- 动量
- 共383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
有一种飞行器是利用电场加速带电粒子,形成向外发射的高速粒子流,对飞行器自身产生反冲力,从而对飞行器的飞行状态进行调整的。已知飞行器发射的高速粒子流是由二价氧离子构成的。当单位时间内发射的离子个数为n,加速电压为U时,飞行器获得的反冲力为F。为了使加速器获得的反冲力变为2F,只需要
正确答案
解析
略
知识点
某同学用一个光滑的半圆形轨道和若干个大小相等、可视为质点的小球做了三个有趣的实验,轨道固定在竖直平面内,且两端同高。第一次,他将一个小球从离轨道最低点的竖直高度h处由静止沿轨道下滑(h远小于轨道半径),用秒表测得小球在轨道底部做往复运动的周期为T;第二次,他将小球A放在轨道的最低点,使另一个小球B从轨道最高点由静止沿轨道滑下并与底部的小球碰撞,结果小球B返回到原来高度的1/4,小球A也上滑到同样的高度;第三次,用三个质量之比为m1:m2:m3=5:3:2的小球做实验,如图所示,先将球m2和m3放在轨道的最低点,球m1从某一高度由静止沿轨道下滑,它们碰后上升的最大高度分别为h1、h2和h3,不考虑之后的碰撞。设实验中小球间的碰撞均无能量损失。重力加速度为g。
求:
(1)半圆形轨道的半径R;
(2)第二次实验中两小球的质量之比mA:mB;
(3)第三次实验中三个小球上升的最大高度之比h1:h2:h3。
正确答案
见解析。
解析
(1)第一次实验中,小球的运动可以看做摆长为R的单摆,根据单摆周期公式有:
所以
(2)第二次实验中,球B从高为R处释放,设球B与球A碰撞前瞬间的速度大小为vB,碰撞后瞬间它们速度的大小分别为和vA。由题意知,球B与A碰后达到的高度均为
,根据机械能守恒定律有
所以 ;
又根据动量守恒定律有
所以
(3)根据题意设球1、2、3的质量分别为5m、3m和2m。设球1与球2碰撞前后的速度分别为v1、,球2与球3碰撞前后的速度分别为
,球3与球2碰撞后的速度为
。
球1与球2碰撞过程中动量守恒,且机械能守恒,则有
解得
球2与球3碰撞过程中动量守恒,且机械能守恒,则有
解得:
在三个小球的上升过程中,根据机械能守恒定律有
解得
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
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,固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道,轨道半径R=0.6m。平台上静止着两个滑块A、B,mA=0.1Kg,mB=0.2Kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上。小车质量为M=0.3Kg,车面与平台的台面等高,车面左侧粗糙部分长度为L=0.8m,动摩擦因数为μ=0.2,右侧拴接一轻质弹簧,弹簧自然长度所在处车面光滑。点燃炸药后,A滑块到达轨道最高点时对轨道的压力大小恰好等于A滑块的重力,滑块B冲上小车。两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=10m/s2。求:
(1)滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力
(2)炸药爆炸后滑块B的速度大小
(3)滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能
正确答案
见解析。
解析
(1)在最高点由牛顿第二定律: ……(2分)
由已知最高点压力
由机械能守恒定律: …………(3分)
在半圆轨道最低点由牛顿第二定律: …………(2分)
解得: …………(1分)
由牛顿第三定律:
滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力大小为7N,方向竖直向下 ……(1分)
(2)由动量守恒定律: …………(2分)
…………(1分)
(3)由动量守恒定律: …………(2分)
由能量守恒定律:
…………(3分)
知识点
在足够长的光滑固定水平杆上,套有一个质量为的光滑圆环。一根长为
的轻绳,一端拴在环上,另一端系着一个质量为
的木块,如图所示。现有一质量为
的子弹以
的水平速度射入木块,子弹穿出木块时的速度为
,子弹与木块作用的时间极短,取g = 10 m/s2。
(1)当子弹射穿木块时,轻绳的拉力大小;
(2)当子弹射穿木块后,木块向右摆动的最大高度;
(3)当木块第一次返回到最低点时,木块的速度大小。
正确答案
见解析。
解析
(1)设子弹从木块中穿出时木块的速度为v1,在子弹与木块相互作用的过程中,由动量守恒:
解得: v1=8m/s
对木块,由牛顿第二定律得:
解得: F = 148N
(2)在木块与圆环一起向右运动的过程中,由水平方向动量守恒,机械能守恒,得:
解得: h = 0.64m
(3)木块从最高点返回最低点的过程中,由水平方向动量守恒、机械能守恒得:
解得: v3 = 12.8m/s
vM = 4.8m/s
v3 = 0
vM = 8m/s
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
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