高中物理力学、电学经典例题汇编（7套）

高中物理典型例题汇编 力学部分 16、在光滑的水平桌面上有一长L=2米的木板C，它的两端各有一块档板，C的质量mC=5千克，在C的正中央并排放着两个可视为质点的滑块A和B，质量分别为mA=1千克，mB=4千克。开始时，A、B、C都处于静止，并且A、B间夹有少量塑胶炸药，如图15-1所示。炸药爆炸使滑块A以6米/秒的速度水平向左滑动，如果A、B与C间的摩擦可忽略，两滑块中任一块与档板碰撞后都与挡板结合成一体，爆炸和碰撞所需时间都可忽略。问： [来源:21世纪教育网] (1)当两滑块都与档板相碰撞后，板C的速度多大 (2)到两个滑块都与档板碰撞为止，板的位移大小和方向如何 分析与解：(1)设向左的方向为正方向。炸药爆炸前后A和B组成的系统水平方向动量守恒。设B获得的速度为mA，则mAVA+mBVB=0，所以：VB=-mAVA/mB=-1.5米/秒对A、B、C组成的系统，开始时都静止，所以系统的初动量为零，因此当A和B都与档板相撞并结合成一体时，它们必静止，所以C板的速度为零。 (2)以炸药爆炸到A与C相碰撞经历的时间：t1=(L/2)/VA=1/6秒，21世纪教育网 在这段时间里B的位移为：SB=VBt1=1.5×1/6=0.25米， 设A与C相撞后C的速度为VC，A和C组成的系统水平方向动量守恒：mAVA=(mA+mC)VC， 所以VC=mAVA/(mA+mC)=1×6/(1+5)=1米/秒[来源:21世纪教育网] B相对于C的速度为：　 VBC=VB-VC=(-1.5)-(+1)=-2.5米/秒 因此B还要经历时间t2才与C相撞： 　 t2==(1-0.25)/2.5=0.3秒， 故C的位移为：SC=VCt2=1×0.3=0.3米， 方向向左，如图15-2所示。 17、如图16-1所示，一个连同装备总质量为M=100千克的宇航员，在距离飞船为S=45米与飞船处于相地静止状态。宇航员背着装有质量为m0=0.5千克氧气的贮氧筒，可以将氧气以V=50米/秒的速度从喷咀喷出。为了安全返回飞船，必须向返回的相反方向喷出适量的氧，同时保留一部分氧供途中呼吸，且宇航员的耗氧率为 R=2.5×10-4千克/秒。试计算： (1)喷氧量应控制在什么范围 　 返回所需的最长和最短时间是多少 (2)为了使总耗氧量最低，应一次喷出多少氧 返回时间又是多少 分析与解：一般飞船沿椭圆轨道运动，不是惯性参照系。但是在一段很短的圆弧上，可以认为飞船作匀速直线运动，是惯性参照系。 (1)设有质量为m的氧气，以速度v相对喷咀，即宇航员喷出，且宇航员获得相对于飞船为V的速度，据动量守恒定律：mv-MV=0 则宇航员返回飞船所需的时间为：t=S/V=MS/mv 而安全返回的临界条件为：m+Rt=m0，以t=MS/mv代入上式，得：m2v-m0vm+RMS=0，m= 把m0、v、R、M、S代入上式可得允许的最大和最小喷氧量为：[来源:21世纪教育网] 　 mmax=0.45千克，mmin=0.05千克。 返回的最短和最长时间为：tmin==200秒，tmax==1800秒21世纪教育网 (2)返回飞船的总耗氧量可表示为：△M=m+Rt=(MS/vt)+Rt 因为MS/vt与Rt之积为常量，且当两数相等时其和最小，即总耗氧量最低， 据：MS/vt=Rt，所以相应返回时间为：t==600秒 相应的喷氧量应为：m=Rt=0.15千克。 想一想：还有什么方法可求出这时的喷氧量 (m=MS/vt=0.15千克) 18．如图17-1所示，A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板．Ａ的左端和Ｂ的右端相接触．两板的质量皆为M＝2.0kg，长度皆为L＝1.0ｍ。Ｃ是质量为ｍ＝1.0 kg的小物块．现给它一初速度ｖ0＝2.0ｍ／ｓ，使它从板Ｂ的左端向右滑动．已知地面是光滑的，而Ｃ与板A、B之间的动摩擦因数皆为μ＝0.10。求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动．取重力加速度ｇ＝10ｍ／ｓ２。[来源:21世纪教育网] 参考解答　先假设小物块Ｃ在木板Ｂ上移动ｘ距离后，停在Ｂ上．这时Ａ、Ｂ、Ｃ三者的速度相等，设为ｖ，由动量守恒得 ｍｖ0＝（ｍ＋2Ｍ）ｖ，　　　　　① 在此过程中，木板Ｂ的位移为ｓ，小物块Ｃ的位移为ｓ＋ｘ．由功能关系得 －μｍｇ（ｓ＋ｘ）＝（1 ... ...