问题 计算题

(20分) 对于两物体碰撞前后速度在同一直线上,且无机械能损失的碰撞过程,可简化为如下模型:两物体位于光滑水平面上,仅限于沿一直线运动,当它们之间距离大于某一定值d时,相互作用力为零,当它们之间的距离小于d时,存在大小恒为F的斥力

设物体A的质量m1="1.0kg," 开始静止在直线上某点,物体B的质量m2=3.0kg,以速度V0从远处沿直线向A运动,如图所示,若d="0.10m," F="0.60N," V0=0.20m/s,求:

相互作用过程中A、B 的加速度大小

从开始相互作用到A、B间距离最小时,系统(物体组)动能减少量

A、B间的最小距离

答案

解:( 1 ) 当两者距离小于d时,有恒力作用,由牛顿第二定律得:

对A:     对B:

(2)两者速度相等时,距离最近,由动量守恒定律:

有:

(3)有能的转换关系:

有:

即:

所以

分析:(1)已知两球受到的力及各自质量,由牛顿第二定律可直接求得两球的加速度;

(2)由运动过程可知,当两球相距最近时,两速的速度相等,由动量守恒可求得此时的共同速度,即可求得动能的变化量;

(3)从开始到相距最近,两球均做匀变速直线运动,由速度关系可求得两球运动的时间,即可分别求得两球的位移,则可得出两球相距的最小值.

解答:解:(1)由F=ma可得:

A的加速度为:a1= F/m1=0.60m/s2

B的加速度为:a2= F/ m2=0.20m/s2

A、B的加速度分别为0.60m/s2,0.20m/s2

(2)两者速度相同时,距离最近,由动量守恒得:m2v0=(m1+m2)v

解得共同速度v= m2v0/(m1+m2) =0.15m/s

则动能的变化量:

即动能的变化量为0.015J;

(3)根据匀变速直线运动规律得

A的速度:v1=a1t

B的速度:v2=v0-a2t

因v1=v2,解得:

t=0.25s

则A的位移s1= a1t2/2

B的位移s2=v0t- a2t2/2

两物体的距离为△s=s1+d-s2

将t=0.25s代入,解得A、B间的最小距离△smin=0.075m

A、B间的最小距离为0.075m.

点评:本题属弹簧连接体模型的变型题,这种模型两物体之间有相互作用,但不受其它外力,满足动量守恒,从能量的观点看,系统的动能与势能相互转化,并且当两物体速度相等时,势能达到最大,动能损耗最多;不过本题简化成了物体做匀变速运动,同时也考查了动力学的相关知识,是道好题.

选择题
综合

第16届亚运会将于2010年11月12日至27日在我国广州举行,朝鲜某中学生代表团将前往广州观看亚运会的开幕式。他们计划先到辽宁省沈阳,然后考察了解我国沿海四大工业基地、亲身体验我国南北的气候差异等,把观摩体育盛会与领略沿途的自然和人文景观有机地结合起来。请你帮助他们设计和完善旅行计划。(14分)

(1)设计旅行路线:他们计划乘坐火车前往广州,沿途经过我国沿海地区的四大工业基地。最佳的旅行路线是                                                                                                          

                                                                。(6分)

(2)实地验证所学:经过实际考察,他们了解我国四大工业基地的各自特点。请将我国四大工业基地与其特点对应连线。(4分)

A工业基地           ①最大的综合性工业基地

B工业基地           ②以轻工业为主的综合性工业基地

C工业基地           ③著名的重工业基地

D工业基地           ④北方最大的综合性工业基地

(3)准备生活必需品:他们在去广州的旅行期间,你认为哪些物品没有携带的必要,并请说明理由。(4分)