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12. (1)B与A碰撞后,B相对于A向左运动,A所受摩擦力方向向左,A的运动方向向右,故摩擦力做负功.设B与A碰撞后的瞬间A的速度为v1,B的速度为v2, A、B相对静止后的共同速度为v,整个过程中A、B组成的系统动量守恒,有
Mv0=(M+1.5M)v,v=
2v05.
碰撞后直至相对静止的过程中,系统动量守恒,机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功,即 Mv2+1.5Mv1=2.5Mv, ①
111×1.5Mv12+ Mv22-×2.5Mv2=Mμgl, ② 22213可解出v1=v0(另一解v1=v0因小于v而舍去)
210这段过程中,A克服摩擦力做功
11×1.5Mv12-×1.5Mv2 2227=Mv02(0.068Mv02). 400W=
(2)A在运动过程中不可能向左运动,因为在B未与A碰撞之前,A受到的摩擦力方向向右,做加速运动,碰撞之后A受到的摩擦力方向向左,做减速运动,直到最后,速度仍向右,因此不可能向左运动.
B在碰撞之后,有可能向左运动,即v2<0. 先计算当v2=0时满足的条件,由①式,得 v1=2v02v2-33,当v2=0时,v1=22v032,代入②式,得 4v01×1.5M92解得μ4v01-×2.5M252. =Mμgl, 2v0gl=152B在某段时间内向左运动的条件之一是μ2v0l<15g2. 另一方面,整个过程中损失的机械能一定大于或等于系统克服摩擦力做的功,即
2v011Mv02- 2.5M(
522解出另一个条件是 μ
)2≥2Mμgl,
23v0l≤
20g,
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最后得出B在某段时间内向左运动的条件是
2v015g13. (1)vm=
2 <μ
3v0l≤
20g2
mgR(sin???cos?)=5 m/s
22BL=10 m B2L2v?tB2L2sQR(2)Q=IΔt==,s=RRBLW=mg(sinα-μcosα)s-1mVm2=1.5 J. 21114. (1)ΔE=mv02 (2)ΔE′= m(v-6v0)2 (3)v=4v0 31215、 (1)磁场力是振动过程中阻力 (2)B (3)B2L2V02/2RT 16、设杆和水平面成?角时,木块速度为v,水球速度为vm,杆上和木块接触点B的速度为vB,因B点和m
在同一杆上以相同角速度绕O点转动,所以有:vmL?LL= = = sin?.B点在瞬间的速度vBl?OBl/sin?水平向左,此速度可看作两速度的合成,即B点绕O转动速度v⊥= vB及B点沿杆方向向m滑动的速度v
∥,所以vB = vsin?.故vm = vBLLsin?=vsin2?.因从初位置到末位置的过程中只有小球重力对小ll球、轻杆、木块组成的系统做功,所以在上述过程中机械能守恒: mgL(sin??sin?)=2mgL(sin??sin?)112. mvm?Mv2综合上述得v = l22422Ml?mLsin?
17解:(1)小车与铁块组成的系统合外力为零,动量守恒,设两者间相对静止时速度为v,根据动量守恒定律 mv0?2mv v?v0/2?2.5m/s
(2)铁块与小车间的滑动摩擦力 f??N??mg 根据功能关系,铁块与小车之间的摩擦力的功等于系统动能的减少量,设两者相对静止前相对运动的路程为s,有fs?121121mv0?(m?m)v2 即 ?mgs?mv0?(m?m)v2,代入数字:22220.05·10s=0.5·52-2.52 得s=12.5m 已知车长L=1m,故s=12.5L,铁块由车正中央开始运动,可推知铁块与档板共发生13次接触。
(3)已知小车与铁块质量相等,碰撞过程机械能没有损失,
5 v铁 2.5
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v铁
t1 t2……… t13 t/s 0
v车
由
和
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??mv2? mv1?mv2?mv1121211?2?mv2?2 mv1?mv2?mv12222得 v1??v2,v2??v1
即每碰撞一次小车与铁块之间发生一次速度交换,在同一座标系上两者的速度图线如右上图所示,图中两斜线从左到右分为0?t1、t1?t2、t2?t3??t12?t13共13段,由于速度交换,每次碰撞后车、铁的图线分别上、下跃迁至与前次碰撞后的铁、车图线连续相连,可等效于两条连续的匀变速运动图线,故可用匀变速直线运动公式求解。
(评分说明:若没有以上分析,以下步骤不给分)
t?v?v0v?v0 =(2.5?0)s/(0.05?10)=5s
?a?g从铁块放到小车上起,到铁、车相对静止经过5s。
18、(1)设电压表的内阻为RV,测得R1两端的电压为U1,R1与RV并联后的总电阻为R,则有
111① ??RR1RV由串联电路的规律 U1R ② ?R2E?U1R1R2U1 R1R?(R1?R2)U1联立①②,得 RV?代人数据,得 RV=4.8 kΩ (2)电压表接入前,电容器上的电压UC等于电阻R2上的电压,R1两端的电压为UR1,则
UCR?2 UR1R1又 E=Uc+ UR1. 接入电压表后,电容器上的电压为 UC’=E-U1 由于电压表的接入,电容器带电量增加了 ΔQ=C(UC’一UC) 由以上各式解得 ?Q?C(R1E?U1). R1?R2代人数据,可得 ΔQ=2.35× 10-6C
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