高中物理电荷守恒定律计算题

如图（a），O、N、P为直角三角形的三个顶点，∠NOP＝37°，OP中点处固定一电量为q₁＝2.0×10^-8C的正点电荷，M点固定一轻质弹簧。MN是一光滑绝缘杆，其中ON长为a（a＝1m），杆上穿有一带正电的小球（可视为点电荷），将弹簧压缩到O点由静止释放，小球离开弹簧后到达N点的速度为零。沿ON方向建立坐标轴（取O点处x＝0），图（b）中Ⅰ和Ⅱ图线分别为小球的重力势能和电势能随位置坐标x变化的图像，其中E₀＝1.24×10^-3J，E₁＝1.92×10^-3J，E₂＝6.2×10^-4J，k＝9.0×10⁹N·m²/C², 取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s²。

（1）求电势能为E₁时小球的位置坐标x₁和小球的质量m；
（2）已知在x₁处时小球与杆间的弹力恰好为零，求小球的电量q₂；
（3）求小球释放瞬间弹簧的弹性势能E_p。

如图所示，光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为m_B=m，m_A=m_C=2m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧 (弹簧与滑块不栓接)。开始时A、B以共同速度v₀运动，C静止。某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同。求：

i．B与C碰撞前B的速度
ii．弹簧具有的弹性势能

如图，光滑水平面上有一具有光滑曲面的静止滑块B，可视为质点的小球A从B的曲面上离地面高为h处由静止释放，且A可以平稳地由B的曲面滑至水平地面。已知A的质量为m，B的质量为3m，重力加速度为g，试求：

i.A从B上刚滑至地面时的速度大小；
ii.若A到地面后与地面上的固定挡板P碰撞，之后以原速率反弹，则A返回B的曲面上能到达的最大高度为多少？

如图所示，质量为M=50g的木块用长为L=lm的轻绳悬挂于O点，质量为m=l0g的子弹以速度v₁=500m/s向左水平穿过木块后，速度变成v₂=490m/s，该过程历时极短可忽略不计，之后木块在竖直面内摆起来，经时间t=0.6s摆到最高点，不计空气阻力，重力加速度为g=l0m/s²．
试求：

（1）子弹穿过木块过程中，木块所受冲量大小．
（2）子弹穿过木块的过程，系统增加的热量Q．

如图所示，质量为2m、高度为h的光滑弧形槽末端水平，放置在光滑水平地面上，质量为m的小球A从弧形槽顶端静止释放，之后与静止在水平面上质量为m的小球B发生对心碰撞并粘在一起．求：

（1）小球A滑下后弧形槽的速度大小；
（2）小球A、B碰撞过程损失的机械能．

如图所示三个小球质量均为m，B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑水平面上，A球以速度沿B、C两球的球心连线向B球运动，碰后A、B两球粘在一起。问：

（1）A、B两球刚刚粘合在一起时的速度是多大？
（2）弹簧压缩至最短时三个小球的速度是多大？
（3）弹簧压缩至最短时弹簧的弹性势能.

如图所示，在光滑水平面上有两个并排放置的木块A和B，已知m_A=0.5kg，m_B=0.3kg，有一质量为m_C=0.1kg的小物块C以20m/s的水平速度滑上A表面，由于C和A、B间有摩擦，C滑到B表面上时最终与B共同以2.5m/s的速度运动，求：

（1）木块A的最终速度；
（2）C滑离A木块的瞬时速度。

如图所示，一辆质量M="3" kg的小车A静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m="l" kg的光滑小球B，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为E_p=6J，小球与小车右壁距离为L=0.4m，解除锁定，小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住，求：

①小球脱离弹簧时的速度大小；
②在整个过程中，小车移动的距离。

在如图所示的光滑水平面上，小明站在静止的小车上用力向右推静止的木箱，木箱以速度v向右匀速运动。巳知木箱的质量为m．人与车的质量为2m。木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞，反弹回来后被小明接住。求：

①推出木箱后小明和小车一起运动的速度v₁的大小；
②小明接住木箱后三者一起运动的速度v₂的大小。

某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f．轻杆向右移动不超过L时，装置可安全工作。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。一质量为m的小车若以速度v撞击弹簧，将导致轻杆向右移动。

（1）若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x
（2）若以速度v₀（已知）撞击，将导致轻杆右移，求小车与弹簧分离时速度（k未知）
（3）在(2)问情景下，求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度v_m（k未知）

如图所示，在光滑水平地面上，有一质量的平板小车，小车的右端有一固定的竖直挡板，挡板上固定一轻质细弹簧．位于小车上A点处的质量为的木块（视为质点）与弹簧的左端相接触但不连接，此时弹簧与木块间无相互作用力。木块与A点左侧的车面之间有摩擦，与A点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计．现小车与木块一起以的初速度向右运动，小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞，已知碰撞时间极短，碰撞后小车以的速度水平向左运动，取．

①求小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车动量变化量的大小；
②若弹簧始终处于弹性限度内，求小车撞墙后与木块相对静止时的速度大小和弹簧的最大弹性势能；

如图所示，两块相同平板P₁、P₂置于光滑水平面上，质量均为m。P₂的右端固定一轻质弹簧，弹簧的自由端恰好在P₂的左端A点。物体P置于P₁的最右端，质量为2m且可以看作质点。P₁与P以共同速度v₀向右运动，与静止的P₂发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后P₁与P₂粘连在一起，P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)。P与P₂之间的动摩擦因数为μ，求

①P₁、P₂刚碰完时的共同速度v₁和P的最终速度v₂；
②此过程中弹簧最大压缩量x。

如图所示，光滑平台上有两个刚性小球A和B，质量分别为2m和3m，小球A以速度v₀向右运动并与静止的小球B发生碰撞（碰撞过程不损失机械能），小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m，速度为2v₀，小车行驶的路面近似看做是光滑的，求：

（1）碰撞后小球A和小球B的速度；
（2）小球B掉入小车后的速度。

如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量m_A＝4 kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量m_B＝2 kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10 N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6 s，二者的速度达到v_t＝2 m/s.求：

(i)A开始运动时加速度a的大小；
(ii)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；
(iii)A的上表面长度l。

质量均为m="2" kg的三物块A、B、C，物块A、B用轻弹簧相连，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v="3" m/s的速度在光滑的水平地面上运动，物块C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者会粘在一起运动。求在以后的运动中：

(1)从开始到弹簧的弹性势能第一次达到最大时，弹簧对物块A的冲量；
(2)系统中弹性势能的最大值E_P是多少？