動量與能量結(jié)合綜合題附答案

1、動量與能量結(jié)合綜合題1如圖所示，水平放置的兩根金屬導軌位于方向垂直于導軌平面并指向紙里的勻強磁場中導軌上有兩根小金屬 導體桿ab和cd,其質(zhì)量均為 m能沿導軌無摩擦地滑動.金屬桿 ab和cd與導軌及它們間的接觸等所有電阻可忽 略不計開始時ab和cd都是靜止的，現(xiàn)突然讓cd桿以初速度v向右開始運動，如果兩根導軌足夠長，則()XXXXXXXX1 AA. cd始終做減速運動，ab始終做加速運動，并將追上cd/B. cd始終做減速運動，ab始終做加速運動，但追不上cdC. 開始時cd做減速運動，ab做加速運動，最終兩桿以相同速度做勻速運動D. 磁場力對兩金屬桿做功的大小相等2. 一輕彈簧的下端固定在水

2、平面上，上端連接質(zhì)量為 m的木板處于靜止狀態(tài)， 此時彈簧的壓縮量為 ho，如圖所示。一物塊從木板正上方距離為 3h0的A處自由落下，打在木板上并與木板一起向下運動，但不粘連，它們到達最低點后又向上運動。若物塊質(zhì)量也為m時，它們恰能回到 0點；若物塊質(zhì)量為2m時，它們到達最低點后又向上運動,在通過0點時它們?nèi)匀痪哂邢蛏系乃俣龋螅?. 如圖所示，兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，兩導軌間的距離為L,導軌上面橫放著兩根導體棒ab和cd ,構(gòu)成矩形回路，兩根導體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計。在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B。設(shè)兩導體棒均可

3、沿導軌無摩擦地滑行，開始時，棒 cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若兩導體棒在運動中始終不接觸，求:(1) 在運動中產(chǎn)生的焦耳熱 Q最多是多少？(2) 當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?3/4時，cd棒的加速度a是多少？4. (20分)如圖所示，兩物塊 A B并排靜置于高h=0.80m的光滑水平桌面上，兩物塊的質(zhì)量均為M=0.60kg。一顆精品文檔交流質(zhì)量m=0.10kg的子彈C以vo=1OOm/s的水平速度從左面射入 A物塊，子彈射穿A后接著射入B并留在B中，此時A、落地點到桌邊的水平距離s=2.0m。設(shè)子彈在物塊A、B到桌邊的最小距離。B都沒有離開桌面。已知物塊A的長度為0.27m, A

4、離開桌面后,B中穿行時受到的阻力保持不變，g取10m/s2。求：（1）物塊A和物塊B離開桌面時速度的大小分別是多少；（2）求子彈在物塊B中穿行的距離；（3）為了使子彈在物塊 B中穿行時物塊B未離開桌面，求物塊h5*電_1號” *%YZ/Z/Z唱sV/AB145 宇宙射線每時每刻都在地球上弓I起核反應。自然界的C大部分是宇宙射線中的中子轟擊“氮-14 ”產(chǎn)生的，核反應方程式為V 扛叮。若中子的速度為vi=8X 10 6m/s，反應前“氮-14 ”的速度認為等于零。反應后生成的14C粒子的速度為V2=2.0 X 10 5m/s，其方向與反應前中子的運動方向相同。 求反應中生成的另一粒子的速度： 假

5、設(shè)此反應中放出的能量為0. 9MeV求質(zhì)量虧損。6. （19分）如圖12所示，質(zhì)量M=1.0kg的木塊隨傳送帶一起以 v=2.0m/s的速度向左勻速運動，木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)卩=0.50。當木塊運動至最左端 A點時，一顆質(zhì)量為 m=20g的子彈以vo=3.O X 102m/s水平向右的速度擊穿木塊，穿出時子彈速度vi=50m/s。設(shè)傳送帶的速度恒定，子彈擊穿木塊的時間極短，且不計木塊質(zhì)量變化，g=10m/s2。求：(1 )在被子彈擊穿后，木塊向右運動距A點的最大距離；(2) 子彈擊穿木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能；(3) 從子彈擊穿木塊到最終木塊相對傳送帶靜止的過程中，木塊與傳送帶間由于摩擦產(chǎn)生的

6、內(nèi)能。(AB間距離足夠長)7、為了有效地將重物從深井中提出，現(xiàn)用小車利用“雙滑輪系統(tǒng)”(兩滑輪同軸且有相同的角速度，大輪通過繩子與物體相連，小輪通過另繩子與車相連)來提升井底的重物，如圖所示?；嗠x地的高度為H=3m大輪小輪直徑之比為3: l ,(車與物體均可看作質(zhì)點，且輪的直徑遠小于H),若車從滑輪正下方的 A點以速度v=5m/s勻速運動至B點此時繩與水平方向的夾角為37，由于車的拉動使質(zhì)量為物體從井底處上升，則車從 A點運動至B點的過程中，試求：a. 此過程中物體上升的高度；b. 此過程中物體的最大速度；c. 此過程中繩子對物體所做的功。m=1 kg精品文檔交流10.如圖所示，水平地面和半

7、圓軌道面均光滑，質(zhì)量姑1kg的小車靜止在地面上，小車上表面與R=0.24m的半圓軌道最低點P的切線相平。現(xiàn)有一質(zhì)量m= 2kg的滑塊(可視為質(zhì)點)以 vo=6m/s的初速度滑上小車左端，二者共速時小車還未與墻壁碰撞，當小車與墻壁碰撞時即被粘在墻壁上，已知滑塊與小車表面的滑動摩擦因數(shù)卩=0.2 , g2取 10m/s，求：(1) 滑塊與小車共速時的速度及小車的最小長度；)滑塊m恰好從Q點離開圓弧軌道時小車的長度；(3)討論小車的長度 L在什么范圍，滑塊能滑上 P點且在圓軌道運動時不脫離圓軌道?11 兩根足夠長的平行光滑導軌，相距1m水平放置。勻強磁場豎直向上穿過整個導軌所在的空間B=0.4T。金

8、屬棒ab、cd質(zhì)量分別為0.1kg和0.2kg，電阻分別為0.4 Q和0.2 Q ,并排垂直橫跨在導軌上。若兩棒以相同的初速度 3m/s向相反方向分開，不計導軌電阻，求： 棒運動達到穩(wěn)定后的ab棒的速度大小； 金屬棒運動達到穩(wěn)定的過程中，回路上釋放出的焦耳熱； 金屬棒運動達到穩(wěn)定后，兩棒間距離增加多少？12. 如圖所示，導體棒 ab質(zhì)量為0.10kg，用絕緣細線懸掛后，恰好與寬度為50cm的光滑水平導軌良好接觸，導軌上還放有質(zhì)量為0.20kg的另一導體棒 cd,整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中。將ab棒向右拉起0.80m高，無初速釋放，當 ab棒第一次經(jīng)過平衡位置向左擺起的瞬間，cd棒獲得的速

9、度是 0.50m/s。在ab棒第一次經(jīng)過平衡位置的過程中，通過cd棒的電荷量為1C?？諝庾枇Σ挥嫞亓铀俣萭取10m/s2,求：（1）ab棒向左擺起的最大高度；（2）勻強磁場的磁感應強度；（3）此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱13. （ 20分）如圖所示，豎直放置的圓弧軌道和水平軌道兩部分相連水平軌道的右側(cè)有一質(zhì)量為2 m的滑塊C與輕質(zhì)彈簧的一端相連，彈簧的另一端固定在豎直的墻M上，彈簧處于原長時，滑塊C靜止在P點處；在水平軌道上方O處，用長為L的細線懸掛一質(zhì)量為 m的小球B, B球恰好與水平軌道相切，并可繞O點在豎直平面內(nèi)擺動。質(zhì)量為m的滑塊A由圓弧軌道上靜止釋放，進入水平軌道與小球 B發(fā)生彈性碰

10、撞.P點左方的軌道光滑、 右方粗糙，滑塊A、C與PM段的動摩擦因數(shù)均為：空=0.5, A、B、C均可視為質(zhì)點，重力加速度為g.（1） 求滑塊A從2L高度處由靜止開始下滑，與B碰后瞬間B的速度。（2） 若滑塊A能以與球B碰前瞬間相同的速度與滑塊C相碰，A至少要從距水平軌道多高的地方開始釋放？（3） 在（2）中算出的最小值高度處由靜止釋放 A,經(jīng)一段時間A與C相碰，設(shè)碰撞時間極短，碰后一起壓縮彈簧，彈簧最大壓縮量為3L,求彈簧的最大彈性勢能。精品文檔交流參考答案1. C【解析】試題分析：讓cd桿以初速度v向右開始運動，cd桿切割磁感線，產(chǎn)生感應電流，兩桿受安 培力作用，安培力對 cd向左，對ab向

11、右，所以ab從零開始加速，cd從vo開始減速那么 整個電路的感應電動勢減小，所以cd桿將做加速度減小的減速運動，ab桿做加速度減小的加速運動，當兩桿速度相等時，回路磁通量不再變化，回路中電流為零，兩桿不再受安培力作用，將以相同的速度向右勻速運動故C正確，AB錯誤兩導線中的電流始終相等，但由于通過的距離不相等，故磁場對兩金屬桿做功大小不相等；故D錯誤；故選Co考點：電磁感應問題的力的問題【名師點睛】本題是牛頓第二定律在電磁感應現(xiàn)象中的應用問題.解答本題能搞清楚物體的受力情況和運動情況，突然讓 cd桿以初速度v向右開始運動，cd桿切割磁感線，產(chǎn)生感應 電流，兩桿受安培力作用，根據(jù)牛頓第二定律判斷兩

12、桿的運動情況?！敬鸢浮縱i = $ 2人 :v = Jgh【解析】Vo，由能量守恒得到:試題分析：設(shè)物塊與木板碰撞時，物塊的速度為1 2mg 3ho =2 mvo解得：Vo = ：6gho設(shè)物塊與木板碰撞后一起開始向下運動的速度為v1，因碰撞時間極短，動量守恒:mV。=2mvi，解得:設(shè)質(zhì)量為m時物塊與木板剛碰撞時彈簧的彈性勢能為 Ep，當它們一起回到 o點時，彈 簧彈性勢能為零，且此時物塊與木板速度恰好都為零， 以木板初始位置為重力勢能零點， 由 機械能守恒得到： E/hx2 mv2= 2mg h o設(shè)V2表示質(zhì)量為2m時物塊與木板碰撞后一起開始向下運動的速度，由動量守恒得到：2mvo =3

13、mv2此后物塊與木板碰撞后向上運動通過O點時，木板和物塊具有相同的速度 v,由機械能守恒1 2 1 2得到：Ep +亍 乂 3mv2=3mgho +y3mv聯(lián)立可以得到：v = gho考點：能量守恒、動量守恒定律【名師點睛】物體的碰撞瞬間，我們應該考慮到動量守恒定律；對于簡諧運動，我們要運用該運動的特殊位置物理量的特點以及對稱性；動能定理的應用范圍很廣，可以求速度、力、 功等物理量，特別是可以去求變力功。(2)F B2L2v。 a =m 4mR【解析】試題分析：(1)從開始到兩棒達到相同速度v的過程中，兩棒的總動量守恒，有mv0 =2mv根據(jù)能量守恒定律，整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱1 2 1 2

14、1 2Qmv0 _(2m)vmv02243(2)設(shè)ab棒的速度變?yōu)?v0時，cd棒的速度為v，則由動量守恒可知43mv0mv0 mv解得 v41Vo43 11此時回路中的電動勢為 E BLv0 - BLv0= BLv04 42此時回路中的電流為I E BLv02R 4RB2L2V0此時cd棒所受的安培力為 F =BIL =4R2、2由牛頓第二定律可得，cd棒的加速度F _ B L v0 m 4mR考點：動量守恒定律；閉合電路的歐姆定律；導體切割磁感線時的感應電動勢【名師點睛】本題主要考查了動量守恒定律、閉合電路的歐姆定律、導體切割磁感線時的感應電動勢。分根據(jù)動量守恒定律確定兩棒最后的末速度是本

15、題的關(guān)鍵，分析這類電磁感應現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化較易： 系統(tǒng)減少的動能轉(zhuǎn)化為回路的焦耳熱；本題涉及到動生電動勢、 動量守恒定律、牛頓第二定律及閉合電路歐姆定律綜合的力電綜合問題，故本題屬于難度較大的題。4. (1) VB=10m/s (2)-2LB =3.5 10 m(3) smin=2.5 x 10 m【解析】(1)子彈射穿物塊 A后，A以速度Va沿桌面水平向右勻速運動，離開桌面后做平拋 運動 h =gt2t=0.40s2A離開桌邊的速度 vA = S vA=5.0m/st嚴設(shè)子彈射入物塊 B后，子彈與B的共同速度為Vb,子彈與兩物塊作用過程系統(tǒng)動量守恒： mv0 = Mv a (M m)VBB離

16、開桌邊的速度 VB =10m/s(2) 設(shè)子彈離開A時的速度為v1，子彈與物塊A作用過程系統(tǒng)動量守恒： mvo = mw 2Mvav1 =40m/s子彈在物塊B中穿行的過程中，由能量守恒12 12 12 fL B Mv A - mv1 (M m)vB 2 2 2子彈在物塊A中穿行的過程中，由能量守恒1212 12fLA mv0 mv1 (M M )vA 222由解得LB=3.510m(3) 子彈在物塊 A中穿行的過程中，物塊 A在水平桌面上的位移為 S1,根據(jù)動能定理1 2 fS!(M M )vA -0子彈在物塊B中穿行的過程中，物塊 B在水平桌面上的位移為 S2,根據(jù)動能定理1 2 1 2f

17、S2Mv B Mv A2 22由解得物塊 B到桌邊的最小距離smi S1 S2 smin=2.5 x 10 m本題考查動量守恒與能量守恒的應用，物塊A被子彈射穿后做平拋運動飛出桌面，由平拋運動規(guī)律可求得平拋運動的初速度及子彈射穿后木塊的速度，在子彈射穿木塊過程中系統(tǒng)動量守恒，子彈射進木塊 B中，木塊B向右加速，使得 A B分離，如果以子彈、木塊 A B為一 個系統(tǒng)，內(nèi)力遠遠大于外力，系統(tǒng)動量始終守恒，初狀態(tài)為AB靜止，末狀態(tài)為子彈與 B共速，列式可求得B的速度，再以子彈和木塊 A為研究對象，動量守恒可求得子彈飛出后的速 度，此時AB速度相同，再以子彈和 B為一個系統(tǒng)，系統(tǒng)動能的減小量完全轉(zhuǎn)化為

18、內(nèi)能，系 統(tǒng)的內(nèi)能為阻力乘以相對距離及打進物體B的深度，由此可求解5. (1) v2 = 5.2106m/s, (2) - m = 1.610“0kg【解析】轟擊前后系統(tǒng)動量守恒，選中子速度方向為正方向m1v1 二 m1 v1m2v2（1 分）氫核速度為v2 =5.2 106m/s,方向與中子原速度方向相同(1分)由質(zhì)能方程 逵】mc2(1分)得 m=1.610； kg本題考查動量守恒定律， 轟擊前后系統(tǒng)動量守恒，找到初末狀態(tài)，規(guī)定正方向，列公式求解,由愛因斯坦的質(zhì)能方程可求得質(zhì)量虧損6. (1) 0 =0.90m (2) E =872.5J (3) 12.5J【解析】(1 )設(shè)木塊被子彈擊穿

19、時的速度為u，子彈擊穿木塊過程動量守恒mV。-Mv =mvi Mu 解得 u =3.0m/s設(shè)子彈穿出木塊后，木塊向右做勻減速運動的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律 卩mg=ma解得a=5.0m/s2（2分）木塊向右運動到離A點最遠時，速度為零，設(shè)木塊向右移動最大距離為si解得 s = 0.90m（2 分）（2 ）根據(jù)能量守恒定律可知子彈射穿木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為E=2（3分） 解得1分）（3）設(shè)木塊向 t 2與傳送帶達到相對Q JMgs =10.5JE =872.5J（右運動至速度減為零所用時間為ti,然后再向左做加速運動，經(jīng)時間靜止，木塊向左移動的距離為S2。根據(jù)運動學公式2v =2as2 解

20、得 s = 0.40m（ 2 分）UV11=盤=0.60s, t 2=盤=0.40s運動的過程中相對傳送帶的位移為（1分）木塊向右減速$ 2 丄 + 訂.1m,產(chǎn)生的內(nèi)能（2分）木塊向左加速運動的過程中相對傳送帶的位移為 S”二vt2 - q = 0.40 m產(chǎn)生的內(nèi)能Q2二上Mgs“ =2.0J（2分）所以整個過程中木塊與傳送帶摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q g Q2二 12.5J （2 分）本題考查的是動量守恒定律及能量守恒的綜合力學問題，先根據(jù)動量守恒及牛頓第二定律解出木塊向右移動最大距離；再根據(jù)能量守恒解出產(chǎn)生的內(nèi)能；再根據(jù)勻變速運動的規(guī)律及摩擦力做功計算出產(chǎn)生的內(nèi)能；7. 6m8. 12m/s9.

21、 132J【解析】（1）十I的速度丸小為lj（Wi力勵商左時.由動幘守恒快-mvA AAt/ - wv /，殆上兒/ =3”0 hi/*；（ 35/ ）-1! 的速度火小為1（Ws+方向向加寸，由動;iMfiifJ： th旨j二wv/ + M、 W： f/=- = 23 n晴竹分）所議半 矗度丸小為1 *OmA時木板R的速率為3.0 r山或23 m/（2 ）誡終 訕將達到并同建度*山動了恒彳血 叭叫=（M +咖”出*符“ $分 v tJI = 2 m/機由能hi Jt彖得:Af + A/Vj +曲： - *（M + w）v*ft =24J （ 3勺卜）16（I ）車從創(chuàng)的過程中.縄FMRfl*

22、/： S = -r=7-H = 2m.由于兩附輪如速度sin 37和同*則線逹度之比等13:【ffli緇子拉伸之比也溝3： L戰(zhàn)此過桎中物體*升的 髙度 j/? = 3S=6m（4分）J 12 分）22n（2）乍迄動至n處時浄輪速度最大.即此吋物體速度雖大.將乍的速度分解fiM訓輪的 迪座為片=vcos37 =4niAi.則此過用川物I4WMA速度斗=3v, =12皿（4分）（3）i殳此過附轉(zhuǎn) M寸物休所做的功力X 對物體山動能崖理貳W -mh = 1 ?wv； -0 ,解弘爐= 】32J（4 ）10. (1) Li=3m(2) LL2 =4m (3) L2 =2.8m【解析】（1 ）由動量守

23、恒知，mv0 = （m - MM ,得vi=4m/s （ 4分）設(shè)小車的最小長度為 Li由能量守恒知!_mgL1 = 2 mvo2 - ；（ m - M ）v12，得 Li=3m（ 4 分）2m恰能滑過圓弧的最高點，mg = mQ （2分）R小車粘在墻壁后，滑塊在車上滑動，運動到最高點Q1 2 1 2在這個過程對滑塊由動能定理：一怖gL2 -mg2R = mvQ -一mw （2分）2 2解得：L2 =1m所以小車長度L1 L 4m（ 2分）（3）由（2）可知，滑塊要想運動到 Q點，小車的長度 L必須滿足：3m乞L 4m 若滑塊恰好滑至1圓弧到達T點時就停止，則滑塊也能沿圓軌道運動而不脫離圓軌道

24、。 小車粘在墻壁后，滑塊在車上滑動，運動到T點，在這個過程對滑塊由動能定理：一 AmgL2mgR =0-1 mvj （ 2 分）2解得 L2 二 2.8m（ 2 分）本題考查的是動量守恒和動能定理的應用。11. （ 1） ab、cd棒組成的系統(tǒng)動量守恒，最終具有共同速度V,以水平向右為正方向,則 R3dV）- mbV= （md+mab） VV=1m/s(2)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，產(chǎn)生的焦耳熱為Q= 征史=(mcd+mab) (V02 - V：)/2 =1.2J(3)對cd棒利用動量定理：-BIL . :t= mcd (V- V0).BLq = m cd ( Vo - V)又 q = 皿/( R+Ra) = BLAs/ ( R+RO2 2,-.As = m cd ( V V) ( R+RQ /B L = 1. 5 m【解析】略1 c12. (1 )設(shè)ab棒下落到最低點時速度為vi,由機械能守恒有：mighi= m1v122W = 2gh 2 10 0.8m/s=4m/s ( 1 分)設(shè)ab棒向左擺動的最大高度為