- 动量守恒定律
- 共299题
如图,质量为kg的木板放在光滑水平面上,一质量为
kg的物块放在木板上,它们之间有摩擦,木板足够长,开始时两者都以
m/s的初速度向相反方向运动,当木板的速度为
m/s时,物块的速度大小为 m/s,木板和物块最终的共同速度大小为 m/s。
正确答案
0.8 ; 2
解析
略
知识点
如图,在光滑绝缘水平面上有两个带电量分别为+q、-2q的小球,由静止开始释放两球,
则两球相互靠近的过程中,对两球组成的系统( )
正确答案
解析
略
知识点
一质量M=0.8kg的小物块,用长l=0.8m的细绳悬挂在天花板上,处于静止状态。一质量m=0.2kg的粘性小球以速度v0=10m/s水平射向物块,并与物块粘在一起,小球与物块相互作用时间极短可以忽略。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。
求:
(1)小球粘在物块上的瞬间,小球和物块共同速度的大小;
(2)小球和物块摆动过程中,细绳拉力的最大值;
(3)小球和物块摆动过程中所能达到的最大高度。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为小球与物块相互作用时间极短,所以小球和物块组成的系统动量守恒。
(2)小球和物块将以v共开始运动时,轻绳受到的拉力最大,设最大拉力为F,
F=15N
(3)小球和物块将以v共为初速度向右摆动,摆动过程中只有重力做功,所以机械能守恒;设它们所能达到的最大高度为h,根据机械能守恒定律:
h=0.2m
知识点
在光滑的水平面上有A、B两辆质量均为m的小车,保持静止状态,A车上站着一个质量为m/2的人,当人从A车跳到B车上,并与B车保持相对静止,则A车与B车速度大小之比等于________,A车与B车动量大小之比等于________。
正确答案
3∶2;1∶1。
解析
略
知识点
17. 实验观察到,静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生β衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则( )
正确答案
解析
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知识点
36.如图18所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m,物块A以v0=6m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=
0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A、B的质量均为m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B视为质点,碰撞时间极短)。
(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F;
(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;
(3)求碰后AB滑至第n个(n<k)光滑段上的速度vn与n的关系式。
正确答案
(1)v=4m/s,F=22N;
(2)k=45;vn=m/s(其中n=1、2、3、…、44)
解析
知识点
如图所示,质量M=1.5kg的小车静止于光滑水平面上并紧靠固定在水平面上的桌子右边,其上表面与水平桌面相平,小车的左端放有一质量为0.5kg的滑块Q,水平放置的轻弹簧左端固定,质量为0.5kg的小物块P置于光滑桌面上的A点并与弹簧的右端接触,此时弹簧处于原长,现用水平向左的推力F将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内),推力做功WF=4J,撤去F后,P沿桌面滑到小车左端并与Q发生弹性碰撞,最后Q恰好没从小车上滑下,已知Q与小车表面间动摩擦因数μ=0.1,(g=10m/s2)求:
(1)P刚要与Q碰撞前的速度是多少?
(2)Q刚在小车上滑行时的初速度v0是多少?
(3)为保证Q不从小车上滑下,小车
的长度至少为多少?
正确答案
见解析。
解析
(1)推力F通过P压缩弹簧做功,根据功能关系有:
① (1分)
当弹簧完全推开物块P时,有: ② (2分)
由①②式联立解得: (1分)
(2)P、Q之间发生弹性碰撞,设碰撞后Q的速度为,P的速度为
,由动量守恒和能量守恒得:
③ (2分)
④ (2分)
由③④式解得,
(1分)
(3)设滑块Q在小车上滑行一段时间后两者的共同速度为u,由动量守恒可得:
⑤(4分)
根据能量守恒,系统产生的摩擦热:
⑥(4分)
联立⑤⑥解得:(1分)
(3)解法二:滑块Q在小车上滑行,做匀减速运动,由牛顿运动定律及运动学知识可得:
⑤(2分)
小车开始做初速度为零的匀加速运动 ⑥ (2分)
小车与滑块达到相同速度所用的时间为t,有 ⑦ (2分)
小车的长度为L,由运动学知识可得: ⑧(2分)
由⑤⑥⑦⑧式联立解得:L=6(m)(1分)
知识点
如图,光滑水平面上固定着一对竖直放置的平行金属板G和H。在金属板G右壁固定一个可视为质点的小球C,其质量为 MC=0.01kg、带电量为q=+1×10-5C。G、H两板间距离为d=10cm,板H下方开有能让小球C自由通过的小洞。质量分别为MA=0.01kg和MB=0.02kg的不带电绝缘小球A、B用一轻质弹簧连接,并用细线栓连使弹簧处于压缩状态,静放在H板右侧的光滑水平面上,如图(a)所示。现将细线烧断,小球A、B在弹簧作用下做来回往复运动(A球不会进入G、H两板间)。以向右为速度的正方向,从烧断细线断开后的某时刻开始计时,得到A球的速度—时间图象如图(b)所示。
(1)求在时刻小球B的速度,并在图(b)中大致画出B球的速度—时间图象;
(2)若G、H板间是电场强度为E=8×104V/m的匀强电场,在某时刻将小球C释放,则小球C离开电场时的速度为多大?若小球C以离开电场时的速度向右匀速运动,它将遇到小球A,并与之结合在一起运动,试求弹簧的最大弹性势能的范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)对于小球A、B与轻质弹簧组成的系统,当烧断细线后动量守恒,有
当时,有
当时,有
–
= –
m/s= –2m/s
当时,有
小球B的速度—时间图象如答图3所示。
(2)当金属板间加有匀强电场时,电场力对小球做功,小球获得初动能并离开金属板。
由动能定理,有
得 = 4m/s
因水平方向A、B、C三小球系统不受外力,故系统动量守恒。
由此可得,不论A、C两球何时何处相碰,三球的共同速度是一个定值,即三球速度相同时的总动能是一定值。
由MCvC=(MA+MB+MC)v共 , 解得v共 =1m/s
当三球速度相同时弹簧的弹性势能最大。
当A球在运动过程中速度为4m/s且与C球同向时,跟C球相碰,系统损失能量最小(为0),此情况下三球在运动过程中弹簧具有的最大弹性势能设为E1
当A球在运动过程中速度为4m/s与C球反向时,跟C球相碰,系统损失能量最大,此情况下三球运动的过程中弹簧具有的最大弹性势能设为E2
由MCvC–MAvA=(MA + MC)v3 , 解得v3 =0
E2=(MA+MC)v32+
MBvB2–
(MA+MB+MC)v共2=0.02J
由上可得:弹簧具有的最大弹性势能的可能值在0.02J ~ 0.18J的范围内。
知识点
(1)如图所示是研究光电效应的实验装置,某同学进行了如下操作:
①用频率为ν1的光照射光电管,此时电流表中有电流。调节滑动变阻器,将触头P向 端滑动(选填“a”或“b”),使微安表示数恰好变为零,记下电压表示数U1。
②用频率为ν2的光照射光电管,重复①中的步骤,记下电压表示数U2。
已知电子的电量为e,由上述实验可知,普朗克常量h= (用上述已知量和测量量表示)。
(2)(9分)如图所示,光滑的水平面上静止着半径相同的三个小球A、B、C,其中小球A、C的质量分别为mA=m、mC=4m。现使A以初速沿B、C的连线方向向B运动,求B球的质量M为何值时,才能使C球碰撞后的速度最大?(已知A、B、C之间的碰撞均为弹性碰撞)
正确答案
(1)a (3分) (3分)
(2)解:
以碰撞前A球的速度方向为正,A球与B球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为和
,由能量守恒定律和动量守恒定律,得
1分
1分
解得 1分
B球与C球发生弹性碰撞,设碰撞后的速度分别为和
,由能量守恒定律和动量守恒定律,得
1分
解得 1分
故C球碰撞后的速度
由数学关系解得时,C球碰撞后的速度最大。 2分
解析
略
知识点
9.(1)如图所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A球在水平面上静止放置,B球向左运动与A球发生正碰,B球碰撞前、后的速率之比为3:1,A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回,两球刚好不发生第二次碰撞,AB两球的质量之比为__________,AB碰撞前、后两球总动能之比为_______________
(2)某同学利用单摆测量重力加速度
①为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是__________
A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大
②如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆,实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆周期
;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离
,用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=____________
(3)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约为4.5V,内电阻约为1Ω)的电动势和内电阻,除了待测电池组,电建,导线外,还有下列器材供选用;
A.电流表:量程0.6A,内电阻约为1Ω
B.电流表:量程3A,内电阻约为0.2Ω
C.电压表:量程3V,内电阻约为30kΩ
D.电压表:量程6V,内电阻约为60kΩ
E.滑动变阻器:0-1000Ω,额定电流0.5A
F.滑动变阻器:0-20Ω,额定电流2A
①为了使测量结果尽量准确,电流表应选用_______,电压表选用_______,滑动变阻器选用_______(均填仪器的字母代号)
②右图为正确选择仪器后,连好的部分电路,为了使测量误差尽量小,还需要在电路中用导线将_______和_______相连、_______和_______相连、_______和_______相连(均填仪器上接线柱的字母代号)
③实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验,实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U;用图像法处理采集到数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以_______为纵坐标,以_______为横坐标
正确答案
(1)4:1 9:5
(2)①BC ②
(3)① A D F ②ad cg fh
③
R
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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