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實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔大全文檔大全高中物理典型例題集錦力學(xué)部分、如圖所示,質(zhì)量為 的木板靜止在光滑水平面上,板的右端放一質(zhì)量為的小鐵塊,現(xiàn)給鐵塊一個(gè)水平向左速度 m鐵塊在木板上滑行,與固定在木板左端的水平輕彈簧相碰后又返回,且恰好停在木板右端,求鐵塊與彈簧相碰過(guò)程中,彈性勢(shì)能的最大值。I Vo■A/WV口m—圖9-1分析與解:在鐵塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,因此彈簧壓縮最大時(shí)和鐵塊停在木板右端時(shí)系統(tǒng)的共同速度(鐵塊與木板的速度相同)可用動(dòng)量守恒定律求出。在鐵塊相對(duì)于木板往返運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)總機(jī)械能損失等于摩擦力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的乘積,可利用能量關(guān)系分別對(duì)兩過(guò)程列方程解出結(jié)果。設(shè)彈簧壓縮量最大時(shí)和鐵塊停在木板右端時(shí)系統(tǒng)速度分別為和',由動(dòng)量守恒得:’所以,=鐵塊剛在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)總動(dòng)能為: K=0彈簧壓縮量最大時(shí)和鐵塊最后停在木板右端時(shí),系統(tǒng)總動(dòng)能都為:‘右鐵塊在相對(duì)于木板往返運(yùn)過(guò)程中,克服摩擦力所做的功為:W=f2L-=E’E=8-2=6Jf KK鐵塊由開始運(yùn)動(dòng)到彈簧壓縮量最大的過(guò)程中,系統(tǒng)機(jī)械能損失為:由能量關(guān)系得出彈性勢(shì)能最大值為: ‘PKK說(shuō)明:由于木板在水平光滑平面上運(yùn)動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,題中所求的是彈簧的最大彈性勢(shì)能,解題時(shí)必須要用到能量關(guān)系。在解本題時(shí)要注意兩個(gè)方面:①是要知道只有當(dāng)鐵塊和木板相對(duì)靜止時(shí)(即速度相同時(shí)),彈簧的彈性勢(shì)能才最大;彈性勢(shì)能量大時(shí),鐵塊和木板的速度都不為零;鐵塊停在木板右端時(shí),系統(tǒng)速度也不為零。②是系統(tǒng)機(jī)械能損失并不等于鐵塊克服摩擦力所做的功,而等于鐵塊克服摩擦力所做的功和摩擦力對(duì)木板所做功的差值,故在計(jì)算中用摩擦力乘上鐵塊在木板上相對(duì)滑動(dòng)的距離。、如圖所示,質(zhì)量為 的滑塊,在水平外力作用下,在光滑水平面上從1點(diǎn)由靜止開始向點(diǎn)運(yùn)動(dòng),到達(dá)點(diǎn)時(shí)外力突然撤去,滑塊隨即沖上半徑為 米的4光滑圓弧面小車,小車立即沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)。設(shè):開始時(shí)平面與圓弧相切,AB三點(diǎn)在同一水平線上,令連線為軸,且 ,滑塊在面上運(yùn)動(dòng)時(shí),其動(dòng)量隨位移的變化關(guān)系為 慶m小車質(zhì)量 ,不計(jì)能量損失。求:滑塊受水平推力為多大滑塊通過(guò)點(diǎn)時(shí),圓弧點(diǎn)受到壓力為多大滑塊到達(dá)點(diǎn)時(shí),小車速度為多大滑塊能否第二次通過(guò)點(diǎn)若滑塊第二次通過(guò)點(diǎn)時(shí),小車與滑塊的速度分別為多大滑塊從點(diǎn)滑出再返回點(diǎn)這一過(guò)程中,小車移動(dòng)距離為多(取分析與解:由 ",代入 ,可得滑塊到點(diǎn)速度為:.6 10.641T,由動(dòng)能定理得:s=2Bv2所以 2S *X滑塊滑上立即做圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:v2方而則v2RXX滑塊由T的過(guò)程中,滑塊和小車組成系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒,由于滑塊始終緊貼著小車一起運(yùn)動(dòng),在點(diǎn)時(shí),滑塊和小車具有相同的水平速度 。由動(dòng)量守恒定律得:所以滑塊一定能再次通過(guò)點(diǎn)。因?yàn)榛瑝K到達(dá)點(diǎn)時(shí),除與小車有相同的水平速度外,還具有豎直向上的分速度Y因此滑塊以后將脫離小車相對(duì)于小車做豎直上拋運(yùn)動(dòng)相對(duì)地面做斜上拋運(yùn)動(dòng))因題中說(shuō)明無(wú)能量損失,可知滑塊在離車后一段時(shí)間內(nèi),始終處于點(diǎn)的正上方(因兩者在水平方向不受力作用,水平方向分運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng),具有相同水平速度),所以滑塊返回時(shí)必重新落在小車的點(diǎn)上,然后再圓孤下滑,最后由點(diǎn)離開小車,做平拋運(yùn)動(dòng)落到地面上。由機(jī)械能守恒定律得:11 1———2C 2 DX2DY所以工口L—峭T口以=^-2x10x0.4-10x0.^=l,Ws以滑塊、小車為系統(tǒng),以滑塊滑上點(diǎn)為初態(tài),滑塊第二次滑到點(diǎn)時(shí)為末態(tài),此過(guò)程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,系統(tǒng)機(jī)械能守恒(注意:對(duì)滑塊來(lái)說(shuō),此過(guò)程中彈力與速度不垂直,彈力做功,機(jī)械能不守恒)得:上式中C、分別為滑塊返回點(diǎn)時(shí),滑塊與小車的速度,V 與反向CC滑塊離到返回這一過(guò)程中,小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),前進(jìn)距離為:△ XX、如圖所示,勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧一端與墻固定,另一端與傾角為e的斜面體小車連接,小車置于光滑水平面上。在小車上疊放一個(gè)物體,已知小車質(zhì)量為,物體質(zhì)量為,小車位于點(diǎn)時(shí),整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)將小車從點(diǎn)拉到點(diǎn),令,無(wú)初速釋放后,小車即在水平面、間來(lái)回運(yùn)動(dòng),而物體和小車之間始終沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。求:小車運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)的加速度大小和物體所受到的摩擦力大小。的大小必須滿足什么條件,才能使小車和物體一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在某一位置時(shí),物體和小車之間的摩擦力為零。分析與解:所求的加速度和摩擦力是小車在點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)值。取M和彈簧組成的系統(tǒng)為TOC\o"1-5"\h\z研究對(duì)象,由牛頓第二定律: 所以 。取為研究對(duì)象,在沿斜面方向有: 9 9kb kb所以,em+溶9 9河+圾9當(dāng)物體和小車之間的摩擦力的零時(shí),小車的加速度變?yōu)?,小車距點(diǎn)距離為',取為研究對(duì)象,有: 9m9取、和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,有: ' '1以上述兩式聯(lián)立解得:’= 9說(shuō)明:在求解加速度時(shí)用整體法,在分析求解受到的摩擦力時(shí)用隔離法。整體法和隔離法兩者交互運(yùn)用是解題中常用的方法,希讀者認(rèn)真掌握。、質(zhì)量為的鋼板與直立輕彈簧的上端連接,彈簧下端固定在地上。平衡時(shí),彈簧的壓縮量為o如圖 所示。一物塊從鋼板正上方距離為 的處自由落下,打在鋼板上并立刻與鋼板一起向下運(yùn)動(dòng),但不粘連。它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)。已知物塊質(zhì)量也為時(shí),它們恰能回到點(diǎn)。若物塊質(zhì)量為,仍從處自由落下,則物塊與鋼板回到點(diǎn)時(shí),還具有向上的速度。求物塊向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)點(diǎn)的距離。
分析與解:物塊自由下落,與鋼板碰撞,壓縮彈簧后再反彈向上,運(yùn)動(dòng)到點(diǎn),彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)。碰撞過(guò)程滿足動(dòng)量守恒條件。壓縮彈簧及反彈時(shí)機(jī)械能守恒。自由下落X根據(jù)機(jī)械能守恒:所以劭=費(fèi)口所以劭=費(fèi)口物塊與鋼板碰撞時(shí),根據(jù)動(dòng)量守恒: (為碰后共同速度)物塊與鋼板一起升到點(diǎn),根據(jù)機(jī)械能守恒:2£TOC\o"1-5"\h\z如果物塊質(zhì)量為m則: ,即=[ ]設(shè)回到點(diǎn)時(shí)物塊和鋼板的速度為,則:5 +從點(diǎn)開始物塊和鋼板分離,由式得:1 32 1 1P 代入得:^( + +0 00M的工°所以,即卜=足=羽=了、如圖所示,有兩塊大小不同的圓形薄板厚度不計(jì))質(zhì)量分別為和,半徑分別為和,兩板之間用一根長(zhǎng)為 的輕繩相連結(jié)。開始時(shí),兩板水平放置并疊合在一起,靜止于高度為 處。然后自由下落到一固定支架上,支架上有一半徑為‘ ‘的圓孔,圓孔與兩薄板中心均在圓板中心軸線上,木板與支架發(fā)生沒(méi)有機(jī)械能損失的碰撞。碰撞后,兩板即分離,直到輕繩繃緊。在輕繩繃緊的瞬間,兩物體具有共同速度v如圖所示。求: 若,則值為多大 若,試討論的方向與值間的關(guān)系。— —J.圖12-1自由下落,機(jī)械能守恒。分析與解:開始與
自由下落,機(jī)械能守恒。與支架碰撞后,以原速率返回,向上做勻減速運(yùn)動(dòng)。向下做勻加速運(yùn)動(dòng)。在繩繃緊瞬間,內(nèi)力繩拉力很大,可忽略重力,認(rèn)為在豎直方向上與系統(tǒng)動(dòng)量守恒。 據(jù)機(jī)1械能守恒: ) 所以,或防碰撞支架后以返回作豎直上拋運(yùn)動(dòng),自由下落做勻加速運(yùn)動(dòng)。在繩繃緊瞬間,速度為1上升高度為,的速度為1故:F落高度為。則:1故:F落高度為。則:1+t而1+K。X2、如圖的細(xì)繩豎直懸掛在點(diǎn)且剛和平面上點(diǎn)接觸。已知,高及平面部分長(zhǎng)。若和碰撞時(shí)無(wú)能量損失。若W,碰后、各將做什么運(yùn)動(dòng) 若,且與平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為U,1+K。X2、如圖的細(xì)繩豎直懸掛在點(diǎn)且剛和平面上點(diǎn)接觸。已知,高及平面部分長(zhǎng)。若和碰撞時(shí)無(wú)能量損失。若W,碰后、各將做什么運(yùn)動(dòng) 若,且與平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為U,、可能碰撞幾次?最終在何處?分析與解:當(dāng)水平部分沒(méi)有摩擦?xí)r,球下滑到未碰球前能量守恒,與碰撞因無(wú)能量損失,而且質(zhì)量相等,由動(dòng)量守恒和能量守恒可得兩球交換速度。停在處,碰后可能做擺動(dòng),也可能饒點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。如果做擺動(dòng),則經(jīng)一段時(shí)間,反向與相碰,使又回到原來(lái)高度,停在處,以后重復(fù)以上過(guò)程,如此繼續(xù)下去,若做圓周所以: X10 2根據(jù)動(dòng)量守恒,取向下為正方向,那么當(dāng)時(shí),m當(dāng)時(shí),討論:①V時(shí),>,兩板速度方向向下。②,時(shí),V0兩板速度方向向上。③時(shí),,兩板瞬時(shí)速度為零,接著再自由下落。所示,物體從高的處沿光滑曲面從靜止開始下滑,物體用長(zhǎng)為向右做勻速運(yùn)動(dòng)。由此分析,運(yùn)動(dòng),逆時(shí)針以為圓心轉(zhuǎn)一周后與相碰,停在處,我們可得本題的解如下:向右做勻速運(yùn)動(dòng)。由此分析,與碰撞前的速度:
因?yàn)椋鲎矡o(wú)能量損失,兩球交換速度,得:’0' /^加設(shè)球到最高點(diǎn)的速度為,做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件:又因],=將式及’歷代入式得:B即w時(shí),、碰后才可能做圓周運(yùn)動(dòng)。而題意為 V,故與碰后,必做圓周運(yùn)動(dòng)。因此的解為:與碰后停在處,做圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)一周后,再次與相碰,停在處,向右以質(zhì)速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由上面分析可知,當(dāng) 時(shí),與碰后,只做擺動(dòng),因水平面粗糙,所以在來(lái)回運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能要損失。設(shè)碰撞次數(shù)為n由動(dòng)能定理可得:U所以U討論:若為非整數(shù)時(shí),相碰次數(shù)應(yīng)湊足整數(shù)數(shù)目。如,則碰撞次數(shù)為兩次。當(dāng)為奇數(shù)時(shí),相碰次數(shù)為 次。如,則相碰次數(shù)為兩次,且球剛到達(dá)處將碰而又未碰B當(dāng)為偶數(shù)時(shí),相碰次數(shù)就是該偶數(shù)的數(shù)值,如,則相碰次數(shù)為四次。球?qū)⑼T诰嗲蛱幍狞c(diǎn)。球停留位置如圖13-所2示。、如圖 所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)質(zhì)量為的物塊置于光滑水平面上,在的水平上表面左端放一質(zhì)量為的物體B與的動(dòng)摩擦因數(shù)為U。和一起以相同的速度向右運(yùn)動(dòng),在與豎直墻壁碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失,要使一直不從上掉下來(lái),必須滿足什么條件用、2及U表示分析與解:與墻壁發(fā)生無(wú)機(jī)械能損失的碰撞后,以大小為的速度向左運(yùn)動(dòng),仍以原速度向右運(yùn)動(dòng),以后的運(yùn)動(dòng)過(guò) 一及二^I程有三種可能:若>,則和最后以某一共同速度向 2左運(yùn)動(dòng); 若,則、最后都停止在水平面上,但不再 圖14-1和墻壁發(fā)生第二次碰撞;若V,則將多次和墻壁碰撞,
最后停在靠近墻壁處。若>時(shí),碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量方向向左,大小為:設(shè)它們相對(duì)靜止時(shí)的共同速度為V,據(jù)動(dòng)量守恒定律,有:所以VTOC\o"1-5"\h\z12 12若相對(duì)靜止時(shí)正好在的右端,則系統(tǒng)機(jī)械能損失應(yīng)為U則據(jù)能量守恒:若 m時(shí)碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量為零,最后都靜止在水平面上,設(shè)靜止時(shí)在的右端,則有:5 + ^解得:=M^L/M+若V時(shí),則和墻壁能發(fā)生多次碰撞,每次碰撞后總動(dòng)量方向都向右,設(shè)最后靜止在靠近墻壁處時(shí),靜止在的右端,同理有:2 +u解得:故:若>,必須小于或等于山故:若>,必須小于或等于山11渦"m】若W,必須小于或等于呼西匯畫所注意:本題中,由于和的大小關(guān)系沒(méi)有確定,在解題時(shí)必須對(duì)可能發(fā)生的物理過(guò)程進(jìn)行討論,分別得出不同的結(jié)果。、在光滑的水平桌面上有一長(zhǎng)米的木板,它的兩端各有一塊檔板,的質(zhì)量千克,在的正中央并排放著兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊和,質(zhì)量分別為 千克,千克。開始時(shí),、、都處于靜止,并且、間夾有少量塑膠炸藥,如圖 所示。炸藥爆炸使滑塊以米秒的速度水平向左滑動(dòng),如果、與間的摩擦可忽略,兩滑塊中任一塊與檔板碰撞后都與擋板結(jié)合成一體,爆炸和碰撞所需時(shí)間都可忽略。問(wèn):
圖15-1圖15-1當(dāng)兩滑塊都與檔板相碰撞后,板的速度多大(2到)兩個(gè)滑塊都與檔板碰撞為止,板的位移大小和方向如何?分析與解: 設(shè)向左的方向?yàn)檎较颉Uㄋ幈ㄇ昂蠛徒M成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒。設(shè)獲得的速度為A則 0所以: 米秒對(duì)A、組成的系統(tǒng),開始時(shí)都靜止,所以系統(tǒng)的初動(dòng)量為零,因此當(dāng)和都與檔板相撞并結(jié)合成一體時(shí),它們必靜止,所以板的速度為零。TOC\o"1-5"\h\z以炸藥爆炸到與相碰撞經(jīng)歷的時(shí)間: 秒,在這段時(shí)間里的位移為: X 米,設(shè)與相撞后的速度為C和組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒: V所以 X 米秒CAAAC相對(duì)于的速度為: 米秒BCBC因此還要經(jīng)歷時(shí)間才與相撞:秒,故的位移為: X米,方向向左,如圖15-所2示。圖15-2圖15-2、如圖16-、如圖16-所1示,一個(gè)連同裝備總質(zhì)量為千克的宇航員,在距離飛船為 米與飛船處于相地靜止?fàn)顟B(tài)。宇航員背著裝有質(zhì)量為.千與飛船處于相地靜止?fàn)顟B(tài)。宇航員背著裝有質(zhì)量為.千5克氧氣的貯氧筒,可以將氧氣以米秒的速度從噴咀噴出。為了安全返回飛船,必須向返回的相反方向噴出適量的氧,同時(shí)保留一部分氧供途中呼吸,且宇航員的耗氧率為 X千克秒。試計(jì)算:1?圖16-1(1噴)氧量應(yīng)控制在什么范圍?返回所需的最長(zhǎng)和最短時(shí)間是多少?(2為)了使總耗氧量最低,應(yīng)一次噴出多少氧?返回時(shí)間又是多少?分析與解:一般飛船沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),不是慣性參照系。但是在一段很短的圓弧上,可以認(rèn)為飛船作勻速直線運(yùn)動(dòng),是慣性參照系。設(shè)有質(zhì)量為的氧氣,以速度相對(duì)噴咀,即宇航員噴出,且宇航員獲得相對(duì)于飛船為的速度,據(jù)動(dòng)量守恒定律:則宇航員返回飛船所需的時(shí)間為:而安全返回的臨界條件為: ,以代入上式,得: ,m0V±7(m0V)2-4VRMS
2V把、、、、代入上式可得允許的最大和最小噴氧量為:0千克, 千克。返回的最短和最長(zhǎng)時(shí)間為: 秒, 叫出V 秒返回飛船的總耗氧量可表示為:△因?yàn)?與之積為常量,且當(dāng)兩數(shù)相等時(shí)其和最小,即總耗氧量最低,據(jù): ,所以相應(yīng)返回時(shí)間為:W秒相應(yīng)的噴氧量應(yīng)為: 千克。想一想:還有什么方法可求出這時(shí)的噴氧量 千克o如圖所示,、是靜止在水平地面上完全相同的兩塊長(zhǎng)木板.A的左端和B的右端相接觸.兩板的質(zhì)量皆為=0長(zhǎng)度皆為=m。C是質(zhì)量為m= 的小物塊.現(xiàn)給它一初速度v=m/s,使它從板B的左端向右滑動(dòng).已知地面是光滑的,而C與板、之間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為U=。求最后、、各以多大的速度做勻速運(yùn)動(dòng).取重力加速度g=m/s2。圖17-1參考解答先假設(shè)小物塊C在木板B上移動(dòng)x距離后,停在B上.這時(shí)A、B、C三者的速度相等,設(shè)為v,由動(dòng)量守恒得mv=(m+M)v, ①在此過(guò)程中,木板B的位移為s,小物塊C的位移為s+x.由功能關(guān)系得一|img(s+x)=( )mv2—( )mv2|imgs=Mv/,貝lj—|imgx=()(m+M)v—()mv,②由①、②式,得TOC\o"1-5"\h\zx=[mv/(M+m)ug], ③代入數(shù)值得x=1.6m. ④x比B板的長(zhǎng)度大.這說(shuō)明小物塊C不會(huì)停在B板上,而要滑到A板上.設(shè)C剛滑到A板上的速度為v,此時(shí)A、B板的速度為v2則由動(dòng)量守恒得mv0=mv1+2Mv2, ⑤由功能關(guān)系,得()mv—()mv2—X()mv2=umgL,以題給數(shù)據(jù)代入,得由v必是正值,故合理的解是=8-a/24=0155^/g2 20
當(dāng)滑到A之后,B即以v=.m/s做勻速運(yùn)動(dòng),而C是以v=.m/s的初速在A上向右運(yùn)動(dòng).設(shè)在A上移動(dòng)了丫距離后停止在A上,此時(shí)C和A的速度為v,由動(dòng)量守恒得Mv+mv=(m+M)v,21 3解得v=0.56m3/s.3由功能關(guān)系得( )mv+( )mv—( /(m+M)v=umgy,解得y=o m.y比A板的長(zhǎng)度小,所以小物塊C確實(shí)是停在A板上.最后A、B、C的速度分別為vA=v=o m/s,Vp=v=0 m/s,vc=VA=om/s.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)本題的題型是常見的碰撞類型,考查的知識(shí)點(diǎn)涉及動(dòng)量守恒定律與動(dòng)能關(guān)系或動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等重點(diǎn)知識(shí)的綜合,能較好地考查學(xué)生對(duì)這些重點(diǎn)知識(shí)的掌握和靈活運(yùn)動(dòng)的熟練程度.題給數(shù)據(jù)的設(shè)置不夠合理,使運(yùn)算較復(fù)雜,影響了學(xué)生的得分.從評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中可以看出,論證占的分值超過(guò)本題分值的50,%足見對(duì)論證的重視.而大部分學(xué)生在解題時(shí)恰恰不注重這一點(diǎn),平時(shí)解題時(shí)不規(guī)范,運(yùn)算能力差等,都是本題失分的主要原因.解法探析本題參考答案中的解法較復(fù)雜,特別是論證部分,①、②兩式之間的兩個(gè)方程可以省略.下面給出兩種較為簡(jiǎn)捷的論證和解題方法.解法一從動(dòng)量守恒與功能關(guān)系直接論證求解.設(shè)C剛滑到A板上的速度為v,此時(shí)A、B板的速度為v2則由動(dòng)量守恒,得mv=mv+Mv,0 2以系統(tǒng)為對(duì)象,由功能關(guān)系,得( )mv—( )mv—X( )mv=umgL,由于v只能取正值,以題給數(shù)據(jù)代入得到合理的解為V1二V1二2+724=1.38^/邑8-7|4=0155^^2 20由于小物塊C的速度v大于A、B板的速度v,這說(shuō)明小物塊C不會(huì)停在B板上.以上過(guò)程既是解題的必要部分,又作了論證,比參考答案中的解法簡(jiǎn)捷.后面部分與參考答案相同,不再綴述.解法二從相對(duì)運(yùn)動(dòng)論證,用動(dòng)量守恒與功能關(guān)系求解.以地面為參照系,小物塊C在A上運(yùn)動(dòng)的加速度為aC=ug=m/s,、整體的加速度為aABimg/M=om/s2c相對(duì)A、B的加速度&=&。+&人3=m/s2假設(shè)、一體運(yùn)動(dòng),以、整體為參照物,當(dāng)C滑至與整體相對(duì)靜止時(shí),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有v=as,解得 s=v/a=im>L-說(shuō)明小物塊C不會(huì)停在B板上.上述可以看出,從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度論證較為簡(jiǎn)捷,運(yùn)算也較為簡(jiǎn)單.論證后的解法與參考答案相同.試題拓展i若長(zhǎng)木板個(gè)數(shù)不變,當(dāng)小物塊的初速度滿足什么條件時(shí),A、B、C三物體最終的速度相同?2.若長(zhǎng)木板個(gè)數(shù)不變,當(dāng)小物塊的初速度滿足什么條件時(shí),小物塊能從兩長(zhǎng)木板上滑過(guò)去?3.若小物塊的初速度不變,將相同的長(zhǎng)木板數(shù)增加到三個(gè),最終小物塊停在木板上的什么位置,各物體的運(yùn)動(dòng)速度分別為多少?4若其它條件不變,長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為U,,并且滿足U,Mmg<UmgVu,(M+m)g,試分析有怎樣的情況發(fā)生5.分析子彈打擊在光滑水平面上的兩相同木塊問(wèn)題,找出它與本題的異同,歸納解法.如圖 ,勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上,另一端和質(zhì)量為的容器連接,容器放在光滑水平的地面上,當(dāng)容器位于點(diǎn)時(shí)彈簧為自然長(zhǎng)度,在點(diǎn)正上方有一滴管,容器每通過(guò)點(diǎn)一次,就有質(zhì)量為的一個(gè)液滴落入容器,開始時(shí)彈簧壓縮,然后撒去外力使容器圍繞點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),求:圖18-1容器中落入個(gè)液滴到落入(+個(gè)液滴的時(shí)間間隔;容器中落入個(gè)液滴后,容器偏離點(diǎn)的最大位移。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)分析與解:本題中求容器內(nèi)落入個(gè)液滴后偏離點(diǎn)的最大位移時(shí),若從動(dòng)量守恒和能量守恒的角度求解,將涉及彈簧彈性勢(shì)能的定量計(jì)算,超出了中學(xué)大綱的要求,如果改用動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律求解,則可轉(zhuǎn)換成大綱要求的知識(shí)的試題。(1彈)簧振子在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,影響其振動(dòng)周期的因素有振子的質(zhì)量和恢復(fù)系數(shù)(對(duì)彈簧振子即為彈簧的勁度系數(shù)),本題中恢復(fù)系數(shù)始終不變,液滴的落入使振子的質(zhì)量改變,導(dǎo)致其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期發(fā)生變化。容器中落入個(gè)液滴后振子的質(zhì)量為( ),以個(gè)液滴落入后到第(+個(gè)液滴落+內(nèi)端)/入前,這段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期 2T ,容,容器落入個(gè)液滴到()個(gè)液滴的時(shí)間間隔△ ,所以△nW""(2將)容器從初始位置釋放后,振子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量不斷變化,動(dòng)量變化的原因是水平方向上彈簧彈力的沖量引起的,將容器從靜止釋放至位置的過(guò)程中,容器的動(dòng)量從零增至,因容器位于。點(diǎn)時(shí)彈簧為自然長(zhǎng)度,液滴在點(diǎn)處落入容器時(shí),容器和落入的液滴系統(tǒng)在水平方向的合力為零,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,液滴在。處的落入并不改變系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量,所以振子處從位置到兩側(cè)相應(yīng)的最大位移處,或從兩側(cè)相應(yīng)在的最大位移處到位置。的各周期內(nèi),雖然周期T和對(duì)應(yīng)的最大位移在不斷變化,但動(dòng)量變化的大小均為4—,根據(jù)動(dòng)量定理可知識(shí),各1/周4期內(nèi)彈力的沖量大小均相等,即:其中是從開始釋放到第一次到點(diǎn)的周期,T2M豪。是個(gè)液滴落入后到+龍?zhí)眨?()個(gè)液滴落入容器前振子的周期,2^ ,出。而和分別為第一個(gè)4周期內(nèi)和個(gè)液滴落入后的周期內(nèi)彈力對(duì)時(shí)間的平均值,由于在各個(gè)周期內(nèi)振子均做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),因而彈力隨時(shí)間均按正弦(或余弦)規(guī)律變化,隨時(shí)間按正弦(或余弦)變化的量在1/周4期內(nèi)對(duì)時(shí)間的平均值與最大值之間的關(guān)系,可用等效方法求出,矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從中性而開始計(jì)地,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為££ 3b也看/3t£按正弦規(guī)律變化,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律£ /8,£在 周期內(nèi)對(duì)時(shí)間的平均值££n。這一結(jié)論對(duì)其它正弦(或余弦)變化的量對(duì)時(shí)間的平均值同樣適用,則有文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔大全文檔大全nk n0 0nn代入前式解得:=M/(M+源)n02如圖 所示,輕質(zhì)彈簧上端懸掛在天花板上,下端連接一個(gè)質(zhì)量為的木板,木板下面再掛一個(gè)質(zhì)量為的物體,當(dāng)拿去后,木板速度再次為零時(shí),彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng),求與之間的關(guān)系?圖19-1分析與解:按常規(guī)思路,取為研究對(duì)象,根據(jù)動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律求解時(shí),涉及彈力(變力)做功或彈性勢(shì)能的定量計(jì)算,超出了中學(xué)教材和大綱的要求。考慮到拿去后,將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),則拿去
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