【題目】如圖所示,有一固定在水平面的平直軌道,該軌道由白色軌道和黑色軌道交替排列并平滑連接而成.各段軌道的編號已在圖中標出.僅黑色軌道處在豎直向上的勻強電場中,一不帶電的小滑塊A靜止在第1段軌道的最左端,絕緣帶電小滑塊B靜止在第1段軌道的最右端.某時刻給小滑塊A施加一水平向右的恒力F,使其從靜止開始沿軌道向右運動,小滑塊A運動到與小滑塊B碰撞前瞬間撤去小滑塊A所受水平恒力.滑塊A、B碰撞時間極短,碰后粘在一起沿軌道向右運動.已知白色軌道和黑色軌道各段的長度均為L=0.10m,勻強電場的電場強度的大小E=1.0×104N/C;滑塊A、B的質(zhì)量均為m=0.010kg,滑塊A、B與軌道間的動摩擦因數(shù)處處相等,均為μ=0.40,絕緣滑塊B所帶電荷量q=+1.0×10﹣5C,小滑塊A與小滑塊B碰撞前瞬間的速度大小v=6.0m/s.A、B均可視為質(zhì)點(忽略它們的尺寸大。,且不計A、B間的靜電力作.在A、B粘在一起沿軌道向右運動過程中電荷量保持不變,取重力加速度g=10m/s2 .
(1)求F的大;
(2)碰撞過程中滑塊B對滑塊A的沖量;
(3)若A和B最終停在軌道上編號為k的一段,求k的數(shù)值.
【答案】
(1)
解:以滑塊A為研究對象,
在第1段軌道上,滑塊A受到摩擦力的大小f=μmg,
對于滑塊A在第1段軌道上從最左端到最右端的過程,
根據(jù)動能定理得: ﹣0,
解得:F=1.84N
(2)
解:設滑塊A、B碰撞后瞬間A和B的共同速度為vAB,
碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,
由動量守恒定律得:mv=2mvAB,
設滑塊B對滑塊A的沖量為I,規(guī)定水平向右為正方向.
以滑塊A為研究對象,根據(jù)動量定理有:I=mvAB﹣mv,
解得:I=﹣0.030Ns,滑塊B對滑塊A沖量的方向水平向左
(3)
解:設滑塊A和B每經(jīng)過一段長為L的黑色軌道損失的動能為△E1,則△E1=μ(2mg﹣Eq)L,
設滑塊A和B每經(jīng)過一段長為L的白色軌道,損失的動能為△E2,則△E2=μ2mgL,
設滑塊A和B碰撞后瞬間的總動能為EkAB,令 ,解得:N=7.5,
即滑塊通過標號為15的白色軌道后,仍有動能:Ek=0.5(△E1+△E2)=6×10﹣3J,
因Ek>△E1,故物塊可通過第16號軌道而進入第17號軌道,
進入第17號軌道時的動能Ek′=Ek﹣△E1=2×10﹣3J<△E2,
故將不能通過第17號軌道,即最終停在第17號軌道上
【解析】(1)對滑塊A應用動能定理可以求出力F的大。唬2)兩滑塊碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,應用動量守恒定律可以求出碰撞后的速度,然后應用動量定理求出B對A的沖量;(3)求出滑塊經(jīng)過黑色與白色軌道時損失的機械能,根據(jù)A、B碰撞后的總機械能求出滑塊能經(jīng)過黑白軌道的條數(shù),然后分析求出k的數(shù)值.
【考點精析】利用動量定理和動量守恒定律對題目進行判斷即可得到答案,需要熟知動量定理的研究對象可以是單個物體,也可以是物體系統(tǒng).對物體系統(tǒng),只需分析系統(tǒng)受的外力,不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力.系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個系統(tǒng)的總動量;動量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時間變化的力.對于變力,動量定理中的力F應當理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值;動量守恒定律成立的條件:系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的合力為零;系統(tǒng)所受的外力的合力雖不為零,但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多;系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個方向上的分量為零,則在該方向上系統(tǒng)的總動量的分量保持不變.
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】將一小球從O點豎直向上拋出,小球上升的最大高度為25m,然后又落回到O點,則小球在這個往返過程中位移的大小和通過的路程分別是
A.25m,25 mB.50 m,0C.0,50 mD.25 m,50 m
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【題目】從奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場后,法拉第堅信磁一定能生電.他使用如圖所示的裝置進行實驗研究,以至于經(jīng)過了10年都沒發(fā)現(xiàn)“磁生電”. 主要原因是( )
A.勵磁線圈A中的電流較小,產(chǎn)生的磁場不夠強
B.勵磁線圈A中的電流是恒定電流,不會產(chǎn)生磁場
C.感應線圈B中的匝數(shù)較少,產(chǎn)生的電流很小
D.勵磁線圈A中的電流是恒定電流,產(chǎn)生穩(wěn)恒磁場
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【題目】一小球從靜止開始向下運動,經(jīng)過時間t0落到地面.已知在物體運動過程中物體所受的空氣阻力與速率成正比.若用F、v、s和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機械能,則下列圖象中可能正確的是( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】在“驗證動量守恒定律”的實驗中,氣墊導軌上放置著帶有遮光板的滑塊A、B,遮光板的寬度相同,測得的質(zhì)量分別為m1和m2 . 實驗中,用細線將兩個滑塊拉近使輕彈簧壓縮,然后燒斷細線,輕彈簧將兩個滑塊彈開,測得它們通過光電門的時間分別為t1、t2 .
(1)圖2為甲、乙兩同學用螺旋測微器測遮光板寬度d時所得的不同情景.由該圖可知甲同學測得的示數(shù)為 mm,乙同學測得的示數(shù)為 mm.
(2)用測量的物理量表示動量守恒應滿足的關系式: , 被壓縮彈簧開始貯存的彈性勢能EP= .
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【題目】同學們學習了地磁場和分子電流假說后在自主課堂上展開激烈討論內(nèi)容如下,根據(jù)你物理課所學判斷誰說的較好( )
A.地球表面帶正電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變?nèi)?/span>
B.地球表面帶正電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變強
C.地球表面帶負電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變?nèi)?/span>
D.地球表面帶負電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變強
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【題目】圖示為xoy平面內(nèi)沿x軸傳播的簡諧橫波在t0=0時刻的波形圖象,其波速v=5.0m/s.此時平衡位置xp=0.15m的P點正在向﹣y方向運動,則該波的傳播方向是(選填“+x”或“﹣x”),經(jīng)過△t=s時間P點的加速度第一次達到最大且指向y軸負方向.
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【題目】如圖所示電路中,自感系數(shù)較大的線圈L的直流電阻不計,下列操作中能使電容器C的A板帶正電的是( )
A.S閉合的瞬間
B.S斷開的瞬間
C.S閉合電路穩(wěn)定后
D.S閉合、向左移動滑動變阻器觸頭
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【題目】一物體自t=0時開始做直線運動,其v﹣t圖線如圖所示,下列說法中正確的是( )
A.在0~6s內(nèi),物體離出發(fā)點最遠為30m
B.在0~4s內(nèi),物體的平均速率為7.5m/s
C.在0~6s內(nèi),物體經(jīng)過的路程為35m
D.在5s~6s內(nèi),物體所受合外力方向與速度方向相反
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