高三物理動(dòng)量、能量計(jì)算題專題訓(xùn)練

1、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4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vo滑上平板車，小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)n=0.5。小物塊恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)A。取g=10m/（19分）質(zhì)量m=3.0kg.長度L=0.70m.電量q=+4.0X10-5C的導(dǎo)體板A在足夠大的絕緣水平面上，質(zhì)量m=1.0kg可視為質(zhì)點(diǎn)的絕緣物塊B在導(dǎo)體板A的左端，開始時(shí)A、B保

2、持B相對靜止一起向右滑動(dòng)，當(dāng)它們的速度減小到v0=3.0m/s時(shí)，立即施加一個(gè)方向水平向左.場強(qiáng)大小E=1.0X105N/C的勻強(qiáng)電場，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)電場中，如圖所示.假定A與擋板碰撞時(shí)間極短且無機(jī)械能損失,A與B之間（動(dòng)摩擦因數(shù)卩=0.25）及A與地面之間（動(dòng)摩擦因數(shù)卩=0.10）的最大靜摩擦力均可認(rèn)為等于12其滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2（不計(jì)空氣的阻力）求：（1）剛施加勻強(qiáng)電場時(shí)，物塊B的加速度的大?。浚?）導(dǎo)體板A剛離開擋板時(shí)，A的速度大?。浚?）B能否離開A,若能，求B剛離開A時(shí)，B的速度大小；若不能，求B距A左端的最大距離。n&#

3、39;mn冶二I-L$H，求：（1）小物塊滑上平板車的初速度vo的大小。（2）小物塊與車最終相對靜止時(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vo要增大到多大？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,小車的車長為L0=1.5L，現(xiàn)沿平行車身的方向加一電場強(qiáng)度為E的水平向右的勻強(qiáng)電場，帶電小物塊由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，而后與小車右1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

4、過4程中所帶的電荷量不變。求：（1）第一次碰撞后物塊的速度?（2）求小物塊從開始運(yùn)動(dòng)至第二次碰撞時(shí)小物塊電勢能的變化?Lm4. （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m=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。在0點(diǎn)用長為R=5m的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩，拴一個(gè)質(zhì)量mA=0.04kg，帶電量為q=+2x10-4C的小球A，在豎直平面內(nèi)以v=10m/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m=0.02kg，此時(shí)B球剛好位于M點(diǎn)。現(xiàn)用

5、水平向左的推力將B球緩慢推至P點(diǎn)（彈簧仍在彈B性限度內(nèi)），MP之間的距離為L=10cm，推力所做的功是W=0.27J,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)電場的場強(qiáng)大小變?yōu)镋=6x103N/C，電場方向不變。求：（取g=10m/s2）PM（1）在A、B兩球在碰撞前勻強(qiáng)電場的大小和方向;（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，兩根正對的平行金屬直軌道MN、M，N位于同一水平面上，兩軌道之間的距離l=0.50m。

6、軌道的MN'端之間接一阻值R=0.40Q的定值電阻，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)磁場中，磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN'重合?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.20kg、電阻r=0.10Q的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=2.0m處。在與桿垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab桿開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點(diǎn)PP'。已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過程中與軌道接觸良好，且始

7、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)卩=0.10，軌道的電阻可忽略不計(jì)，取g=10m/s2，求：（1）導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場時(shí)，通過導(dǎo)體桿上的電流大小和方向；（2）導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量;3）導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中整個(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；'6人?，F(xiàn)將質(zhì)量分別為m】和m2的兩小球用一不可伸長的輕繩連接按圖中所示的方式置于圓弧面上，球m】放

8、在與O在同一水平面上的A點(diǎn)，球m2豎直下垂。（1）在無風(fēng)情況下，若將兩球由靜止釋放（不計(jì)一切摩擦），小球m】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mjr是多少？CA?:21r11!?TI（2）讓風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生的風(fēng)迎面吹來，釋放兩小球使它們運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球m】滑至圓弧面的最高點(diǎn)C時(shí)輕繩突然斷裂，通過調(diào)節(jié)水平風(fēng)力F的大小，使小球m】恰能與洞壁無接觸地落入小洞D的底部，此時(shí)小球m】經(jīng)過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m】的質(zhì)量已知）？7. （】9分）如圖所示，一輕質(zhì)彈簧豎直固定在地面上，自然長度/0=O.5Om，上面連接圖個(gè)質(zhì)量m】=】.Okg的物體平衡時(shí)物體距地面

9、久=0.40m,此時(shí)彈簧的彈性勢能Ep=0.50J。在距物體A正上方高為h=0.45m處有一個(gè)質(zhì)量m2=】.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=】0m/s2。求：（】）碰撞結(jié)束瞬間兩物體的速度大小;（2）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V，由動(dòng)量守恒得：mv二(M+m)v101由能量守恒得：mv2-(M+m)v2=mgR+卩mgL2021從小物塊

10、滑上平板車，到二者聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：vo二5m/s設(shè)小物塊最終與車相對靜止時(shí)，二者的共同速度v2,相對靜止的過程中，由動(dòng)量守恒得：mv二(M+m)v02設(shè)小物塊與車最終相對靜止時(shí)，它距0點(diǎn)的距離為x。由能量守恒得:mv2一(M+m)v2=卩mg(L+x)2022聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：x=0.5m設(shè)小滑塊最終能到達(dá)小車的最右端，V。要增大到V01,小滑塊最終能到達(dá)小車的最右端時(shí)的速度為v3,與同理得:mv=(M+m)v013mv2一(M+m)v2=2卩mgL2012聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得v0125a，6m/s評分細(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f，則f=卩mg

11、=2.5N.(1分)1m1m1B設(shè)A受到地面的滑動(dòng)摩擦力的f，則f=R(m+m)g=4.0N.(1分)222AB施加電場后設(shè)A.B以相同的加速度向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，由牛頓第二定律qE+f=(m+m)a(2分)解得：a=2.0m/s2(2分)2AB設(shè)B受到的摩擦力為f，由牛頓第二定律得f=ma，11B解得：f=2.0N.因?yàn)閒<f，所以電場作用后，A.B仍保持相對靜止以相同加速度a向111m右做勻減速運(yùn)動(dòng)，所以剛加上勻強(qiáng)電場時(shí)，B的加速度大小a=2.0m/s2(2分)(2) A與擋板碰前瞬間，設(shè)A.B向右的共同速度為v，v2=v2一2as(2分)解得v=1m/s(1分)101

12、A與擋板碰撞無機(jī)械能損失，故A剛離開擋板時(shí)速度大小為v=1m/s(1分)1(3) A與擋板碰后，以A.B系統(tǒng)為研究對象，qE=f2故A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)A、B向左共同速度為v，規(guī)定向左為正方向，得：mv-mv=(m+m)v(3分)A1B1AB設(shè)該過程中，B相對于A向右的位移為s，由系統(tǒng)功能關(guān)系得：1卩mgs=1(m+m)v2一1(m+m)v2(4分)解得s=0.60m(2分)1B12AB12AB1因s<L，所以B不能離開A，B與A的左端的最大距離為s=0.60m（1分）113解：第一次碰前對滑塊分析由動(dòng)能定理qEL=1mv20（1）2分20第一次相碰由動(dòng)量守恒mv=mv+Mv代入數(shù)據(jù)解

13、得：3v=一一v140(2)2分3)2分從第一次碰后到第二次碰前的過程中對小車分析做勻速運(yùn)動(dòng)S=vt（4）2分A2cv+v對滑塊分析由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推論：S=T31（5）2分B211由動(dòng)能定理有：qES=mv2一mv2（6）3分B2321滑塊與小車第二次碰撞條件：S=S（7）2分代入數(shù)據(jù)解得：S=S=L（8）2分ABAB由功能關(guān)系電勢能減少量AE=%=qE（L+L）=2qEL9)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=Eq=mg（2分）電Amg所以E=2X103N/C（1分）方向豎直向上（1分）q（2）由功能關(guān)系得，彈簧具有的最大彈性勢能E=W-卩mgl=0.26JPB設(shè)

14、小球B運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)速度為v，由功能關(guān)系得BE一卩mgL=mv2v=5m/s（4分）PB2BBB碰后結(jié)合為C，設(shè)C的速度為v，由動(dòng)量守恒得mv-mvB=m/電場變化后，因E'q-mcg=06NABBv2m亠=0.3NcRv=5m/s(2分)1m二<(E'qmg)cRf所以C不能做圓周運(yùn)動(dòng)，而是做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t繩子在Q處繃緊，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得1x=vty=at212E'q-mga=jmC可得t=1sv=at=10m/syx=y=R=5m(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v2=vy開始做圓周運(yùn)動(dòng)（1分）設(shè)到最高點(diǎn)時(shí)速度為v由動(dòng)

15、能定理得：2mv2-mv2=E'qR-mgR32C32C2C得V3=10、：2m/s（2分）v2在最高點(diǎn)由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：T+mg-Eq=m十（2分）求得T=3N（1分）CcR5解：（1）設(shè)導(dǎo)體桿在F的作用下運(yùn)動(dòng)至磁場的左邊界時(shí)的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理則（F一卩mg）s=mv2212分）導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv（1分）此時(shí)通過導(dǎo)體桿的電流大小I=E/（R+r）=3.8A（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)體桿在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值為E平均則由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=Ap/1=Bld/1（2分）平均通過

16、電阻R的感應(yīng)電流的平均值為I=E/（R+r）（1分）平均平均通過電阻R的電荷量q=It=0.51C（或0.512C）平均（3）設(shè)導(dǎo)體桿離開磁場時(shí)的速度大小為v，運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的速度為v，因?qū)w桿23恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律對導(dǎo)體桿的軌道最高點(diǎn)時(shí)有mg=mv2/R（1分）對于導(dǎo)體桿從Nn'運(yùn)動(dòng)至PP'的過程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有1mv2=22mv2+mg2R23&01分）解得v2=5.0m/s1分）導(dǎo)體桿穿過磁場的過程中損失的機(jī)械能AE=2mvi2-2mv2=1.1J（3分）此過程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=AE卩mgd=0.94J（2分

17、）6.解：（1）以兩小球及輕繩為整體，釋放后小球m上滑，必有：m<m112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)械能守恒有兀m兀mgxR=mgR求得：j=221m22小球過圓弧面的最高點(diǎn)C時(shí)的速度也可以不為零，設(shè)它們的速度均為y,則v2mg=m1Rmg=1因不計(jì)一切摩擦，兀11由機(jī)械能守恒有：mgxR-mgR=三m2212122兀一1mr綜合可知：<<13m2由可m兀一1得：f=m32_（2）設(shè)小球過C點(diǎn)時(shí)的速度為，設(shè)小球離開C點(diǎn)后在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為r,在豎直方向作自由落體運(yùn)動(dòng)，則有（R+2R）=gt2因存在水平風(fēng)力，小球離開C點(diǎn)后在水平方向作勻

18、減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，落入小洞D河1X時(shí)水平分速度減為零。貝yR=懇at252x在水平方向運(yùn)用牛頓第二定律可得：F=ma1xv=atCx（2分）由以上四式求得：I二4Rg0；F=；15mgQ7.解：(1)設(shè)物體A在彈簧上平衡時(shí)彈簧的壓縮量為X,彈簧的勁度系數(shù)為k1根據(jù)力的平衡條件有mg=k亠而E=云kx2解得：k=100N/m,xi=0.10m110211所以，彈簧不受作用力時(shí)的自然長度lo=hi+xi=O.5Om(2)兩物體運(yùn)動(dòng)過程中,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，貝9(m+m2)g=kx2,解得：x2=0.20m,設(shè)此時(shí)彈簧的長度為/2，貝9l2=l0-x2，解得：/2=0.30m,當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí)，是兩物體振