高三物理难题目录
求教高三物理难题:如图,ABC为光滑轨道,其中AB段水平放置,BC段为半径为R的 圆弧,AB与BC相切与B点,
(1) 小球第一次滑下来过程,动能定理:mgh=1/2mv0^2
与M碰撞后速度v1,则根据动量守恒:mv0=(m+M)v1
把物块小球看做整体,根据动能定理:W弹=0-1/2(m+M)v1^2 而Ep弹=-W弹
联立解得:Ep弹=m^2gh/(m+M)
(2)小球第一次碰后压缩弹簧又恢复形变,返回B点时速度大小还是v1,设能上升h1,那么根据动能定理:-mgh1=0-1/2mv1^2 解得:h1=m^2h/(m+M)^2
(3)R>>h,则小球在圆弧轨道运动可以看成简谐振动,每一次滑下或者滑上圆弧的时间都是简谐运动周期的四分之一。
小球从D出发到第三次经过B经历了三段圆弧运动加一次压缩弹簧往返,所以:
t=Δt+3*T/4=Δt+3*2π[根号下(R/g)]/4=Δt+3π[根号下(R/g)]/2
我来说一个非常经典,原来老师讲过现在都忘不了。
值得思考是肯定的,但是估计有点超纲了。
这道题思路是非常漂亮的,楼主可以欣赏一下。
题目表述非常简单,就是说一个带电粒子,电荷量+q、质量m,放在匀强电场E、匀强磁场B垂直的混合场里面。
如图,电场竖直向上,磁场垂直图的平面向外。
一开始粒子静止,我们考察一下粒子的运动曲线是什么。
(可以忽略重力)
这个问题按照常规思路很难分析。
你说粒子运动是匀加速和匀速圆周的加和,仔细想想不对,因为一旦速度变了圆周运动也得变(因为磁场力和速度有关),最终你没办法下手。
这个问题其实在高等数学里面很容易解决,就按照牛顿第二定律列一个矢量微分方程,解出来就可以了(就是计算量稍微有点大)。
但是老师给我们讲了一种巧妙的方法,可以用高中知识就解决。
粒子一开始不动,不动就是速度v=0。
但是我们可以这样想,v=0实际上也是合运动,是一个向左的-v0匀速直线运动合成一个向右v0的匀速直线运动。
这个v0我们随便取。
反正只要最后左右的v0抵消就可以。
注意,向左右的v0产生的磁场力是向下的,假如我们刚好取一个Bqv0=EQ,也就是v0=E/B的话,向右v0产生的磁场力就把电场力抵消掉了!而左边的-v0干什么呢?现在电场都抵消了,向左的-v0自然和没有电场一样开始匀速圆周运动了,如图,中间的一个大圆圈就是t=0时刻向左-v0产生的运动圆周,P为圆心e68a84e799bee5baa631333330363166。
但是别忘了向右的那个v0还存在着,抵消了电场力,但是依然在往右走。
最后我们得出,粒子的运动轨迹可以看成匀速圆周和匀速直线的合运动,向右的v0代表了一种整体的向右匀速直线运动,可以理解为这个圆心P向右以v0运动;向左的v0理解成粒子在这个动着的圆周上顺时针做匀速圆周运动(速率v0)。
这个问题还没完,圆心以v0运动,圆周上面的点也以v0运动,速率相等。
这让我们联想到了车轮子的滚动,可以把这个圆周P想象成一个轮子,在向右滚动(完全不打滑),粒子就是轮子边上的一个点,在随着轮子走,非常形象(可惜百度不能插入动画)。
这种轮子完全不打滑的滚动,追踪轮子边上一个点得到的运动曲线,数学上有个专有名词,叫“旋轮线”。
至此我们彻底得出了,粒子在这种正交复合场里面无初速的运动,轨迹是一条旋轮线!当然你可以用高中解析几何的知识写出它的运动轨迹方程(不过是时间t的参数方程x=f(t),y=g(t)的形式。
一般来说没办法消去t得到一个x、y的关系式)。
假如粒子一开始有初速度,那也可以在初速度上面加一个+v0和一个-v0,完全仿照上面的做法,只不过这时候圆心运动速率就不等于粒子圆周运动的速率了,对应着轮子打滑时候的旋轮线。
楼主可以暂时把这个问题了解到这,欣赏一下这种思维,楼主如果大学学了理工科专业,会学到微积分,再回头看这道题,用微积分做做看看结果,应该和上面的结果是一样的。
这个我觉得本质上就是一种借来还去的思想,就和我们遇到的能喝多少瓶汽水的脑筋急转弯一样,但是它解决了一个往往只用高等数学微积分解决的问题。
一般来说解题就是这样,你如果追求思路的简单,就需要比较先进的数学工具(比如微积分解法,就一个牛顿第二定律,完全不用这么费脑筋);但如果你用简陋的数学工具(中学的加减乘除),就需要像一个巧妙的、消耗脑力的办法。
设g=10m/s^2
a(木板)=8N/8kg=1m/s^2
设木板为物体A,小物块为物体B,由题义,小物体质量忽略(楼主没给质量)。
所以摩擦力fB=0,mB=0。
设U为木板和物块的最终速度。
U=(F-fB)/(mA+mB)*t+10m/s=8N/8km*t+10m/s
U=fB/mB*t-2m/s=0.2gt-2m/s
解得:t=12s
设位移为s
木板长L=sA-sB
sA=0.5*1m/s^2*t^2+10m/s*t=62+120=182m
sB=0.5*2m/s^2*t^2-2m/s*t=144-24=120m
所以L=62m
这题有问题,摩擦力对谁做功?
对物块?因为mB没给,所以摩擦力做功P没法求。
如果忽略mB,P=0。
对木板?回答同上。
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求教高三物理难题:如图,ABC为光滑轨道,其中AB段水平放置,BC段为半径为R的 圆弧,AB与BC相切与B点,
(1) 小球第一次滑下来过程,动能定理:mgh=1/2mv0^2
与M碰撞后速度v1,则根据动量守恒:mv0=(m+M)v1
把物块小球看做整体,根据动能定理:W弹=0-1/2(m+M)v1^2 而Ep弹=-W弹
联立解得:Ep弹=m^2gh/(m+M)
(2)小球第一次碰后压缩弹簧又恢复形变,返回B点时速度大小还是v1,设能上升h1,那么根据动能定理:-mgh1=0-1/2mv1^2 解得:h1=m^2h/(m+M)^2
(3)R>>h,则小球在圆弧轨道运动可以看成简谐振动,每一次滑下或者滑上圆弧的时间都是简谐运动周期的四分之一。
小球从D出发到第三次经过B经历了三段圆弧运动加一次压缩弹簧往返,所以:
t=Δt+3*T/4=Δt+3*2π[根号下(R/g)]/4=Δt+3π[根号下(R/g)]/2
我来说一个非常经典,原来老师讲过现在都忘不了。
值得思考是肯定的,但是估计有点超纲了。
这道题思路是非常漂亮的,楼主可以欣赏一下。
题目表述非常简单,就是说一个带电粒子,电荷量+q、质量m,放在匀强电场E、匀强磁场B垂直的混合场里面。
如图,电场竖直向上,磁场垂直图的平面向外。
一开始粒子静止,我们考察一下粒子的运动曲线是什么。
(可以忽略重力)
这个问题按照常规思路很难分析。
你说粒子运动是匀加速和匀速圆周的加和,仔细想想不对,因为一旦速度变了圆周运动也得变(因为磁场力和速度有关),最终你没办法下手。
这个问题其实在高等数学里面很容易解决,就按照牛顿第二定律列一个矢量微分方程,解出来就可以了(就是计算量稍微有点大)。
但是老师给我们讲了一种巧妙的方法,可以用高中知识就解决。
粒子一开始不动,不动就是速度v=0。
但是我们可以这样想,v=0实际上也是合运动,是一个向左的-v0匀速直线运动合成一个向右v0的匀速直线运动。
这个v0我们随便取。
反正只要最后左右的v0抵消就可以。
注意,向左右的v0产生的磁场力是向下的,假如我们刚好取一个Bqv0=EQ,也就是v0=E/B的话,向右v0产生的磁场力就把电场力抵消掉了!而左边的-v0干什么呢?现在电场都抵消了,向左的-v0自然和没有电场一样开始匀速圆周运动了,如图,中间的一个大圆圈就是t=0时刻向左-v0产生的运动圆周,P为圆心e68a84e799bee5baa631333330363166。
但是别忘了向右的那个v0还存在着,抵消了电场力,但是依然在往右走。
最后我们得出,粒子的运动轨迹可以看成匀速圆周和匀速直线的合运动,向右的v0代表了一种整体的向右匀速直线运动,可以理解为这个圆心P向右以v0运动;向左的v0理解成粒子在这个动着的圆周上顺时针做匀速圆周运动(速率v0)。
这个问题还没完,圆心以v0运动,圆周上面的点也以v0运动,速率相等。
这让我们联想到了车轮子的滚动,可以把这个圆周P想象成一个轮子,在向右滚动(完全不打滑),粒子就是轮子边上的一个点,在随着轮子走,非常形象(可惜百度不能插入动画)。
这种轮子完全不打滑的滚动,追踪轮子边上一个点得到的运动曲线,数学上有个专有名词,叫“旋轮线”。
至此我们彻底得出了,粒子在这种正交复合场里面无初速的运动,轨迹是一条旋轮线!当然你可以用高中解析几何的知识写出它的运动轨迹方程(不过是时间t的参数方程x=f(t),y=g(t)的形式。
一般来说没办法消去t得到一个x、y的关系式)。
假如粒子一开始有初速度,那也可以在初速度上面加一个+v0和一个-v0,完全仿照上面的做法,只不过这时候圆心运动速率就不等于粒子圆周运动的速率了,对应着轮子打滑时候的旋轮线。
楼主可以暂时把这个问题了解到这,欣赏一下这种思维,楼主如果大学学了理工科专业,会学到微积分,再回头看这道题,用微积分做做看看结果,应该和上面的结果是一样的。
这个我觉得本质上就是一种借来还去的思想,就和我们遇到的能喝多少瓶汽水的脑筋急转弯一样,但是它解决了一个往往只用高等数学微积分解决的问题。
一般来说解题就是这样,你如果追求思路的简单,就需要比较先进的数学工具(比如微积分解法,就一个牛顿第二定律,完全不用这么费脑筋);但如果你用简陋的数学工具(中学的加减乘除),就需要像一个巧妙的、消耗脑力的办法。
设g=10m/s^2
a(木板)=8N/8kg=1m/s^2
设木板为物体A,小物块为物体B,由题义,小物体质量忽略(楼主没给质量)。
所以摩擦力fB=0,mB=0。
设U为木板和物块的最终速度。
U=(F-fB)/(mA+mB)*t+10m/s=8N/8km*t+10m/s
U=fB/mB*t-2m/s=0.2gt-2m/s
解得:t=12s
设位移为s
木板长L=sA-sB
sA=0.5*1m/s^2*t^2+10m/s*t=62+120=182m
sB=0.5*2m/s^2*t^2-2m/s*t=144-24=120m
所以L=62m
这题有问题,摩擦力对谁做功?
对物块?因为mB没给,所以摩擦力做功P没法求。
如果忽略mB,P=0。
对木板?回答同上。