高三物理動(dòng)量能量計(jì)算題專題訓(xùn)練

1、Av0O/OMm動(dòng)量、能量計(jì)算題專題訓(xùn)練1（19分）如圖所示，光滑水平面上有一質(zhì)量M=4.0kg的帶有圓弧軌道的平板車，車的上表面是一段長(zhǎng)L=1.5m的粗糙水平軌道，水平軌道左側(cè)連一半徑R=0.25m 的光滑圓弧軌道,圓弧軌道與水平軌道在O點(diǎn)相切?，F(xiàn)將一質(zhì)量m=1.0kg的小物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車，小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5。小物塊恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)A。取g=10m/2，求： （1）小物塊滑上平板車的初速度v0的大小。 （2）小物塊與車最終相對(duì)靜止時(shí)，它距O點(diǎn)的距離。 （3）若要使小物塊最終能到達(dá)小車的最右端，則v0要增大到多大？2.

2、（19分）質(zhì)量mA=3.0kg長(zhǎng)度L=0.70m電量q=+4.0×10-5C的導(dǎo)體板A在足夠大的絕緣水平面上，質(zhì)量mB=1.0kg可視為質(zhì)點(diǎn)的絕緣物塊B在導(dǎo)體板A的左端，開(kāi)始時(shí)A、B保持相對(duì)靜止一起向右滑動(dòng)，當(dāng)它們的速度減小到=3.0m/s時(shí)，立即施加一個(gè)方向水平向左場(chǎng)強(qiáng)大小E=1.0×105N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng),此時(shí)A的右端到豎直絕緣擋板的距離為S =2m，此后A、B始終處在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖所示假定A與擋板碰撞時(shí)間極短且無(wú)機(jī)械能損失，A與B之間（動(dòng)摩擦因數(shù)=025）及A與地面之間（動(dòng)摩擦因數(shù)=010）的最大靜摩擦力均可認(rèn)為等于其滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2（不計(jì)空氣的阻力）求

3、：（1）剛施加勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，物塊B的加速度的大?。?（2）導(dǎo)體板A剛離開(kāi)擋板時(shí)，A的速度大小？（3）B能否離開(kāi)A，若能，求B剛離開(kāi)A時(shí)，B的速度大?。蝗舨荒?，求B距A左端的最大距離。 3(19分)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的絕緣小車，靜止在光滑的水平面上，在小車的光滑板面上放一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小物塊(可以視為質(zhì)點(diǎn))，小車的質(zhì)量與物塊的質(zhì)量之比為M：m=7：1，物塊距小車右端擋板距離為L(zhǎng)，小車的車長(zhǎng)為L(zhǎng)0=1.5L，現(xiàn)沿平行車身的方向加一電場(chǎng)強(qiáng)度為E的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電小物塊由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，而后與小車右端擋板相碰，若碰碰后小車速度的大小是滑塊碰前速度大小的，設(shè)小物塊其與小車相碰過(guò)程中

4、所帶的電荷量不變。求：(1)第一次碰撞后物塊的速度?(2)求小物塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至第二次碰撞時(shí)小物塊電勢(shì)能的變化?4.（19分）如圖所示，水平地面上方被豎直線MN分隔成兩部分，M點(diǎn)左側(cè)地面粗糙，與B球間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，右側(cè)光滑MN右側(cè)空間有一范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在O點(diǎn)用長(zhǎng)為R5m的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩，拴一個(gè)質(zhì)量mA0.04kg，帶電量為q+210-4 C的小球A，在豎直平面內(nèi)以v10m/s的速度做順時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與地面剛好不接觸。處于原長(zhǎng)的彈簧左端連在墻上，右端與不帶電的小球B接觸但不粘連，B球的質(zhì)量mB=0.02kg，此時(shí)B球剛好位于M點(diǎn)。現(xiàn)用水平向左的推力將B球緩慢推

5、至點(diǎn)（彈簧仍在彈性限度內(nèi)），MP之間的距離為L(zhǎng)10cm，推力所做的功是W0.27J，當(dāng)撤去推力后，B球沿地面向右滑動(dòng)恰好能和A球在最低點(diǎn)處發(fā)生正碰，并瞬間成為一個(gè)整體C（A、B、C均可視為質(zhì)點(diǎn)），碰撞前后電荷量保持不變，碰后瞬間立即把勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小變?yōu)镋6103N/C，電場(chǎng)方向不變。求：（取g10m/s2）OMNBPA（1）在A、B兩球在碰撞前勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向；（2）A、B兩球在碰撞后瞬間整體C的速度；（3）整體C運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)繩的拉力大小。5（19分）如圖14所示，兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、MN位于同一水平面上，兩軌道之間的距離=0.50m。軌道的MN端之間接一阻值R=0.40的

6、定值電阻，NN端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、NP平滑連接，兩半圓軌道的半徑均為R0=0.5m。直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.64T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.80m，且其右邊界與NN重合。現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.20kg、電阻r=0.10的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處。在與桿垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F，結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP。已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好，且始終與軌道垂直，導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.10，軌道的電阻可忽略不計(jì)，取g=10

7、m/s2，求：（1）導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小和方向； （2）導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量； （3）導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱。6風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力。在風(fēng)洞中有一固定的支撐架ABC，該支撐架的上表面光滑，是一半徑為R的1/4圓柱面，如圖所示，圓弧面的圓心在O點(diǎn)，O離地面高為2R，地面上的D處有一豎直的小洞，離O點(diǎn)的水平距離為?，F(xiàn)將質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球用一不可伸長(zhǎng)的輕繩連接按圖中所示的方式置于圓弧面上，球m1放在與O在同一水平面上的A點(diǎn)，球m2豎直下垂。（1）在無(wú)風(fēng)情況下，若將兩球由靜止釋放（不計(jì)一切摩擦），小球m1

8、沿圓弧面向上滑行，到最高點(diǎn)C恰與圓弧面脫離，則兩球的質(zhì)量比m1:m2是多少？m1ACOBm22RR風(fēng)D（2）讓風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生的風(fēng)迎面吹來(lái)，釋放兩小球使它們運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球m1滑至圓弧面的最高點(diǎn)C時(shí)輕繩突然斷裂，通過(guò)調(diào)節(jié)水平風(fēng)力F的大小，使小球m1恰能與洞壁無(wú)接觸地落入小洞D的底部，此時(shí)小球m1經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度是多少？水平風(fēng)力F的大小是多少（小球m1的質(zhì)量已知）？圖h1hAB7（19分）如圖所示，一輕質(zhì)彈簧豎直固定在地面上，自然長(zhǎng)度l0=0.50m，上面連接一個(gè)質(zhì)量m1=1.0kg的物體A，平衡時(shí)物體距地面h1=0.40m，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能EP=0.50J。在距物體A正上方高為h=0.45m處有

9、一個(gè)質(zhì)量m2=1.0kg的物體B自由下落后，與彈簧上面的物體A碰撞并立即以相同的速度運(yùn)動(dòng)，已知兩物體不粘連，且可視為質(zhì)點(diǎn)。g=10m/s2。求：（1）碰撞結(jié)束瞬間兩物體的速度大?。唬?）兩物體一起運(yùn)動(dòng)第一次具有豎直向上最大速度時(shí)彈簧的長(zhǎng)度； （3）兩物體第一次分離時(shí)物體B的速度大小。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1.解：（1）平板車和小物塊組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)小物塊到達(dá)圓弧最高點(diǎn)A時(shí)，二者的共同速度，由動(dòng)量守恒得：由能量守恒得： 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：（2）設(shè)小物塊最終與車相對(duì)靜止時(shí)，二者的共同速度，從小物塊滑上平板車，到二者相對(duì)靜止的過(guò)程中，由動(dòng)量守恒得： 設(shè)小物塊與車最終相對(duì)靜止時(shí)，它距O點(diǎn)的

10、距離為。由能量守恒得：聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：（3）設(shè)小滑塊最終能到達(dá)小車的最右端，v0要增大到，小滑塊最終能到達(dá)小車的最右端時(shí)的速度為，與（2）同理得： 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得評(píng)分細(xì)則：3分，其余每式2分，共19分。2.解：（1）設(shè)B受到的最大靜摩擦力為，則 （1分）設(shè)A受到地面的滑動(dòng)摩擦力的，則 （1分）施加電場(chǎng)后，設(shè)AB以相同的加速度向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為，由牛頓第二定律 （2分）解得： （2分）設(shè)受到的摩擦力為，由牛頓第二定律得 ，解得：因?yàn)椋噪妶?chǎng)作用后，AB仍保持相對(duì)靜止以相同加速度向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，所以剛加上勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，B的加速度大小 （2分）（2）A與擋板碰前瞬間，設(shè)AB向右

11、的共同速度為， （2分）解得 （1分）A與擋板碰撞無(wú)機(jī)械能損失，故A剛離開(kāi)擋板時(shí)速度大小為 （1分）（3）A與擋板碰后，以AB系統(tǒng)為研究對(duì)象， 故A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)A、B向左共同速度為，規(guī)定向左為正方向，得： （3分）設(shè)該過(guò)程中，B相對(duì)于A向右的位移為，由系統(tǒng)功能關(guān)系得： （4分） 解得 （2分） 因，所以B不能離開(kāi)A，B與A的左端的最大距離為 （1分）3.解：第一次碰前對(duì)滑塊分析由動(dòng)能定理（1）2分第一次相碰由動(dòng)量守恒 （2）2分代入數(shù)據(jù)解得：（3）2分從第一次碰后到第二次碰前的過(guò)程中對(duì)小車分析做勻速運(yùn)動(dòng)（4）2分對(duì)滑塊分析由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推論：（5）2分由動(dòng)能定理有：（6）3分滑塊與小車第

12、二次碰撞條件：（7）2分代入數(shù)據(jù)解得：（8）2分由功能關(guān)系電勢(shì)能減少量 （9）3分4.解：（1）要使小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，必須滿足 F電=Eq=mAg （2分） 所以 =2×103N/C （1分）方向豎直向上（1分）（2）由功能關(guān)系得，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能 設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)速度為，由功能關(guān)系得 （4分）碰后結(jié)合為，設(shè)的速度為，由動(dòng)量守恒得 （2分）（3）電場(chǎng)變化后，因 OYXQy9AxRR-y9A所以不能做圓周運(yùn)動(dòng)，而是做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間繩子在Q處繃緊，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得 可得 （2分）即：繩子繃緊時(shí)恰好位于水平位置，水平方向速度變?yōu)?，以豎直速度 =開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)（1

13、分）設(shè)到最高點(diǎn)時(shí)速度為由動(dòng)能定理得：得 （2分）在最高點(diǎn)由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得： （2分） 求得 （1分）5.解：（1）設(shè)導(dǎo)體桿在F的作用下運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)的速度為，根據(jù)動(dòng)能定理則有 （2分）導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （1分）此時(shí)通過(guò)導(dǎo)體桿的電流大小 A（或3.84A）（2分）根據(jù)右手定則可知，電流方向?yàn)橛蒪向a（2分） （2）設(shè)導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E平均，則由法拉第電磁感應(yīng)定律有 （2分）通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的平均值為 （1分）通過(guò)電阻R的電荷量 C（或0.512C） （3）設(shè)導(dǎo)體桿離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為，運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的速度為，因?qū)w桿恰好能

14、以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律對(duì)導(dǎo)體桿的軌道最高點(diǎn)時(shí)有 （1分）對(duì)于導(dǎo)體桿從的過(guò)程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 （1分）解得 =5.0m/s（1分）導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中損失的機(jī)械能 （3分）此過(guò)程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱為 （2分）6解：（1）以兩小球及輕繩為整體，釋放后小球m1上滑，必有：由于小球m1在最高點(diǎn)C與圓弧面分離，則此時(shí)兩球的速度可以為零，則由機(jī)械能守恒有： 求得：小球過(guò)圓弧面的最高點(diǎn)C時(shí)的速度也可以不為零，設(shè)它們的速度均為v，則 因不計(jì)一切摩擦，由機(jī)械能守恒有：由可得： 綜合可知：（2）設(shè)小球過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，設(shè)小球離開(kāi)C點(diǎn)后在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，在豎直方向作自由

15、落體運(yùn)動(dòng)，則有 因存在水平風(fēng)力，小球離開(kāi)C點(diǎn)后在水平方向作勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為ax，落入小洞D時(shí)水平分速度減為零。則 在水平方向運(yùn)用牛頓第二定律可得：（2分）由以上四式求得：；7解：（1）設(shè)物體A在彈簧上平衡時(shí)彈簧的壓縮量為x1，彈簧的勁度系數(shù)為k根據(jù)力的平衡條件有 m1g=k x1 而解得：k=100N/m， x1=0.10m 所以，彈簧不受作用力時(shí)的自然長(zhǎng)度l0=h1+x1=0.50m（2）兩物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧彈力等于兩物體總重力時(shí)具有最大速度，此位置就是兩物體粘合后做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置 設(shè)在平衡位置彈簧的壓縮量為x2，則 （m1+ m2）g=kx2， 解得：x2=0.20m，設(shè)此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為l2，則 l2=l0-x2 ,解得：l2=0.30m ,當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí)，是兩物體振動(dòng)最大位移處，此時(shí)彈簧長(zhǎng)度