时间:2017-08-07 15:37:01
1、计算题 （选修3-5选做题）
如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的瞬时冲量时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图（b）所示，电源频率为50Hz，求：甲、乙两车的质量比m甲：m乙。
参考答案：解：由图知：碰前甲车运动的速度大小为v甲=0.6m/s，碰后甲乙两车一起运动的速度大小为v共=0.4m/s
由动量守恒定律可得：m甲v甲=（m甲+ m乙）v共
解得：m甲：m乙=2：1
本题解析：
本题难度：一般
2、计算题 在绝缘水平面上放置一质量为m=2.0×10-3 kg的带电滑块A，电量为q=1.0×10-7 C。在A的左边L=1.2 m处放置一个不带电的滑块B，质量为M=6.0×10-3 kg，滑块B距左边竖直绝缘墙壁s=0.6 m，如图所示，在水平面上方空间加一方向水平向左的匀强电场，电场强度为E=4.0×105 N/C，A由静止开始向左滑动并与B发生碰撞，设碰撞的过程极短，碰撞后两滑块结合在一起共同运动并与墙壁相碰撞，在与墙壁发生碰撞时没有机械能损失，两滑块始终没有分开，两滑块的体积大小可以忽略不计。已知A、B与地面的动摩擦因数均为μ=0.5。（取g=10 m/s2）
（1）求A与B碰撞前的速度；
（2）计算滑块A从开始运动到最后静止所用的时间；
（3）试通过计算，在坐标图中作出滑块A从开始运动到最后静止的速度时间图象。 
参考答案：解：（1）A从静止到与B碰撞前，由动能定理有：
解得：VA=6 m/s
（2）A从加速到碰撞前，由牛顿第二定律得：qEL－μmAg=mAaA
解得：aA=1.5 m/s2
即得：
A、B碰撞过程极短，由动量守恒定律得：mAVA=（mA+mB）v1
解得v1=1.5 m/s
碰后，由于qE=μ(mA+mB)g
故A、B一起向左做匀速直线运动，运动时间为：
然后A、B一起与墙碰撞，由于碰撞无机械能损失，故获得等大反向速度，反向运动过程中做匀减速运动，由牛顿第二定律可得：qE+μ（mA+mB）g=（mA+mB）a共
解得：a共=10 m/s2
所以减速到0的时间：
之后由qE=μ（mA+mB）g受力平衡，保持静止，故从A由静止开始运动到最后静止经历的时间为：
t=t1+t2+t3=0.95 s
（3）A运动的速度一时间图象如图所示 
本题解析：
本题难度：困难
3、计算题 （1）如图1，在光滑水平长直轨道上，放着一个静止的弹簧振子，它由一轻弹簧两端各联结一个小球构成，两小球质量相等。现突然给左端小球一个向右的速度u0，求弹簧第一次恢复到自然长度时，每个小球的速度。
（2）如图2，将N个这样的振子放在该轨道上。最左边的振子1被压缩至弹簧为某一长度后锁定，静止在适当位置上，这时它的弹性势能为E0。其余各振子间都有一定的距离。现解除对振子1的锁定，任其自由运动，当它第一次恢复到自然长度时，刚好与振子2碰撞，此后，继续发生一系列碰撞，每个振子被碰后刚好都是在弹簧第一次恢复到自然长度时与下一个振子相碰。求所有可能的碰撞都发生后，每个振子弹性势能的最大值。已知本题中两球发生碰撞时，速度交换，即一球碰后的速度等于另一球碰前的速度。 
参考答案：解：（1）设小球质量为m，以u1、u2分别表示弹簧恢复到自然长度时左右两端小球的速度。由动量守恒和能量守恒定律有
mu1+mu2=mu0（以向右为速度正方向）
解得u1=u0，u2=0或u1=0，u2=u0
由于振子从初始状态到弹簧恢复到自然长度的过程中，弹簧一直是压缩状态，弹性力使左端持续减速，使右端小球持续加速，因此应该取：u1=0，u2=u0
（2）以v1、v1"分别表示振子1解除锁定后弹簧恢复到自然长度时左右两小球的速度，规定向右为速度的正方向。由动量守恒和能量守恒定律有
mv1+mv1"=0 
解得v1=
，v1"＝－
或v1＝－
，v1"=
在这一过程中，弹簧一直压缩状态，弹性力使左端小球向左加速，右端小球向右加速，故应取解：v1＝－，v1"=
振子1与振子2碰撞后，由于交换速度，振子1右端小球速度变为0，左端小球速度仍为v1，此后两小球都向左运动。当它们向左的速度相同时，弹簧被拉伸至最长，弹性势能最大。设此速度为v10，根据动量守恒有2mv10=mv1
用E1表示最大弹性势能，由能量守恒有：
＋
＋E1＝
解得E1＝
E0
本题解析：
本题难度：困难
4、计算题 在光滑水平地面上放有一质量为M带光滑弧形槽的小车，一个质量为m的小铁块以速度v沿水平槽口滑去，如图所示，求：
（1）铁块能滑至弧形槽内的最大高度H；（设m不会从左端滑离M）
（2）小车的最大速度是多大？
（3）若M=m，则铁块从右端脱离小车后将作什么运动？ 
参考答案：
解：（1）当铁块滑至弧形槽中的最高处时，m与M有共同的水平速度，等效于完全非弹性碰撞，由于无摩擦力做功，则系统减小的动能转化为m的势能
根据系统水平动量守恒：mv=(M+m)v′
而mgH=
mv2－(m+M)v′2
可解得Hm=Mv2/［2g(M+m)］
（2）当铁块滑至最大高度后返回时，M仍在作加速运动，其最大速度是在铁块从右端脱离小车时，而铁和小车间挤压、分离过程，属于弹性碰撞模型，有：
mv=mvm+MVM
mv2=
mv2m+
Mv2M
联立得vm=
v，vM=
v
所以，小车的最大速度为2mv/(M+m)
（3）当M=m时，v′m=0，vM=v，铁块将作自由落体运动
本题解析：
本题难度：困难
5、选择题 如图7所示，质量为M的小车静止在光滑的水平地面上，车上有n个质量均为m的小球.现用两种方式将小球相对于地面以恒定速度v向右水平抛出，第一种方式是将n个小球一起抛出，第二种方式是将小球一个接一个地抛出.则用上述不同方式抛完小球后小车的速度大小相比较( )
图7
A．第一种较大
B．第二种较大?
C．两种一样大
D．不能确定
参考答案：C?
本题解析：由于都是以相同的对地速度抛球，所以结果相同.?
本题难度：简单