)如图所示，两根直金属轨道ab、cd水平平行放置，相距L，距地面的高度为H。ef、gh为与水平轨道接触良好并相切的半圆金属轨道，其半径为r，在竖直面内相互平行放

题文

)如图所示，两根直金属轨道ab、cd水平平行放置，相距L，距地面的高度为H。ef、gh为与水平轨道接触良好并相切的半圆金属轨道，其半径为r，在竖直面内相互平行放置。水平轨道不光滑，半圆轨道光滑，整个轨道处于竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中。水平轨道的左端接有电阻R，右端静止放一电阻也为R的金属杆，质量为M，与水平轨道垂直。一个质量为m的小球，以速度v₀水平向左撞到金属杆的中点，撞击后小球反弹落到水平地面上的位置距水平轨道的右端的水平距离为S。金属杆在水平轨道上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为q。金属杆运动到半圆轨道的最高点时，对轨道的压力为mg，水平轨道左端电阻R上产生的总焦耳热为Q。若M＝2m，轨道电阻忽略不计。求：



（1）金属杆运动到半圆轨道的最高点时的速度大小是多少？
（2）小球与金属杆碰撞后的瞬间电阻R两端的电压是多少？
（3）金属杆与水平轨道间的动摩擦因数是多少？

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）

（2）


（3）

解析

（1）设金属杆在轨道最高点速度为v₃，由牛顿第二定律
∵

                                   （3分）
∴

                                         （1分）
（2）由动量守恒得，

                            （2分）
由平抛运动得，

，                              （1分）


                                   （1分）
∴

，                                        （1分）


                    （1分）
∵

                                            （2分）
∴

＝

                            （2分）
（3）设水平轨道长为S₀
∵

                                       （2分）
∴

                                                （1分）
由能量守恒得

              （2分）
解得

              （1分）

考点

据考高分专家说，试题“)如图所示，两根直金属轨道ab、cd水平.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。

动量守恒定律

动量守恒定律：
1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
2、表达式：m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁'+m₂v₂'。
3、动量守恒定律成立的条件：
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零；
②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计；
③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”：
①矢量性；②瞬时性；③相对性；④普适性。

动量守恒定律与机械能守恒定律的比较：

系统动量守恒的判断方法:

方法一：南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下：
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析，分清哪些是内力，哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零，或内力是否远大于外力，从而判断系统的动量是否守恒。
方法二：南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下：
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析，确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况，进而判定系统的动量是否守恒。