高中物理 人教版選修35 第16章 16.2 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如下圖，程度放置的兩根金屬導(dǎo)軌位于方向垂直于導(dǎo)軌平面并指向紙里的勻強磁場中導(dǎo)軌上有兩根小金屬導(dǎo)體桿ab和cd，其質(zhì)量均為m，能沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動金屬桿ab和cd與導(dǎo)軌及它們間的接觸等所有電阻可忽略不計開場時ab和cd都是靜止的，現(xiàn)突然讓cd桿以初速度v向右開場運動，假如兩根導(dǎo)軌足夠長，那么 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開場時cd做減速運動，ab做加速運動，最終兩桿以一樣速度做勻速運動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程度面上，上端連接質(zhì)量為m的木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時彈簧

2、的壓縮量為，如下圖。一物塊從木板正上方間隔 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。假設(shè)物塊質(zhì)量也為m時，它們恰能回到O點；假設(shè)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)匀痪哂邢蛏系乃俣龋螅?，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如下圖，兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一程度面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的間隔 為，導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒和，構(gòu)成矩形回路，兩根導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑

3、行，開場時，棒靜止，棒有指向棒的初速度，假設(shè)兩導(dǎo)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(dāng)棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r，棒的加速度是多少？420分 如下圖，兩物塊A、B并排靜置于高h=0.80m的光滑程度桌面上，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的程度速度從左面射入A物塊，子彈射穿A后接著射入B并留在B中，此時A、B都沒有分開桌面。物塊A的長度為0.27m，A分開桌面后，落地點到桌邊的程度間隔 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分開桌面時速度的大小分別是多少；

4、2求子彈在物塊B中穿行的間隔 ；3為了使子彈在物塊B中穿行時物塊B未分開桌面，求物塊B到桌邊的最小間隔 。s5宇宙射線每時每刻都在地球上引起核反響。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，核反響方程式為。假設(shè)中子的速度為v1=8×l06m/s，反響前“氮-14的速度認為等于零。反響后生成的14C粒子的速度為v2=2.0×l05m/s，其方向與反響前中子的運動方向一樣。求反響中生成的另一粒子的速度：假設(shè)此反響中放出的能量為09MeV，求質(zhì)量虧損。619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

5、動摩擦因數(shù)=0.50。當(dāng)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程度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點的最大間隔 ；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間間隔 足夠長7、為了有效地將重物從深井中提出，現(xiàn)用小車?yán)谩半p滑輪系統(tǒng)兩滑輪同軸且有一樣的角速度，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，如下圖?；?/p>

6、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，假設(shè)車從滑輪正下方的A點以速度v=5ms勻速運動至B點此時繩與程度方向的夾角為37°，由于車的拉動使質(zhì)量為m=1 kg物體從井底處上升，那么車從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如下圖，程度地面和半圓軌道面均光滑，質(zhì)量M1kg的小車靜止在地面上，小車上外表與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的初速度滑上小車左端，二者共速時小車還未與墻壁碰撞，當(dāng)小車與墻壁碰

7、撞時即被粘在墻壁上，滑塊與小車外表的滑動摩擦因數(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點分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(dǎo)軌，相距1m程度放置。勻強磁場豎直向上穿過整個導(dǎo)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(dǎo)軌上。假設(shè)兩棒以一樣的初速度3m/s向相反方向分開，不計導(dǎo)軌電阻，求： 棒運動到達穩(wěn)定后的ab棒的速度大??； 金屬棒運動到達穩(wěn)定的過程中，回路上釋放出的焦耳熱； 金

8、屬棒運動到達穩(wěn)定后，兩棒間間隔 增加多少？12如下圖，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為0.10kg，用絕緣細線懸掛后，恰好與寬度為50cm的光滑程度導(dǎo)軌良好接觸，導(dǎo)軌上還放有質(zhì)量為0.20kg的另一導(dǎo)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(dāng)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：1ab棒向左擺起的最大高度；2勻強磁場的磁感應(yīng)強度；3此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱1320分如下圖，豎直放置的圓弧軌道和程度軌道兩部分相連 程度軌道的

9、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；在程度軌道上方O 處，用長為L 的細線懸掛一質(zhì)量為 m 的小球B，B 球恰好與程度軌道相切，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，進入程度軌道與小球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g1求滑塊A 從2L高度處由靜止開場下滑,與B碰后瞬間B的速度。2假設(shè)滑塊A 能以與球B 碰前瞬間一樣的速度與滑塊C 相碰，A 至少要從距程度軌道多高的地方開場

10、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。#:第 9 頁參考答案1C【解析】試題分析：讓cd桿以初速度v向右開場運動，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從零開場加速，cd從v0開場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運動，當(dāng)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，將以一樣的速度向右勻速運動故C正確，AB錯誤兩導(dǎo)線中的電流始終相等，但由于通過的間隔

11、 不相等，故磁場對兩金屬桿做功大小不相等；故D錯誤；應(yīng)選C?？键c：電磁感應(yīng)問題的力的問題【名師點睛】此題是牛頓第二定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用問題解答此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向右開場運動，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?；【解析】試題分析：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場向下運動的速度為，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(dāng)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

12、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場向下運動的速度，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，木板和物塊具有一樣的速度，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。31；2【解析】試題分析：1從開場到兩棒到達一樣速度的過程中，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，那么由動量守恒可

13、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(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢【名師點睛】此題主要考察了動量守恒定律、閉合電路的歐姆定律、導(dǎo)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、牛頓第二定律及閉合電路歐姆定律綜合的力電綜合問題，故此題屬于難度較大的題。41 =10m/s2m3smin=2.5×10-2m【解析】1子彈射穿物塊A后，A以速度vA沿桌面程度

14、向右勻速運動，分開桌面后做平拋運動 t=0.40sA分開桌邊的速度 =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分開桌邊的速度=10m/s2設(shè)子彈分開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m3子彈在物塊A中穿行的過程中，物塊A在程度桌面上的位移為s1,根據(jù)動能定理子彈在物塊B中穿行的過程中，物塊B在程度桌面上的位移為s2，根據(jù)動能定理由解得物塊B到桌邊的最小間隔 smin=2.5×10-2m此題考察動量守恒與能量守恒的應(yīng)用，物塊A被子彈

15、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別離，假如以子彈、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速度一樣，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)化為內(nèi)能，系統(tǒng)的內(nèi)能為阻力乘以相對間隔 及打進物體B的深度，由此可求解512【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一樣 1分由

16、質(zhì)能方程 1分得 此題考察動量守恒定律，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612312.5J【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，設(shè)木塊向右挪動最大間隔 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與傳送帶到達相對靜止，木塊向左挪動的間隔 為s2。根據(jù)運動學(xué)

17、公式解得2分t1=0.60s, t2=0.40s1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分此題考察的是動量守恒定律及能量守恒的綜合力學(xué)問題，先根據(jù)動量守恒及牛頓第二定律解出木塊向右挪動最大間隔 ；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】101L1=3m2 3【解析】1由動量守恒知，得v1=4m/s4分設(shè)小車的最小長度為L1由能量守恒知，得L1=3m4分2m恰能滑過圓弧的最高點，2分小車粘在墻壁后

18、，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：假設(shè)滑塊恰好滑至圓弧到達T點時就停頓，那么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分此題考察的是動量守恒和動能定理的應(yīng)用。111ab、cd棒組成的系統(tǒng)動量守恒，最終具有共同速度V，以程度向右為正方向，那么mcdV0 mabV0 =mcd + mabV V = 1 m/s2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+mabV02 V2/ 2 = 1.2 J3對cd棒利用動量定理： BIL·Dt = mcdV V0 BLq = mcdV0 V 又 q = Df /R1 + R2= BLDs