高中物理一道难题

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-02
分析:
当弹簧被压缩时,弹簧对A的力向左,这时候A不运动;当弹簧被拉长时,弹簧对A的力向右,这时,A会开始运动。因此最初,弹簧被压缩,弹性势能为W,此时,B开始向右运动,而A不动。接着,当弹簧恢复原长时,弹性势能为0,,B具备的动能为W,而A马上要开始运动了。

由于B已经具备了一定的速度,而A才刚开始运动,故AB具有速度差(B快),这时候,弹簧将会伸长,动能再次会向势能转换。

只要存在速度差,动能就会向弹性势能转换,弹性势能就会增大。因此,要求弹性势能的最大值,即求当AB无相对速度时的弹性势能。

对于这样的问题,肯定会用到动量守恒和能量守恒,但是得注意,能量守恒可以用于整个过程,但对于整个过程,动量不守恒,因为之前墙壁对A有一作用力。而当A离开墙壁之后,此时动量才守恒。

求解:
设B的质量是2M,A的质量是M

能量守恒:Ekb=W → 1/2*2M*Vb^2=W → Vb=根号(W/M)

离开墙之后动量守恒:2M*Vb=3M*V(最终的共同速度) →V=2/3Vb

故最终的动能:Ek=1/2*3M*V^2=2/3MVb^2=2/3W

由能量守恒,弹性势能即为:Ep=W-2/3W=1/3W

所以选A

此问题可分为3个过程
1.力推B,做功W,所以撤去力时系统弹性是能(机械能)为W
2.B在弹力作用下做加速度减小的加速运动,系统没有外力做功,故机械能守恒
当弹簧恢复原长时B速度达到最大,A开始运动,从A开始运动,系统水平方向上不受外力,故动量守恒
3.B做加速度减小的加速运动,A做加速度增大的加速运动,由于A从静止开始加速,开始时速度小于B的速度,所以弹簧仍要拉长,当A,B共速时,弹簧拉到最长,弹性是能最大
解题步骤:设最大弹性势能为EP,此时A,B动能之和为EK
由机械能守恒W=EP+EK·············(1)
由动量守恒结合动量与动能的关系P=2MEK开方
系统初动量表示为2MBW开方 ;系统莫动量表示为2(MA+MB)EK开方
故有 2MBW开方=2(MA+MB)EK开方··········(2)
由已知 MB=2MA···················(3)
将(1)(2)(3)联立
解得EP=W/3
本题解法上有个技巧:原本动量守恒表达式应该写成标准形式
但由于牵扯速度,所以用动能来表示动量
可以避开求解速度!
没有让我们求速度,我们尽量不要求解,高考是很讲究时间战术的!

选A。这题并不难,思维量不算大,可是完整解释,却要多废话几句,这里省略了一些步骤。
不妨设A的质量为m,则B的质量为2m。
根据功能关系和能量守恒定理:W=2mVb^2/2……1式
显然当A、B共速时弹簧不再被压缩(或伸长),所以弹性势能最大。
根据动量守恒:2mVb=(2m+m)V……2式
根据能量守恒:Ekb=Ekt+Ep……3式(其中Ekb为B初动能,Ekt为A、B共速时的动能,Ep为所求)
根据1、2、3式可知:Ep=W/3

另:楼主若会柯尼希定理。那,算我废话了。 用1式,再加个资用能的方程就够。关于柯尼希定理,百度百科一下。

有关高中物理的一道难题!~

前面几位分析欠考虑!
命题人认为只要垂直打到荧光屏上,那么该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动。这是不科学的,这只是一种特例!
同时这也是一个非常大的漏洞!
带电粒子在穿过界面PS后,完全可能绕点电荷Q作椭圆运动,打到荧光屏上时恰好对应了椭圆轨道的远点(或近点),这样打到荧光屏上时也垂直啊,这不是没有可能!
所以本人认为此题漏洞较大,是命题人的败笔! 楼主问题提得真好@

功率等于=FV,明显地这个过程是一个加速直到最后匀速的过程,V增大,故F是在不断地减小的,也就是F-f是一个不断减小的数字,所以加速度在不断地减小,所以是减函数,关于凹凸的问题,我们用数学表达式予以证明(高中学过导数了)


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