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专题06 多体作用模型1(2017广西崇左摸底)如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞,B、C的上表面相平且B、C不粘连,A滑上C后恰好能到达C板的最右端,已知A、B、C质量均相等,木板C长为L,求A物体的最终速度A在木板C上滑行的时间在A、C相互作用过程中,根由能量守恒定律得:,解得:,此过程中对C,由动量定理得:ft=mv2mv1,解得:;答:A物体的最终速度为;A在木板C上滑行的时间2(18分)目前雾霾天气仍然困扰人们,为了解决此难题很多环保组织和环保爱好者不断研究。某个环保组织研究发现通过降雨能有效解决雾霾天气。当雨滴在空中下落时,不断与漂浮在空气中的雾霾颗粒相遇并结合为一体,其质量不断增大,直至落地。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m,初速度为v0,每个雾霾颗粒质量均为m0,假设雾霾颗粒均匀分布,且雨滴每下落距离h后才与静止的雾霾颗粒碰撞并立即结合在一起。试求:(1)若不计重力和空气阻力,求第n次碰撞后雨滴的速度大小。(2)若不计空气阻力,但考虑重力,求第1次碰撞后雨滴的速度大小。(3)若初始时雨滴受到的空气阻力是f,假设空气阻力只与结合体的质量有关。以后每碰撞一次结合体受到的空气阻力都变为碰前的2倍,当第n次碰后结合体的机械能为E,求此过程因碰撞损失的机械能E。(3)由功能原理及能量守恒得:又 (3分) 两式联立解得 (3分) 3.列车载重时简单地直接启动有困难,司机常常先倒车再启动前进。在平直轨道上机车起动时的牵引力为F,机车后面挂接有49节车厢,设机车与每节车厢的质量都为m,机车和每节车厢所受的阻力都为自身重力的k倍,倒车后各节车厢间挂钩所留间隙为d,倒车挂钩位置和列车前进时挂钩位置如图所示。列车在平直轨道上启动,求:(1)机车挂接第1节车厢时的速度;(2)机车带动第49节车厢时列车的速度,并说明倒车起动的优点。 (2)1、2一起前进d个的过程,由动能定理,(F-2kmg)d=mv22-mv22,解得v22=(-3kg)d。1、2整体挂接车厢3的过程,由动量守恒定律,2m v2=3mv3,1、2、3一起前进d个的过程,由动能定理,(F-3kmg)d=mv32-mv32,解得v32=(-6kg)d。同理可得:v492=(-kg)d。最后挂接过程,由动量守恒定律,49m v49=50mv50,解得:v50=。即机车带动第49节车厢时列车的速度为。要使全部车厢都能启动,要求v50,0,即Fkmg.若直接启动,则F50kmg.所以倒车启动时所需牵引力明显比直接启动要小,倒车更容易是列车启动。4.在光滑水平面上有n个完全相同的小物快(可看作质点)沿一直线排列,相邻两物快间距均为s,开始物块1以初速度v0向物块2运动,碰撞后粘在一起,又向物块3运动,碰撞后粘在一起,如此进行碰撞。(1)最后物块n的速度vn多大?(2)从物块1开始运动计时,到物块n刚开始运动,经历多长时间?每次碰撞所用时间不计。(2)从物块1开始运动,到与物块碰撞,需要时间t1=。物块1与物块2碰撞,由动量守恒定律,mv0=2mv1,解得:v1=v0/2。物块1、2粘在一起向物块3运动,需要时间t2= =2。同理,物块1、2、3粘在一起向物块4运动,需要时间t3= =3。以此类推,n-1个物块粘在一起向物块n运动,需要时间tn= =(n-1)。从物块1开始运动计时,到物块n刚开始运动,共需要时间t= t1+ t2=+tn=(1+2+3+(n-1)=(n-1)。5一个质量为M的雪橇静止在水平雪地上,一条质量为m的因纽特狗站在该雪橇上,狗向雪橇的正后方跳下,随后又追赶并向前跳上雪橇;其后狗又反复地跳下、追赶并跳上雪橇。狗与雪橇始终沿一条直线运动。若狗跳离雪橇时雪橇的速度为v,则此时狗相对于地面的速度为vv(其中v为狗相对于雪橇的速度,vv为代数和,若以雪橇运动的方向为正方向,则v为正值,v为负值)。设狗总以速度vv追赶和跳上雪橇,雪橇与雪地间的摩擦忽略不计。已知v的大小为5 m/s,v的大小为4 m/s,M30 kg,m10 kg。(1)求狗第一次跳上雪橇后两者的共同速度的大小。(2)求雪橇最终速度的大小和狗最多能跳上雪橇的次数。(供使用但不一定用到的对数值:lg20.301,lg30.477) (2)方法一:设雪橇运动的方向为正方向。狗第(n1)次跳下雪橇后雪橇的速度为vn1,则狗第(n1)次跳上雪橇后的速度vn1满足Mvn1mv(Mm)vn1,这样,狗n次跳下雪橇后,雪橇的速度为vn满足Mvnm(vnv)(Mm)vn1,解得vn(vv)n1。狗追不上雪橇的条件是vnv,可化为n1,最后可求得n1。代入数据,得n3.41,狗最多能跳上雪橇3次。雪橇最终的速度大小为v45.625 m/s。方法二:第一次跳下:Mv1m(v1v)0,v11 m/s。第一次跳上:Mv1mv(Mm)v1。第二次跳下:(Mm)v1Mv2m(v2v),v23 m/s。第二次跳上:Mv2mv(Mm)v2,v2。第三次跳下:(Mm)v2Mv3m(v3v),v34.5 m/s。第三次跳上:Mv3mv(Mm)v3,v3。第四次跳下:(Mm)v3Mv4m(v4v),v45.625 m/s。此时雪橇的速度大于狗追赶的速度,狗将不可能追上雪橇。因此,狗最多能跳上雪橇3次。雪橇最终的速度大小为5.625 m/s。答案:(1)2 m/s(2)5.625 m/s3次 6.【陕西省西安中学2016届高三第一次仿真考试理科综合试题】如图所示,光滑平台上有两个刚性小球A和B,质量分别为2m和3m,小球A以速度向右运动并与静止的小球B发生碰撞(碰撞过程中不损失机械能),小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中,小车与沙子的总质量为m,速度为,小车行驶的路面近似看做是光滑的,求:碰撞后小球A和小球B的速度;小球B掉入小车后的速度。【参考答案】,; B球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律的:,解得:。考点:动量守恒定律【名师点睛】本题考查了求速度问题,分析清楚物体运动过程,应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可正确解题。7.【湖南省长沙市长郡中学2017届高三入学考试理科综合物理试题】如图所示,两端带有固定薄挡板的滑板C长为l,质量为,与地面间的动摩擦因数为,其光滑上表面上静置着质量分别为m、的物块,A、B,A位于C的中点,现使B以水平速度2v向右运动,与挡板碰撞并瞬间粘连,不再分开,A、B可看做质点,物块A与B、C的碰撞都可视为弹性碰撞。已知重力加速度为g,求:(i)B与C上挡板碰撞后的速度以及B、C碰撞后C在水平面上滑动时的加速度大小;(ii)A与C上挡板第一次碰撞后A的速度大小。【参考答案】(i)(ii)考点:考查了动量守恒定律,能量守恒定律的应用 【名师点睛】本题的关键要分析清楚物体运动过程,抓住弹性碰撞的规律:遵守动量守恒定律和能量守恒定律,结合牛顿第二定律研究8.【广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2017届高三8月联考理科综合】(10分)如图,在光滑水平面上,有A、B、C三个物体,开始BC皆静止且C在B上,A物体以v0=10m/s撞向B物体,已知碰撞时间极短,撞完后A静止不动,而B、C最终的共同速度为4m/s已知B、C两物体的质量分别为mB=4kg、mC=1kg,试求:(i)A物体的质量为多少?(ii)A、B间的碰撞是否造成了机械能损失?如果造成了机械能损失,则损失是多少?【参考答案】(i)2kg (ii)碰撞确实损失了机械能,损失量为50J 【名师解析】(i)由整个过程系统动量守恒mAv0= (mB+mC)v 代入数据得:mA= 2kg (ii)设B与A碰撞后速度为u,在B与C相互作用的时间里,BC系统动量守恒mBu=(mB+mC)v 得u = 5m/s A与B的碰撞过程中,碰前系统动能为:mAv02=4100=100J碰后系统动能为:mBvu2=425=50J所以碰撞确实损失了机械能,损失量为50J 考点:动量守恒定律及能量守恒定律【名师点睛】本题考查动量守恒定律以及机械能守恒定律的应用,要注意非弹性碰撞时会产生能量损失,要注意由功能关系求解。9【2015全国新课标35(2)】如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间。A的质量为,B、C的质量都为,三者都处于静止状态,现使A以某一速度向右运动,求和之间满足什么条件才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。【参考答案】【名师解析】设A运动的初速度为A向右运动与C发生碰撞,根据弹性碰撞可得可得要使得A与B发生碰撞,需要满足,即A反向向左运动与B发生碰撞过程,弹性碰撞整理可得由于,所以A还会向右运动,根据要求不发生第二次碰撞,需要满足即整理可得解方程可得【考点定位】 弹性碰撞【名师点睛】对于弹性碰撞的动量守恒和能量守恒要熟知,对于和一个静止的物体发生弹性碰撞后的速度表达式要熟记,如果考场来解析,太浪费时间。10.雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0,初速度为v0,下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经过同样的距离l后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m2、m3mn(设各质量为已知量)。不计空气阻力。(1)若不计重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn;(2)若考虑重力的影响,a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和vn;b.求第n次碰撞后雨滴的动能 vn2; 第n次碰撞后,vn2=()2 v02+2gl。动能:mnvn2=( m02v02+2gl)。11.(22分)如图,abc是光滑的轨道,其中ab是水平的,bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=0.30m。质量m=0.20kg的小球A静止在轨道上,另一质量M=0.60kg、速度v0=5.5m/s的小球B与小球A正碰。已知相碰后小球A经过半圆的最高点c落到轨道上距b点为处,重力加速度g=10m/s2,求:(1)碰撞结束后,小球A和B的速度的大小。(2)试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c点。【名师解析】(22分)(1)以v1表示小球A碰后的速度,v2表示小球B碰后的速度,表示小球A在半圆最高点的速度,t表示小球A从离开半圆最高点到落在轨道上经过的时间,则有
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