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题型:简答题
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简答题 · 20 分

装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击。通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因。质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上。质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿。现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示。若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度。设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞。不计重力影响。

正确答案

设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,最终钢板和子弹的共同速度为V

由动量守恒得 (2m+m)V=mv0

解得 

此过程中动能损失为

解得

分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1

由动量守恒得  mv1+mV1=mv0

因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力,射穿第一块钢板的动能损失为

由能量守恒得

联立①②③④式,且考虑到v1必须大于V1,得

设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2

由动量守恒得  2mV2=mv1

损失的动能为 ⑦

联立①②⑤⑥⑦式得

因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力,由⑧式keep,射入第二块钢板的深度x为

解析

略。

知识点

动量守恒定律功能关系
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)氢原子第能级的能量为,其中为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时,发出光子的频率为;若氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为,则         。

(2)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为,开始时B、C均静止,A以初速度向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。

正确答案

见解析。

解析

(1)根据跃迁公式即可解得。

(2)设AB碰撞后,A的速度为,B与C碰撞前B的速度为,B与V碰撞后粘在一起的速度为,由动量守恒定律得

对A、B木块:            ①

对B、C木块:             ②

由A与B间的距离保持不变可知

                       ③

联立①②③式,代入数据得               ④

知识点

动量守恒定律氢原子的能级公式和跃迁
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍,至于粗糙的水平面上且位于O点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求物块在水平面上滑行的时间t。

正确答案

解析

设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒有:             

得:

设碰撞后小珠反弹的速度大小为v1/,同理有:

得:

设碰后物块的速度大小v2,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律有

得: ④

物块在水平面上所受摩擦力的大小为: F=5μmg⑤

设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定理(Ft=Δmv)有:…⑥

得:

知识点

动量守恒定律机械能守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

(1)测年法是利用衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻的质量,为t=0时的质量。下面四幅图中能正确反映衰变规律的是           。(填选项前的字母)

(2)如图所示,一个木箱原来静止在光滑水平面上,木箱内粗糙的底板上放着一个小木块。木箱和小木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向右的初速度,则   。(填选项前的字母)

a小木块和木箱最终都将静止

b小木块最终将相对木箱静止,二者一起向右运动

c小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动

d如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一起向左运动

正确答案

(1)c

(2)b

解析

(1)由公式可知C答案正确。

(2)系统不受外力,系统动量守恒,最终两个物体以相同的速度一起向右运动,b正确。

知识点

动量守恒定律原子核衰变及半衰期、衰变速度
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图,质量为M的小船在静止水面上以速率V0 向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为______。(填选项前的字母)

A

B

C

D

正确答案

C

解析

由动量守恒可知解得小船的速度为答案C

知识点

动量守恒定律反冲
下一知识点 : 弹性碰撞和非弹性碰撞
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