高二物理第7周周清答案(综合)

第7周周清答案
1、解：以铁锤为研究对象，它的受力分析如图所示，设向下为正方向，则由动量定理得：0()t F mg t mv mv +=-，代入数据：(1010)0.11001010F +⨯⨯=⨯-⨯，解得：1100()F N =-（负号表示F 的方向和所选正方向相反）
2、 解：设足球的初速度为正方向。

（1） 由动量定理得足球受到的冲量：00.5(20)0.51015()t I Ft mv mv N ==-=⨯--⨯=-（负
号表示足球受到的冲量和所选正方向相反）
（2） 由动量定理得，脚对足球的平均作用力：15
750()0.02
I F N t -=
==-（负号表示力的方向和所选的正方向相反）
3、
解：以A 、B 、C 构成的系统为研究对象，系统经过两个过程：C 在A 上滑动，和C 在B 上滑动，存在三个关键状态：第一个状态C 刚滑上A ；第二个状态C 刚滑上B ；第三状态C 停止在B 物体上。

整个过程系统所受的合外力为零，所以系统动量守恒。

（1）选择第一个状态和第三个状态，选C 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
()c c A A c B B m v m v m m v =++，代入数据得：0.1250.5(0.10.3)3A v ⨯=⨯++⨯，解得：
2.6(/)A v m s = （2）选择第一个状态和第二个状态，选C 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
()c c A B A c c m v m m v m v '=++，代入数据得：0.125(0.50.3) 2.60.1c v '⨯=+⨯+⨯，解得：4.2(/)c
v m s '= 4、解：当人向左走到船的左端时，设船离岸边的距离大小为S ，则人对地位移大小为： L —S ，这个过程中不计船受到水的阻力，而且设人是匀速走过去，则由人和船构成的系统动量守恒，设船运动的方向为正方向，由动量守恒定律得：
()
0MS m L S t t
--=，
即()0MS m L S --=，解得：mL
S M m
=
+
5、解：当小球运动到最大高度H 时，小球和物块有共同速度2v ，此后小球在重力作用下，往回运动，最后以3v 的速度离开物块，这时物块达到了最终速度v 。

以小球速度为1v 时为初态，以小球和物块达共同速度时为末态，以1v 的方向为正方向。

由动量守恒定律，有：
12()mv m M v =+………………①
在此过程中，机械能守恒，有：
221211()22mv m M v mgH =++…………② 联立①②得：212()
Mv H g m M =+
同理，由机械能守恒，有：
22213111
222
mv mv Mv =+………………③ 再次运用动量守恒定律有：
13mv mv Mv =+………………④
联立③④解得1
2mv v M m
=
+
铁锤 木桩
F
mg /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////
//////////////////////// A B C 第一个状态 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////
////////////////////////
A
B C
第二个状态 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////
////////////////////////
A B C
第三个状态
6、解：当弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，设为p E ，此时它们有共同速度v ，此前产生热量为1Q ，小物快被弹回直到与车保持相对静止这个过程中产生的热量为2Q ，则产生的总的热量为12Q Q Q =+，以0v 方向为正方向，由动量守恒定律有：
0()mv m M v =+
所以有：0
mv v m M
=
+
由能量守恒定律有：
0220111
()()22p mv mv E Q m M m M
=++++…………①
由动量定恒定律知，物块回到最右端与小车保持相对静止时的共同速度与弹簧被压缩到最短时的共同速度相同。

所以有：
02202111
()()22mv mv Q Q m M m M
=++++………………② 由题意又知，在压缩弹簧前后，摩擦产生的热量相等。

12Q Q =…………③
又有：12Q Q Q =+………………④
由①②③④得：
2
20
2()
24()
p mMv Q m M mMv Q E m M =
+=
=
+
7、解：（1）在A 未离开墙壁前，A 受到墙壁的作用力和弹簧的作用力而保持静止，说明壁对A 的冲量和弹簧对A 的冲量大小相等。

而弹簧对A 的冲量等于弹簧对B 的冲量。

由题意，在A 恰好要离开墙时，B 的动能为：
24kB E J =
由动能与动量的关系有：
2232412/B B KB P m E kg m s ==⨯⨯=
由I p =有：
012/B B I P kg m s =-=
所以墙对A 的冲量为12/kg m s
（2）A 离开墙时，AB 系统的总动量不为0，且方向向右。

离开墙后，AB 系统动量守恒，所以动量方向始终向右保持不变。

（3）离开墙后，A 从静止开始做加速运动，B 做减速运动，然后AB 达到共同速度时，此后A 仍做加速运动，B 仍做减速运动，直到弹簧恢复原长，A 的动量达到最大。

由动量守恒有：
B B B A A B m v m v m v ''=+…………①
22
2111222
B B A A
B B m v m v m v ''=+………………② 联立①②代入数据得/
4/A v m s =，所以12/A P kg m s =•
8、解：（1）根据题意，分别对m 和M 作受力分析：
由于地面对三棱柱的的摩擦力方向不能确定，所以对M 的受力分析就有两种情况，要通过计算来确定哪种是对的。

由牛顿第二定律有：
1sin 1
4
mg f a g m θ-=
=
∴11
sin 4f mg mg θ=-
由题意1cos N mg θ=
由于M 始终静止，所以在竖直和水平方向上合外力为零。

所以有：
11cos sin f f N θθ=+
变形得：111
cos sin cos 4
f f N m
g θθθ=-=-
N 1 f 1 mg
N f N 1 Mg f 1 N 1 Mg f 1 f N
负号说明摩擦力方向不是向右，所以第三个受力分析图才是正确的。

在竖直方向合外力为零，有：
111
sin cos ()sin 4
N Mg f N M m g mg θθθ=++=+-
（2）把M 和m 看作一整体，则在水平方向上受摩擦力f 作用，在竖直方向上受重力和支持力N 的作用。

分别在两个方向上运用动理定理，有：
cos 0ft mat θ=-- （以水平向右为正方向）
∴1
cos cos 4
f ma m
g θθ=-=- 在竖直方向上，有：
[()]sin 0N m M g t mat θ-+=-- （以竖直向上为正方向）
∴1
sin ()()sin 4
N ma m M g m M g mg θθ=-++=+-。