如圖所示,質(zhì)量為3m的足夠長木板 C 靜止在光滑水平面上,質(zhì)量均為 m 的兩個物體 A、B 放在 C 的左端,AB 間相距 s0,現(xiàn)同時對AB施加水平向右的瞬間沖量而使之分別獲得初速度v0和2v0,若ABC之間的動摩擦因數(shù)分別為 μ 和 2 μ ,則:

(1)最終AB、C的共同速度為多大

(2)求A達到最小速度時,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q。

(1)0.6v0;(2)1.5mv02


解析:

(1)對A、B、C組成的系統(tǒng),最終相對靜止,設(shè)共同速度為v,由動量守恒定律:

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

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

(2)AB相對C向右勻減速運動階段,C做勻加速運動,設(shè)A的加速度為aA,B的加速度為aB,C的加速度為aC ,設(shè)t時刻A、C達到共同速度vA,B的速度為vB

由牛頓第二定律:

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

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

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

t時間內(nèi),對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一起勻加速運動,B繼續(xù)以加速度aB減速運動,故運動過程中A的最小速度為vA=0.5v0

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

根據(jù)系統(tǒng)的能量守恒定律,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量

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

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

【評析】本題的關(guān)鍵在于平時對滑塊與滑板疊加問題的積淀,能快速準確分析相對運動的臨界條件、運動過程中出現(xiàn)速度相同的物體間摩擦力的轉(zhuǎn)型、快速準確運用牛頓運動定律及運動學(xué)公式計算各個物體的加速度、速度、位移及物體間相對位移。在處理問題的方法與技巧上要特別重視動量及能量守恒往往能快刀斬亂麻地找到初末狀態(tài)的速度,很好地回避中間過程,這也是兩大守恒的抽象思維能力的體現(xiàn),在運用時要清醒的認識守恒的對象、過程與條件。另外本題后面的運動過程未設(shè)置問題,實際上AC相對靜止后,將一起加速運動到0.6v0,整個過程中B的運動最簡單,可考慮AB最終相距多遠、整個過程中A、B與木板C因摩擦所產(chǎn)生的熱量之比、運動時間等問題。特別提醒:運動學(xué)公式、動量及能量中的矢量均以相對地面的物理量代入公式計算,相對位移用對地的位移差或功能關(guān)系解決,相對路程問題(具有重復(fù)劃痕的往返相對運動)要么分段、要么用功能關(guān)系解決。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量為3m的光滑物體A與質(zhì)量為m的光滑物體B,放在水平面上,在水平推力F從左向右的推力作用下加速運動,則A和B的相互作用力大小為
F
4
F
4
.若A和水平地面間的摩擦因數(shù)為μ,B光滑,則A和B的相互作用力大小為
F
4
-
3
4
μmg
F
4
-
3
4
μmg

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量為3m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦均不計,在已知水平力F的作用下,A、B一起做勻加速直線運動,則二者的加速度為
F
4m
F
4m
; B對A的作用力大小為
F
4
F
4

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2007?南京二模)如圖所示,質(zhì)量為3m的足夠長木板C靜止在光滑水平面上,質(zhì)量均為m的兩個小物塊A、B放在C的左端,A、B間相距s0,現(xiàn)同時對A、B施加水平向右的瞬時沖量而使之分別獲得初速度v0和2v0,若A、B與C之間的動摩擦因數(shù)分別為μ和2μ,則

(1)最終A、B、C的共同速度為多大?
(2)當(dāng)A與C剛相對靜止時B的速度為多大?
(3)A與B最終相距多遠?
(4)整個過程中A、B與木板C因摩擦所產(chǎn)生的熱量之比為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)(1)通過α粒子散射實驗
 

A.發(fā)現(xiàn)了電子B.建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型
C.愛因斯坦建立了質(zhì)能方程D.發(fā)現(xiàn)某些元素具有天然放射現(xiàn)象
(2)如圖所示,質(zhì)量為3m、長度為L的木塊靜止放置在光滑的水平面上.質(zhì)量為m的子彈(可視為質(zhì)點)以初速度v0水平向右射入木塊,穿出木塊時速度變?yōu)?span id="zgpddno" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
25
v0.試求:
①子彈穿出木塊后,木塊的速度大;
②子彈穿透木塊的過程中,所受到平均阻力的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)(1)如圖所示為康普頓效應(yīng)示意圖,光子與一個靜止的電子發(fā)生碰撞,圖中標出了碰撞后電子的運動方向.設(shè)碰前光子頻率為v,碰后為v′,則關(guān)于光子碰后的運動方向和頻率的說法中正確的是
 

A、可能沿圖中①方向
B、可能沿圖中②方向
C、v=v′
D、v<v′
(2)如圖所示,質(zhì)量為3m、長度為L的木塊置于光滑的水平面上,質(zhì)量為m的子彈以初速度v0水平向右射入木塊,穿出木塊時速度為
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v0
,設(shè)木塊對子彈的阻力始終保持不變.
①求子彈穿透木塊后,木塊速度的大小;精英家教網(wǎng)
②求子彈穿透木塊的過程中,木塊滑行的距離s;
③若改將木塊固定在水平傳送帶上,使木塊始終以某一恒定速度(小于v0)水平向右運動,子彈仍以初速度v0水平向右射入木塊.如果子彈恰能穿透木塊,求此過程所經(jīng)歷的時間.

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同步練習(xí)冊答案