2023屆港澳臺(tái)聯(lián)考物理真題答案

未知驅(qū)動(dòng)探索，專(zhuān)注成就專(zhuān)業(yè)屆港澳臺(tái)聯(lián)考物理真題答案題目一題目描述一輛質(zhì)量為m的小車(chē)放在一個(gè)光滑的水平面上，其上平放著一根質(zhì)量為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光滑桿。桿的左右兩端分別與一個(gè)質(zhì)量為m1和質(zhì)量為m2的質(zhì)點(diǎn)相連，如下圖所示。桿的示意圖小車(chē)和兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)在我們將質(zhì)量為m1的質(zhì)點(diǎn)瞬間推向左邊，使其以速度v向左運(yùn)動(dòng)。求質(zhì)量為m2的質(zhì)點(diǎn)在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)距離x。解答根據(jù)動(dòng)量守恒定律，系統(tǒng)的總動(dòng)量在此過(guò)程中應(yīng)保持不變。設(shè)質(zhì)量為m1的質(zhì)點(diǎn)在推力作用下，以速度v向左運(yùn)動(dòng)，則其動(dòng)量變化為1.在推力作用下，質(zhì)量為m1的質(zhì)點(diǎn)以速度v向左運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)量變化為Δp1=m1*v。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，桿的動(dòng)量變化應(yīng)與質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量變化相等且反向，即有Δp2=-Δp1。由于桿是一個(gè)質(zhì)量為M的剛體桿，其質(zhì)心不受到外力的作用，因此質(zhì)量為m1的質(zhì)點(diǎn)在推力作用下的向左運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致桿向右運(yùn)動(dòng)。而質(zhì)點(diǎn)m2必須保持物理平衡，因此它會(huì)在小車(chē)上產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。桿在推力作用下的運(yùn)動(dòng)可視為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程。根據(jù)角動(dòng)量守恒定律，桿的角動(dòng)量在此過(guò)程中也應(yīng)保持不變。設(shè)桿的角速度為ω，則桿的角動(dòng)量變化為ΔL2=I*ω，其中I為桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由于桿是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的長(zhǎng)桿，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以表示為I=(1/3)*M*L^2。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)m1向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿以一定的角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使質(zhì)點(diǎn)m2向左運(yùn)動(dòng)。在桿轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，桿所受的合力可以分解為兩個(gè)分力：一個(gè)是沿桿的方向，使桿的質(zhì)心不發(fā)生平移；另一個(gè)是垂直于桿的方向，使桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)沿桿方向的分力為F1，垂直于桿方向的分力為F2。由于桿是光滑的，沒(méi)有摩擦力產(chǎn)生，所以F1=0。在桿的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的存在，相對(duì)于質(zhì)點(diǎn)m2的參考系，m2會(huì)受到慣性向外的離心力F2。由于桿是一個(gè)剛體桿，離心力F2可以看作是在桿的質(zhì)心上產(chǎn)生的，因此，離心力F2也可以看作是作用在質(zhì)點(diǎn)m2上的。根據(jù)牛頓第二定律，離心力F2可表示為F2=m2*a，其中a為質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上產(chǎn)生的加速度。由于質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)是做直線運(yùn)動(dòng)，因此該加速度也是質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的加速度。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可以得到質(zhì)點(diǎn)m2在推力作用下的加速度與質(zhì)點(diǎn)m1的推速度之間的關(guān)系。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，質(zhì)點(diǎn)m2在推力作用下的加速度與質(zhì)點(diǎn)m1的推速度之間滿(mǎn)足以下關(guān)系：m1*v=m2*a通過(guò)以上過(guò)程，我們可以得到質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)距離x。由于質(zhì)點(diǎn)m2在推力作用下產(chǎn)生的加速度與質(zhì)點(diǎn)m1的推速度之間滿(mǎn)足以下關(guān)系：m1*v=m2*a可得：a=(m1*v)/m2而質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)距離x與質(zhì)點(diǎn)m2的加速度a之間滿(mǎn)足以下關(guān)系：x=(1/2)*a*t^2其中t為質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。由于本題中質(zhì)點(diǎn)m1的速度是瞬間推導(dǎo)的，并未給出具體的時(shí)間，所以無(wú)法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。因此，質(zhì)點(diǎn)m2在小車(chē)上的運(yùn)動(dòng)距離x無(wú)法確定。題目二（題目二的題目描述和解答省略）題目三（題目三的題目描述和解答省略）…(更