如圖甲所示，物體A、B的質(zhì)量分別是4.0kg和8.0kg，用輕彈簧相連接放在光滑的水平面上，物體B左側(cè)與豎直墻壁相接觸，另有一物體C從t=0時刻起水平向左運動，在t=5.0s時與物體A相碰，并立即與A有相同的速度一起向左運動（但未粘連）．物塊C從向左至又和物體A脫離的速度-時間圖象如圖乙所示．

（1）求物塊C的質(zhì)量；
（2）在5s到15s的時間彈簧壓縮過程中具有的最大彈性勢能；
（3）在5s到15s的時間內(nèi)墻壁對物體B的作用力的沖量的大小和方向；
（4）物體A與物塊C脫離后至彈簧再次恢復(fù)原長時A、B的速度分別是多少？

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如圖甲所示，物體A、B的質(zhì)量分別是4kg和8kg，用輕彈簧相連接放在光滑的水平面上，物體B左側(cè)與豎直墻壁相接觸，另有一物體C從t=0時刻起水平向左運動，在t=5s時與物體A相碰，并立即與A有相同的速度一起向左運動。物塊C的速度—時間圖像如圖乙所示。

（1）求物塊C的質(zhì)量；

（2）彈簧壓縮過程中具有的最大彈性勢能；

（3）在5s到10s的時間內(nèi)墻壁對物體B的作用力的功；

（4）在5s到15s的時間內(nèi)墻壁對物體B的作用力的沖量的大小和方向。

 

 

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一、選擇題（4分×10＝40分）

題 號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答 案

D

B

AD

BC

C

A

B

D

ABD

AD

二、實驗題（共20分）

11.11.70（3分）

12.（共6分，每空2分）0.986，2.58，5.99

13. ABC（3分，選對一個給1分，有錯選或多選的不給分）

14.（共8分）

   （1）BC（2分，選對一個給1分，有錯選或多選的不給分）

　 （2）A距地面的高度h，B在某桌面上滑行的總距離s，A、B的質(zhì)量m_A、m_B(3分)

　 （3）（3分，其它方案正確的可參考給分）

三、計算題（共40分。以下各題僅提供一種解法，其他解法可參考給分）

15.（10分）

　　解：（1）設(shè)兩人奔跑的最大速度為v，乙全力奔跑時的加速度為a、乙在接力區(qū)跑出的距離為s^/時速度達(dá)到最大速度的75%，根據(jù)運動學(xué)公式有

            v²＝2as ……………………………………………………………………（2分）

　　　　　　(0.75v)²＝2as^/    …………………………………………………………（1分）

            解得　s^/ ＝11.25m  ………………………………………………………（2分）

　　　 （2）設(shè)乙在距s0處開始起跑，到乙接棒時乙跑過的距離為s＇，所用時間為t，根據(jù)運動學(xué)公式

　　　　　　對甲有　vt＝s₀＋s＇………………………………………………………（2分）

            對乙有　s＇＝×0.75 vt　 ………………………………………………（1分）

            解得　s₀＝18.75m

16.（10分）

　　解：設(shè)火箭點火后豎直向上的加速度為a，燃料恰用完時火箭的速度為v，此時上升高度為h，據(jù)牛頓第二定律有

　　　　F－G＝ma  ……………………………………………………………………（2分）

       由運動學(xué)公式有　v₂＝2ah　  …………………………………………………（2分）

                       v＝gt 　　 …………………………………………………（2分）

                       H－h(huán)＝gt²      ……………………………………………（2分）

       代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得　　　………………………………………………（2分）

17.（10分）

解：（1）由圖象可知，C與A碰前速度v₁＝9m/s，碰后速度v₂＝3m/s

　　　　C與A碰撞過程中動量守恒　m_Cv₁＝(m_A＋m_C) v₂　　………………（2分）

　　　　代入數(shù)據(jù)解得　m_C＝2.0kg　 …………………………………………（1分）

   （2）墻壁對物體始終不做功，W＝0　 ……………………………………（1分）

    由圖可知，向右為正方向，12s末A和C的速度v₃＝－3m/s

    根據(jù)動量定理，經(jīng)分析可知，4s到12s的時間內(nèi)墻壁對B的問沖量

　　I＝(m_A＋m_C)v₃－(m_A＋m_C)v₂　…………………………………………（2分）

　　代入數(shù)據(jù)解得　I＝－36N?s  　方向向左  …………………………（1分）

（3）經(jīng)分析知，12sm末B離開墻壁，之后A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒、機(jī)械能守恒，且當(dāng)AC和B具有相同速度v₄時，彈簧彈性勢能E_P最大。有

　　 (m_A＋m_C)＝(m_A＋m_B＋m_C)v₄ …………………………………………（1分）

　　 　……………………（1分）

　　　代入數(shù)據(jù)解得　E_P＝9.0J  …………………………………………（1分）

18.（10分）

　　解：（1）設(shè)帶電系統(tǒng)靜止時電場強(qiáng)度為E，有　2mg＝4Eq 　解得E＝

電場強(qiáng)度增倍后，從開始到B球進(jìn)入電場，根據(jù)動能定理有

　　　　　　 (2E×4q－2mg)L＝　 …………………………………………（2分）　　　　

　　　　　　 聯(lián)立上式解得B球剛進(jìn)入電場時的速度　v₁＝ ……………（1分）

        （2）設(shè)B球在電場中的最大位移為s，經(jīng)分析知A球向上越過了MN（有分析過程的可酌情給分），根據(jù)動能定理有

　　　　　　 2E×4q×2L－2E×3q×2s－2mg(s＋L)＝0　 ………………………（1分）

             解得　s＝1.2L　故B球的最大位移　s＝2.2L …………………（1分）

             電場力對B球做功　W＝－2E×3q×1.2L＝－3.6mgL

　　　　　　 則B球電勢能增加3.6mgL

　　　�。�3）帶電粒子向上運動分三階段，每一階段勻加速運動，據(jù)牛頓第二定律有

          a₁＝＝g 運動時間　t₁＝　……………………（1分）　

　　　　　第二階段勻減速運動　同理可得　a₂＝

設(shè)A球出電場時的速度為v₂，根據(jù)運動學(xué)公式有　＝2a₂L　

　　　　　解得 v₂＝　t₂＝　………………………（1分）

　　　　　第三階段勻減速運動　a₃＝　t₃＝　…（1分）

　　　　　則運動周期　T＝2(t₁＋t₂＋t₃)＝(6－)　　　　　　　　　（1分）