高中物理电荷守恒定律计算题

(18分)如图所示，半径R=1m的四分之一光滑圆轨道最低点D的切线沿水平方向，水平地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B，长度均为L=2m，质量均为m₂=1kg，木板上表面与轨道末端相切.质量m₁=lkg的小物块(可视作质点)自圆轨道末端C点的正上方H=0.8m高处的A点由静止释放，恰好从C点切入圆轨道。物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平地面间的动摩擦因数=0.2，重力加速度为g=l0m/s，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。

(1)求物块到达圆轨道最低点D时所受轨道的支持力多大。
(2)若物块滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求应满足的条件。
(3)若地面光滑，物块滑上木板后，木板A、 B最终共同运动，求应满足的条件。

如图所示，质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂，摆长相同，均为l。现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=60°的位置自由释放，摆至最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场，已知由于磁场的阻尼作用，金属球总能在下一次碰撞前停在最低点处，重力加速度为g。求：

（1）第一次碰撞前绝缘球的速度v₀；
（2）第一次碰撞后绝缘球的速度v₁；
（3）经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于37°
（你可能用到的数学知识：sin37°=0.6，cos37°=0.8，0.81²=0.656，0.81³=0.531，0.81⁴=0.430，0.81⁵=0.349，0.81⁶=0.282）

）质量为M="6" kg的木板B静止于光滑水平面上，物块A质量为6 kg，停在B的左端。质量为1 kg的小球用长为0. 8 m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞后反弹，反弹所能达到的最大高度为0.2 m，物块与小球可视为质点，不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数，为使A、B达到共同速度前A不滑离木板，木板至少多长？

如图所示，足够长的木板B静止在光滑水平地面上．小滑块A静止放在木板B的左端，已知m_A=1kg、m_B=2kg、滑块A与木板B间的动摩擦因数，现对小滑块A施加一个竖直平面内斜向右上方大小为10N的外力F，且F作用3s后撤去．若图中，问：

（1）施加外力F时，滑块A及木板B加速度大小分别为多少？
（2）最终滑块A、木板B会一起在光滑水平面上做匀速运动，它们匀速运动的速度为多少？
（3）整个过程A、B组成的系统由于摩擦产生的内能是多少？

如图所示，在足够高的光滑水平台面上静置一质量为m的木板A，在木板的右端静置一质量为4m可视为质点的小物体B，A、B间的滑动摩擦系数μ = 0.25，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．离A右端足够远的平台边缘有一光滑定滑轮，用不可伸长的轻绳绕过定滑轮连接A和质量也为m的物体C，现由静止释放C，当它自由下落L时轻绳绷紧．当B与A相对静止时刚好到达A的左端．若重力加速度为g，不计空气阻力，不考虑A 与滑轮碰撞及之后的情形．

（1）求轻绳绷紧后瞬间物体C的速度大小；
（2）求木板A的长度；
（3）若物体B带有一定量的正电，其电荷量恒为q，轻绳刚绷紧的瞬间在空间加一水平向右的匀强电场，在保证物体B能滑离木板A的情况下求A、B间摩擦生热的最大极限值．

如图所示，有一竖直固定在地面的透气圆筒，筒中有一轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，当滑块运动时，圆筒内壁对滑块有阻力的作用，阻力的大小恒为F_f＝mg(g为重力加速度)．在初始位置滑块静止，圆筒内壁对滑块的阻力为零，弹簧的长度为l.现有一质量也为m的物体从距地面2l处自由落下，与滑块发生碰撞，碰撞时间极短．碰撞后物体与滑块粘在一起向下运动，运动到最低点后又被弹回向上运动，滑动到刚发生碰撞位置时速度恰好为零，不计空气阻力。求

（1）物体与滑块碰撞后共同运动速度的大小；
（2）下落物体与薄滑块相碰过程中损失的机械能多大。
（2）碰撞后，在滑块向下运动的最低点的过程中弹簧弹性势能的变化量。

如图示，水平面光滑，轻质弹簧右端固定，左端栓连物块b，小车质量M=3kg，粗糙部分AO长L=2m，动摩擦因数μ=0.3，OB部分光滑。另一小物块a，放在车的最左端，和车一起以v₀=4m/s的速度向右匀速运动，车撞到固定挡板后瞬间速度变为零，但不与挡板粘连。已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度，弹簧始终处于弹性限度内。a、b 两物块视为质点质量均为m=1kg，碰撞时间极短且不粘连，碰后一起向右运动。（取g="10" m/s²）求：

（1）物块a与b碰前的速度大小
（2）弹簧具有的最大弹性势能
（3）当物块a相对小车静止时在小车上的位置距O点多远
（4）当物块a相对小车静止时小车右端B距挡板多远

如图所示，高Ｈ＝1.6m的赛台ABCDE固定于地面上，其上表面ABC光滑；质量Ｍ＝1kg、高h＝0.8m、长Ｌ的小车Q紧靠赛台右侧CD面（不粘连），放置于光滑水平地面上．质量m ＝1kg的小物块P从赛台顶点Ａ由静止释放，经过Ｂ点的小曲面无损失机械能的滑上BC水平面，再滑上小车的左端．已知小物块与小车上表面的动摩擦因数μ＝0.4，g取10m/s²．

（1）求小物块P滑上小车左端时的速度v_１。
（2）如果小物块没有从小车上滑脱，求小车最短长度Ｌ₀ 。
（3）若小车长Ｌ＝1.2m，距离小车右端S处有与车面等高的竖直挡板，小车碰上挡板后立即停止不动，讨论小物块在小车上运动过程中，克服摩擦力做功W_f与S的关系。

如下图所示，光滑的水平面AB与半径为R＝0.32 m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切，D为轨道最高点．用轻质细线连接甲、乙两小球，中间夹一轻质弹簧，弹簧与甲、乙两球不拴接．甲球的质量为m₁＝0.1 kg，乙球的质量为m₂＝0.3 kg，甲、乙两球静止在光滑的水平面上．现固定甲球，烧断细线，乙球离开弹簧后进入半圆轨道恰好能通过D点．重力加速度g取10 m/s²，甲、乙两球可看作质点。

（1）试求细线烧断前弹簧的弹性势能；
（2）若甲球不固定，烧断细线，求乙球离开弹簧后进入半圆轨道能达到的最大高度；
（3）若给甲、乙两球一向右的初速度v₀的同时烧断细线，乙球离开弹簧后进入半圆轨道仍恰好能通过D点，求v₀的大小。

如图所示，竖直面内有半径为R=1.25m的光滑四分之一圆弧PQ，其中Q点为圆弧与光滑绝缘的水平面QN相切的圆弧上的点。PQ中的QM段长L₁未知，MN段长L₂=5m，其所在区域有水平向右的匀强电场E，N处有一弹性挡板，物体与其相撞无能量损失。质量都为m=1kg的A、B滑块分别在P、M点上，其中B带正电，电量为q。现自由释放A，当其运动到Q点时，给B一水平向右的初速度v₀=3m/s。已知A、B相碰会粘合在一起，g取10m/s²，m/s²，。

（1）求A运动到Q点时轨道对A的支持力N的大小；
（2）L₁取某值时，滑块A能返回弧面，且有最大上升高度h，求L₁和h；
（3）L₁取何值时，滑块A、B被约束在电场区域内。

质量为M="6" kg的木板B静止于光滑水平面上，物块A质量为6 kg，停在B的左端。质量为1 kg的小球用长为0. 8 m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞后反弹，反弹所能达到的最大高度为0.2 m，物块与小球可视为质点，不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数，为使A、B达到共同速度前A不滑离木板，木板至少多长？

如图所示，一质量M=3kg的足够长木板B静止于光滑水平面上，B的右边放有竖直挡板，B的右端距挡板S=4m。现有一小物体A（可视为质点）质量m=1kg，以速度v₀=8m/s从B的左端水平滑上B，已知A和B 间的动摩擦因数μ=0.2，B与竖直挡板的碰撞时间极短，且碰撞时无机械能损失。

求：（1）B与竖直挡板碰撞前的速度是多少？
（2）若题干中的S可以任意改变（S不能为零）大小，要使B第一次碰墙后，AB系统动量为零，S的大小是多少？
（3）若要求B与墙碰撞两次，B的右端距挡板S应该满足什么条件？

如图所示，半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A、B质量分别为m、βm(β为待定系数).A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A、B球能达到的最大高度均为R,碰撞中无机械能损失.重力加速，碰撞中无机械能损失．重力加速度为g．试求：

（1）待定系数β；
（2）第一次碰撞刚结束时小球A、B各自的速度和B球对轨道的压力；
（3）小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度，并讨论小球A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度．

图中滑块和小球的质量均为m，滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为L．开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止．现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零，小球继续向左摆动，当轻绳与竖直方向的夹角θ＝60°时小球到达最高点．求：

(1)滑块与挡板刚接触时(滑块与挡板还未相互作用)滑块与小球的速度分别为多少？
(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中，绳的拉力对小球做的功．

一质量为m=6kg带电量为q= -0.1C的小球P自动摩擦因数μ=0.5倾角θ=53°的粗糙斜面顶端由静止开始滑下，斜面高h=6.0m，,斜面底端通过一段光滑小圆弧与一光滑水平面相连。整个装置处在水平向右的匀强电场中,场强E=200N/C，忽略小球在连接处的能量损失，当小球运动到水平面时，立即撤去电场。水平面上放一静止的不带电的质量也为m的1/4圆槽Q，圆槽光滑且可沿水平面自由滑动，圆槽的半径R=3m,如图所示。（sin53°="0.8" ，cos53°="0.6" ，g=10m/s²。）

（1）在沿斜面下滑的整个过程中,P球电势能增加多少？
（2）小球P运动到水平面时的速度大小。
（3）试判断小球P能否冲出圆槽Q。