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（ ） Acd始終做減速運動，ab始終做加速運動，并將追上cdBcd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平面上，上端連接質(zhì)量為m的木板處于靜止狀態(tài)，此時

2、彈簧的壓縮量為，如圖所示。一物塊從木板正上方距離為的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O點；若物塊質(zhì)量為時，它們到達最低點后又向上運動，在通過O點時它們?nèi)匀痪哂邢蛏系乃俣?，求?，質(zhì)量為m時物塊與木板碰撞后的速度；2，質(zhì)量為2m時物塊向上運動到O的速度。3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，導軌上面橫放著兩根導體棒和，構(gòu)成矩形回路，兩根導體棒的質(zhì)量皆為，電阻皆為，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(yīng)強度為。設(shè)兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑

3、行，開始時，棒靜止，棒有指向棒的初速度，若兩導體棒在運動中始終不接觸，求：（1）在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？（2）當棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r，棒的加速度是多少？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。一顆質(zhì)量m=0.10kg的子彈C以v0=100m/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、B都沒有離開桌面。已知物塊A的長度為0.27m，A離開桌面后，落地點到桌邊的水平距離s=2.0m。設(shè)子彈在物塊A、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

4、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B到桌邊的最小距離。vA Bhs5宇宙射線每時每刻都在地球上引起核反應(yīng)。自然界的14C大部分是宇宙射線中的中子轟擊“氮-14”產(chǎn)生的，核反應(yīng)方程式為。若中子的速度為v1=8×l06m/s，反應(yīng)前“氮-14”的速度認為等于零。反應(yīng)后生成的14C粒子的速度為v2=2.0×l05m/s，其方向與反應(yīng)前中子的運動方向相同。求反應(yīng)中生成的另一粒子的速度：假設(shè)此反應(yīng)中放出的能量為09MeV，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/

5、s的速度向左勻速運動，木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=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v0=3.0×102m/s水平向右的速度擊穿木塊，穿出時子彈速度v1=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

6、，小輪通過另繩子與車相連）來提升井底的重物，如圖所示。滑輪離地的高度為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=5ms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m=1 kg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。10如圖所示，水平地面和半圓軌道面均光滑，質(zhì)量M1kg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?，F(xiàn)有一質(zhì)量m2kg的滑塊（可視為質(zhì)點）以v0=6m/s的

7、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)0.2，g取10m/s2，求：（1）滑塊與小車共速時的速度及小車的最小長度；（2）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 = 0.4 T。金屬棒ab、cd質(zhì)量分別為0.1kg和0.2kg，電阻分別為0.4和0.2，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

8、后的ab棒的速度大??； 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?，重力加速度g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(yīng)強度；（3）此

9、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=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

10、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L，求彈簧的最大彈性勢能。試卷第5頁，總5頁本卷由系統(tǒng)自動生成，請仔細校對后使用，答案僅供參考。參考答案1C【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(yīng)電流，兩桿受安培力作用，安培力對cd向左，對ab向右，所以ab從零開始加速，cd從v0開始減速那么整個電路的感應(yīng)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

11、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C?？键c：電磁感應(yīng)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(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)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(yīng)電流，兩桿受安培力作用，根據(jù)牛頓第二定律判斷兩桿的運動情況?！敬鸢浮浚弧窘馕觥吭囶}分析：設(shè)物塊與木板碰撞時，物塊的速度為，由能量守恒得到：解得：設(shè)物塊與木板碰撞后一起開始向下運動的速度為，

12、因碰撞時間極短，動量守恒：，解得：。設(shè)質(zhì)量為時物塊與木板剛碰撞時彈簧的彈性勢能為，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：設(shè)表示質(zhì)量為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：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，由機械能守恒得到：聯(lián)立可以得到：。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(yīng)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(yīng)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。3（1

13、）；（2）【解析】試題分析：（1）從開始到兩棒達到相同速度的過程中，兩棒的總動量守恒，有根據(jù)能量守恒定律，整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱（2）設(shè)棒的速度變?yōu)闀r，棒的速度為，則由動量守恒可知 解得此時回路中的電動勢為此時回路中的電流為此時棒所受的安培力為由牛頓第二定律可得，棒的加速度考點：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(yīng)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(yīng)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題的關(guān)鍵，分析這類電磁感應(yīng)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

14、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) =10m/s（2）m（3）smin=2.5×10-2m【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 t=0.40sA離開桌邊的速度 =5.0m/s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：B離開桌邊的速度=10m/s（2）設(shè)子彈離開A時的速度為，子彈與物塊A作用過程系統(tǒng)動量守恒：m/s子彈在物塊B中穿行的過程中，由能量守恒 子彈在物塊A中穿行的過程中，由能量守恒 由解得m（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

15、為s1,根據(jù)動能定理 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 由解得物塊B到桌邊的最小距離 smin=2.5×10-2m本題考查動量守恒與能量守恒的應(yīng)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

16、為一個系統(tǒng)，系統(tǒng)動能的減小量完全轉(zhuǎn)化為內(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）（2）【解析】轟擊前后系統(tǒng)動量守恒，選中子速度方向為正方向 （1分）氫核速度為方向與中子原速度方向相同 （1分）由質(zhì)能方程 （1分）得 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）（2）（3）12.5J【解析】（1）設(shè)木塊被子彈擊穿時的速度為u，子彈擊穿木塊過程動量守恒 解得 （2分設(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mg=ma解得（2分）木塊向右運動到離A點最遠時，速度為零

17、，設(shè)木塊向右移動最大距離為s1解得 （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=（3分）解得 （1分）（3）設(shè)木塊向右運動至速度減為零所用時間為t1，然后再向左做加速運動，經(jīng)時間t2與傳送帶達到相對靜止，木塊向左移動的距離為s2。根據(jù)運動學公式解得（2分）t1=0.60s, t2=0.40s（1分）木塊向右減速運動的過程中相對傳送帶的位移為，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m，產(chǎn)生的內(nèi)能（2分）所以整個過程中木塊與傳送帶摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能（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

18、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；76m812m/s9132J【解析】10（1）L1=3m(2) （3）【解析】（1）由動量守恒知，得v1=4m/s（4分）設(shè)小車的最小長度為L1由能量守恒知，得L1=3m（4分）(2)m恰能滑過圓弧的最高點，(2分)小車粘在墻壁后，滑塊在車上滑動，運動到最高點Q， 在這個過程對滑塊由動能定理：（2分）解得：所以小車長度（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：若滑塊恰好滑至圓弧到達T點時就停止，則滑塊也能沿圓軌道運動而不脫離圓軌道。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：（2分）解得（2分）本題考查的是動量守恒和動能定理的應(yīng)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mcdV0 mabV0 =（mcd + mab）V V = 1 m/s（2）根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，產(chǎn)生的焦耳熱為:Q = DEK減 =（mcd+mab）（V02 V2）/ 2 = 1.2 J（3）對cd棒利用動量定理： BIL·Dt = mcd（V V0） BLq = mcd（V0 V） 又 q = Df /（R1 + R2）= BLDs /（R1 + R2） Ds = mcd（V