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未知驱动探索,专注成就专业届港澳台联考物理真题答案题目一题目描述一辆质量为m的小车放在一个光滑的水平面上,其上平放着一根质量为M,长度为L的光滑杆。杆的左右两端分别与一个质量为m1和质量为m2的质点相连,如下图所示。杆的示意图小车和两个质点都处于静止状态。现在我们将质量为m1的质点瞬间推向左边,使其以速度v向左运动。求质量为m2的质点在小车上的运动距离x。解答根据动量守恒定律,系统的总动量在此过程中应保持不变。设质量为m1的质点在推力作用下,以速度v向左运动,则其动量变化为1.在推力作用下,质量为m1的质点以速度v向左运动,其动量变化为Δp1=m1*v。根据动量守恒定律,杆的动量变化应与质点的动量变化相等且反向,即有Δp2=-Δp1。由于杆是一个质量为M的刚体杆,其质心不受到外力的作用,因此质量为m1的质点在推力作用下的向左运动将导致杆向右运动。而质点m2必须保持物理平衡,因此它会在小车上产生相应的运动。杆在推力作用下的运动可视为一个转动过程。根据角动量守恒定律,杆的角动量在此过程中也应保持不变。设杆的角速度为ω,则杆的角动量变化为ΔL2=I*ω,其中I为杆的转动惯量。由于杆是一个质量均匀分布的长杆,其转动惯量可以表示为I=(1/3)*M*L^2。当质点m1向左运动时,杆以一定的角速度顺时针转动,从而使质点m2向左运动。在杆转动的瞬间,杆所受的合力可以分解为两个分力:一个是沿杆的方向,使杆的质心不发生平移;另一个是垂直于杆的方向,使杆发生转动。设沿杆方向的分力为F1,垂直于杆方向的分力为F2。由于杆是光滑的,没有摩擦力产生,所以F1=0。在杆的转动过程中,由于转动惯量的存在,相对于质点m2的参考系,m2会受到惯性向外的离心力F2。由于杆是一个刚体杆,离心力F2可以看作是在杆的质心上产生的,因此,离心力F2也可以看作是作用在质点m2上的。根据牛顿第二定律,离心力F2可表示为F2=m2*a,其中a为质点m2在小车上产生的加速度。由于质点m2在小车上的运动是做直线运动,因此该加速度也是质点m2在小车上的加速度。根据动量守恒定律,可以得到质点m2在推力作用下的加速度与质点m1的推速度之间的关系。根据动量守恒定律,质点m2在推力作用下的加速度与质点m1的推速度之间满足以下关系:m1*v=m2*a通过以上过程,我们可以得到质点m2在小车上的运动距离x。由于质点m2在推力作用下产生的加速度与质点m1的推速度之间满足以下关系:m1*v=m2*a可得:a=(m1*v)/m2而质点m2在小车上的运动距离x与质点m2的加速度a之间满足以下关系:x=(1/2)*a*t^2其中t为质点m2在小车上的运动时间。由于本题中质点m1的速度是瞬间推导的,并未给出具体的时间,所以无法计算质点m2在小车上的运动时间。因此,质点m2在小车上的运动距离x无法确定。题目二(题目二的题目描述和解答省略)题目三(题目三的题目描述和解答省略)…(更
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