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如图所示,质量为3m的足够长木板 C 静止在光滑水平面上,质量均为 m 的两个物体 AB 放在 C 的左端,AB 间相距 s0,现同时对AB施加水平向右的瞬间冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若ABC之间的动摩擦因数分别为 μ 和 2 μ ,则:

(1)最终ABC的共同速度为多大

(2)求A达到最小速度时,系统产生的热量Q

(1)0.6v0;(2)1.5mv02


解析:

(1)对ABC组成的系统,最终相对静止,设共同速度为v,由动量守恒定律:

mv0+2mv0=(mm+3mv······································································· ①(4分)

解得:v=0.6v0 ······················································································· ②(1分)

(2)AB相对C向右匀减速运动阶段,C做匀加速运动,设A的加速度为aAB的加速度为aBC的加速度为aC ,设t时刻AC达到共同速度vAB的速度为vB

由牛顿第二定律:

aA ··································································································· ③(1分)

aB=2 ································································································· ④(1分)

aC== ·························································································· ⑤(1分)

t时间内,对A,由速度公式:vAv0aAt ························································ ⑥(1分)

BvB=2v0aBt ···················································································· ⑦(1分)

CvAaC t ·························································································· ⑧(1分)

解得:vA=0.5v0     ·················································································· ⑨(1分)

vBv0 ···································································································· ⑩(1分)

此后AC一起匀加速运动,B继续以加速度aB减速运动,故运动过程中A的最小速度为vA=0.5v0

············································································································ ⑾(1分)

根据系统的能量守恒定律,系统产生的热量

Qmv02m(2v0)2mv??A2-×3mv??A2mv??B2 ·················································· ⑿(4分)

解得 Q=1.5mv02························································································ ⒀(2分)

【评析】本题的关键在于平时对滑块与滑板叠加问题的积淀,能快速准确分析相对运动的临界条件、运动过程中出现速度相同的物体间摩擦力的转型、快速准确运用牛顿运动定律及运动学公式计算各个物体的加速度、速度、位移及物体间相对位移。在处理问题的方法与技巧上要特别重视动量及能量守恒往往能快刀斩乱麻地找到初末状态的速度,很好地回避中间过程,这也是两大守恒的抽象思维能力的体现,在运用时要清醒的认识守恒的对象、过程与条件。另外本题后面的运动过程未设置问题,实际上AC相对静止后,将一起加速运动到0.6v0,整个过程中B的运动最简单,可考虑AB最终相距多远、整个过程中AB与木板C因摩擦所产生的热量之比、运动时间等问题。特别提醒:运动学公式、动量及能量中的矢量均以相对地面的物理量代入公式计算,相对位移用对地的位移差或功能关系解决,相对路程问题(具有重复划痕的往返相对运动)要么分段、要么用功能关系解决。

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,质量为3m的光滑物体A与质量为m的光滑物体B,放在水平面上,在水平推力F从左向右的推力作用下加速运动,则A和B的相互作用力大小为
F
4
F
4
.若A和水平地面间的摩擦因数为μ,B光滑,则A和B的相互作用力大小为
F
4
-
3
4
μmg
F
4
-
3
4
μmg

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,质量为3m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计,在已知水平力F的作用下,A、B一起做匀加速直线运动,则二者的加速度为
F
4m
F
4m
; B对A的作用力大小为
F
4
F
4

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2007?南京二模)如图所示,质量为3m的足够长木板C静止在光滑水平面上,质量均为m的两个小物块A、B放在C的左端,A、B间相距s0,现同时对A、B施加水平向右的瞬时冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若A、B与C之间的动摩擦因数分别为μ和2μ,则

(1)最终A、B、C的共同速度为多大?
(2)当A与C刚相对静止时B的速度为多大?
(3)A与B最终相距多远?
(4)整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量之比为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网(1)通过α粒子散射实验
 

A.发现了电子B.建立了原子的核式结构模型
C.爱因斯坦建立了质能方程D.发现某些元素具有天然放射现象
(2)如图所示,质量为3m、长度为L的木块静止放置在光滑的水平面上.质量为m的子弹(可视为质点)以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块时速度变为
25
v0
.试求:
①子弹穿出木块后,木块的速度大小;
②子弹穿透木块的过程中,所受到平均阻力的大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网(1)如图所示为康普顿效应示意图,光子与一个静止的电子发生碰撞,图中标出了碰撞后电子的运动方向.设碰前光子频率为v,碰后为v′,则关于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是
 

A、可能沿图中①方向
B、可能沿图中②方向
C、v=v′
D、v<v′
(2)如图所示,质量为3m、长度为L的木块置于光滑的水平面上,质量为m的子弹以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块时速度为
25
v0
,设木块对子弹的阻力始终保持不变.
①求子弹穿透木块后,木块速度的大小;精英家教网
②求子弹穿透木块的过程中,木块滑行的距离s;
③若改将木块固定在水平传送带上,使木块始终以某一恒定速度(小于v0)水平向右运动,子弹仍以初速度v0水平向右射入木块.如果子弹恰能穿透木块,求此过程所经历的时间.

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