高三物理动量专题练习

发布 2022-07-13 07:42:28 阅读 9514

1.如图所示,a、b两滑块的质量均为m,分别穿在光滑的足够长的水平固定导杆上,两导杆平行,间距为d。用自然长度也为d的轻弹簧连接两滑块。

开始时两滑块均处于静止状态,今给滑块b一个向右的瞬时冲量i,求以后滑块a的最大速度。

2.某宇航员在太空站内做了如下实验:选取两个质量分别为ma=0.

1kg、mb=0.2kg的小球a、b和一根轻质短弹簧,弹簧的一端与小球a粘连,另一端与小球b接触而不粘连.现使小球a和b之间夹着被压缩的轻质弹簧,处于锁定状态,一起以速度v0=0.1m/s做匀速直线运动,如图所示.过一段时间,突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失),两球仍沿原直线运动,从弹簧与小球b刚刚分离开始计时,经时间t=3.

0s,两球之间的距离增加了s=2.7m,求弹簧被锁定时的弹性势能ep?

3.如图所示,光滑轨道的dp段为水平轨道,pq段为半径是r的竖直半圆轨道,半圆轨道的下端与水平的轨道的右端相切于p点.一轻质弹簧两端分别固定质量为2m的小球a和质量为m的小球b,质量为m小球c靠在b球的右侧.现用外力作用在a和c上,弹簧被压缩(弹簧仍在弹性限度内).这时三个小球均静止于距离p端足够远的水平轨道上.若撤去外力,c球恰好可运动到轨道的最高点q.已知重力加速度为g.求撤去外力前的瞬间,弹簧的弹性势能e是多少?

4.如图所示,两个质量均为4m的小球a和b由轻弹簧连接,置于光滑水平面上.一颗质量为m子弹,以水平速度v0射入a球,并在极短时间内嵌在其中.求:在运动过程中。

1)什么时候弹簧的弹性势能最大,最大值是多少?

2)a球的最小速度和b球的最大速度.

5.如图所示,a、b两个矩形木块用轻弹簧相接静止在水平地面上,弹簧的劲度系数为k,木块a和木块b的质量均为m.若弹簧的劲度系数k是未知的,将一物体c从a的正上方某位置处无初速释放,c与a相碰后立即粘在一起(不再分离)向下运动,它们到达最低点后又向上运动.已知c的质量为m时,把它从距a高为h处释放,则最终能使b刚好离开地面.若c的质量为,要使b始终不离开地面,则释放时,c距a的高度h不能超过多少?

6.质量为m的小球b用一根轻质弹簧连接.现把它们放置在竖直固定的内壁光滑的直圆筒内,平衡时弹簧的压缩量为x0,如图所示,小球a从小球b的正上方距离为3 x0的p处自由落下,落在小球b上立刻与小球b粘在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,并恰能回到o点(设两个小球直径相等,且远小于x0,略小于直圆筒内径),已知弹簧的弹性势能为,其中k为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量.求:

1)小球a的质量.(2)小球a与小球b一起向下运动时速度的最大值.

参***。1. 弹簧恢复原长时a的速度达最大,设为,设此时b的速度为。由系统动量守恒和机械能守恒定律得。

经求解可知

2. 取a、b为系统,由动量守恒得 ①

又根据题意得: ②由①②两式联立得:va=0.7m/s,vb =-0.2m/s

由机械能守恒得: ③代入数据解得ep=0.027j

3. 解析:对a、b、c及弹簧组成的系统,当弹簧第一次恢复原长时,设b、c共同速度大小为v0,a的速度大小为va,由动量守恒定律有。

则va=v0由系统能量守恒有e=2mva2+(m+m)v02 ②

此后b、c分离,设c恰好运动至最高点q的速度为v,此过程c球机械能守恒,则。

mg·2r=mv02-mv2 ③在最高点q,由牛顿第二定律得 ④

联立①~④式解得e=10mgr

4. 解析:子弹与a球发生完全非弹性碰撞,子弹质量为m,a球、b球分别都为m,子弹与a球组成的系统动量守恒,则。

mv0= (m+m)v ①

1)以子弹、a球、b球作为一系统,以子弹和a球有共同速度为初态,子弹、a球、b球速度相同时为末态,则。

m+m)v= (m+m+m)v

m=4m,解得 ④

2)以子弹和a球有共同速度为初态,子弹和a球速度最小、b球速度最大为末态,则(m+m)v= (m+m)va+mvb

解得, ⑦或=v0,=0 ⑧

根据题意求a球的最小速度和b球的最大速度,所以vamin,vbmax

5. 解析:

物块c的质量为m时,它自由下落h高度时的速度 ①

设c与a碰撞后的共同速度为v2,根据动量守恒定律,有。

则。以后a、c继续压缩弹簧,后又向上弹起,最终能使木块b刚好离开地面.此过程中,a、c上升的高度为上升的高度为,由于最初弹簧的压缩量x1与最后的伸长量x2相等,所以,弹簧势能相等,根据机械能守恒定律,有。

物块c的质量为时,设在距a高h处自由下落后刚好能使木块b离开地面.

则c下落h高度时的速度 ④设c与a碰撞后的共同速度为.则有解得 ⑤

a、c碰后上升高度时,木块b刚好离开地面,此过程中,由机械能守恒定律有。

由以上各式消去解得

6. 解:(1)由平衡条件得mg = k x0,设球a的质量为m,与球b碰撞前的速度为v1,由机械能守恒定律得设球a、b结合后的速度为,由动量守恒定律得。

由于球a、b恰能回到o点,根据动能定理得。

解之得。2)由b点向下运动的距离为x1时速度最大,加速度为零.即,因为,,所以.由机械能守恒得。

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