- 动量
- 共383题
质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间,如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,井与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为
正确答案
解析
本设最终箱子与小物块的速度为v1,根据动量守恒定律:mv=(m+M)v1,则动能损失△Ek=mv2-(m+M)v12,解得△Ek=v2,B对;依题意:小物块与箱壁碰撞N次后回到箱子的正中央,相对箱子运动的路程为S=0.5L+(N-1)L+0.5L=NL,故系统因摩擦产生的热量即为系统瞬时的动能:△Ek=Q=NμmgL,D对。
知识点
图18(a)所示的装置中,小物块A.B质量均为m,水平面上PQ段长为l,与物块间的动摩擦因数为μ,其余段光滑。初始时,挡板上的轻质弹簧处于原长;长为r的连杆位于图中虚线位置;A紧靠滑杆(A.B间距大于2r)。随后,连杆以角速度ω匀速转动,带动滑杆作水平运动,滑杆的速度-时间图像如图18(b)所示。A在滑杆推动下运动,并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞。
(1)求A脱离滑杆时的速度uo,及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE。
(2)如果AB不能与弹簧相碰,设AB从P点到运动停止所用的时间为t1,求ω得取值范围,及t1与ω的关系式。
(3)如果AB能与弹簧相碰,但不能返回道P点左侧,设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,求ω的取值范围,及Ep与ω的关系式(弹簧始终在弹性限度内)。
正确答案
见解析。
解析
(1)设连杆的水平位移为x 取水平向右的方向为正则:求导得:
符合图像b 当x=0时,A与连杆分离,此时:
V0= ①
AB相碰由动量守恒得:mv0=2mv ②
AB系统机械能损失ΔE= ③
由①②③得:
④
(2)AB在pq上做匀减速直线运动,加速度为:由运动学规律公式得AB开始到停止 的位移:
⑤
s≤l ⑥
0=v+at1 ⑦
由④⑤⑥⑦得:
⑧
(3)AB从p开始到弹簧压缩到最短时过程由能量守恒得:
可得到:
设AB返回时刚好到达P点时速度为0,则此时角速度最大
全过程由能量守恒得:
解得:综合⑧得到角速度的范围为:
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
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
—中子与一质量数为A (A>1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为
正确答案
解析
略
知识点
图18,两块相同平板P1、P2至于光滑水平面上,质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧,左端A与弹簧的自由端B相距L。物体P置于P1的最右端,质量为2m且可以看作质点。P1与P以共同速度v0向右运动,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P1与P2粘连在一起,P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)。
P与P2之间的动摩擦因数为μ,求
(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2;
(2)此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能Ep
正确答案
见解析
解析
(1)p1和p2碰撞动量守恒:
mv0=(m+m)v1 ①
得出:
P在p2上滑行过程 p1、p2、p系统动量守恒:
2mv0+2mv1=4mv2 ②
得出:
(2)p1 p2 p第一次等速弹簧最大压缩量最大,由能量守恒得 ③
p刚进入p2 到p1 p2 p 第二次等速时有能量守恒得;
④
由③④得:
知识点
(1)(6分)2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体,判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu),若核实验的核原料是,则
①完成核反应方程式。
②本次核试验释放的能量大约相当于7000吨 TNT 当量,已知铀核的质量为235.043 9 u,中子质量为1.008 7 u,锶(Sr)核的质量为89.907 7 u,氙(Xe)核的质量为135.907 2 u,1 u相当于931.5 MeV的能量,求一个原子裂变释放的能量
。
(2)(9分)光滑水平面有两个物块A、B在同一直线上相向运动,A的速度为4 m/s,质量为2 kg,B的速度为2 m/s,二者碰后粘在一起沿A原来的方向运动,且速度大小变为1 m/s.求B的质量及这一过程产生的内能。
正确答案
(1) ①;②140.4
(2)2kg;18 J
解析
(1) ①根据电荷数守恒和质量数守恒可得:;
②该反应的质量亏损是:
Δm=235.0439 u+1.0087 u—89.9077 u—135.9072 u—10×1.0087 u=0.1507 u
根据爱因斯坦方程= 0.150 7×931.5 MeV =140.4 MeV。
(2)设A、B两物块的质量分别为,碰前速度为
,碰后共同速度为v,以A物块的运动方向为正向,由碰撞过程动量守恒有
(3分)
则 (kg)(3分)
碰撞过程产生的内能为
Q=ΔEk=×(2+2)×12=18(J)(3分)
知识点
(1)关于天然放射性,下列说法正确的是 。
A,所有元素都可能发生衰变
B,放射性元素的半衰期与外界唯独无关
C,放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D,和
三种射线中,
射线的穿透能力最强
E,一个原子核在一次衰变中可同时放出和
三种射线
(2)如图,质量分别为m.m
的两个弹性小球A.B静止在地面上方,B球距地面的高度h=0.8m,A球在B球的正上方。先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放。当A球下落t=0.3s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零。已知m
=3 m
,重力加速度大小g=10m/s
,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求:
(i)B球第一次到达地面时的速度;
(ii)P点距地面的高度。
正确答案
(1) BCD
(2)
(i)解:设B球第一次到达地面时的速度大小为v,由运动学公式有
①
将h=0.8m代入上式,得
②
(ii)解:
设两球相碰前后,A球的速度大小分别为和
(
=0),B球的速度分别为
和
。由运动学规律可得
③
由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变。规定向下的方向为正,有
④
⑤
设B球与地面相碰后的速度大小为,由运动学及碰撞的规律可得
⑥
设P点距地面的高度为h',由运动学规律可得
h'= ⑦
联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得
⑧
解析
略
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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