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题型:简答题
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简答题

质量分别为m1、m2的A、B两小球在同一条直线上发生弹性正碰,它们在碰撞前后的s-t图象如图所示,已知小球A的质量m1=1 kg,则小球B的质量m2为多少?

正确答案

解:从s-t图象上可看出,碰前小球B的速度为0

小球A的速度=4 m/s

碰后,小球A的速度m/s=-2 m/s

小球B的速度m/s=2 m/s

由动量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2

解得:m2=3 kg

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题型:填空题
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填空题

在水平放置的气垫导轨上,一个质量为0.4 kg的滑块甲以0.5 m/s的速度与另一个质量为0.6 kg、速度为0.l m/s的滑块乙迎面相撞,碰撞后滑块乙的速度大小变为0.2 m/s,此时滑块甲的速度大小为____m/s,方向与它原来的速度方向____(填“相同”或“相反”)。

正确答案

0.05,相同

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题型:简答题
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简答题

质量为m1="10" g的小球,在光滑水平桌面上以v1="30" m/s的速率向右运动,恰好遇上质量为m2="50" g,速度v2="10" m/s向左运动的另一小球并发生正碰,如图16-4-5所示,碰撞后小球m2恰好停止运动,求碰撞后小球m1的速度是多大?

图16-4-5

正确答案

20 m/s

设v1的方向为正方向,则碰撞前m1的速度v1="30" m/s,m2的速度v2="-10" m/s,碰撞后m2速度为v2′=0,由动量守恒定律有m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2

v1′=m/s="-20" m/s

其中负号表示速度方向与方向相反,即向左.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,滑块A、C质量均为m,滑块B质量为。开始时A、B分别以v1、v2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动,现将C无初速地放在A上,并与A粘合不再分开,此时A与B相距较近,B与挡板相距足够远。若B与挡板碰撞将以原速率反弹,A与B碰撞将粘合在一起。为使B能与挡板碰撞两次,v1、v2应满足什么关系?

正确答案

解:设向右为正方向,A与C粘合在一起的共同速度为v',由动量守恒定律得m1=2mv' ①

为保证B碰挡板前A未能追上B,应满足v'≤v2

设A与B碰后的共同速度为v'',由动量守恒定律得

为使B能与挡板再次碰撞应满足v''>0 ④

联立①②③④式得

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题型:简答题
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简答题

【选修3-5选做题】

一个物体静置于光滑水平面上,外面扣一质量为M的盒子,如图1所示。现给盒子一初速度v0,此后,盒子运动的v-t图象呈周期性变化,如图2所示。请据此求盒内物体的质量。

正确答案

解:设物体的质量为m,t0时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动量守恒定律

Mv0=mv ①

3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0,说明碰撞是弹性碰撞

 ②

联立①②解得m=M ③

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题型:简答题
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简答题

如图(a)所示,在光滑绝缘水平面内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图(b)所示.不带电的绝缘小球P2静止在B点.t = 0时,带正电的小球P1以速度v0从A点开始向右运动,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前速度的一半,P1的质量为m,带电量为q,P2的质量3m,A、B间距为L0.已知

(1)求第一次碰撞后小球P2的速度.

(2)在两球第一次碰撞后到第二次碰撞前的这段时间内,求两球之间距离的最大值.

正确答案

(1)(方向水平向右)(2)

(1)在0~T内,电场强度为0,P1做匀速运动,位移为

                       ①

说明P1与P2恰好在t = T时发生碰撞,P1碰前速度为v0,取水平向右方向为正方向,根据动量守恒定律得

         ②

解得第一次碰撞后P2的速度

(方向水平向右)     ③

(2)碰后P1受到水平向右的电场力作用,先向左减速运动,再向右加速运动,而P2保持向右匀速运动。当P1与P2的速度达到相等时,两球之间的距离达到最大。

设这一过程时间为t,P1的加速度为a,则

           ④

由牛顿定律,得

                   ⑤

代入解得

t T                       

    这段时间内,P1的位移为

       ⑦

P2的位移为

                 ⑧

因此两球之间距离的最大值

               ⑨

(每式2分)

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简答题

(选修3-5选做题)

如图所示,质量为m2=10kg的滑块静止于光滑水平面上,一小球m1=5kg向右以=5m/s的速度与滑块相碰,碰后滑块的速度为6m/s。求碰后小球的速度。

正确答案

解: 

负号表示碰后小球的速度方向向左

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简答题

(16分)A、B两球沿一直线发生正碰,右方的s—t图象记录了两球碰撞前、后的运动情况。右图中a、b分别为A、B碰前的位移—时间图象,c为碰撞后它们的位移—时间图象。若A球的质量为=2kg,则:

(1)从图象上读出A、B碰前的速度及碰后的共同速度。

(2)B球的质量为多少千克?

(3)A球对B球的冲量大小是多少?

(4)A球对B球做的功为多少?

正确答案

(1)由图象得:碰前m/s=-3m/s,m/s="2m/s "

碰后共同速度v=m/s=-1m/s 

(2)由动量守恒定律

     kg             

(3)N·s   ,大小为4N·s

(3)J

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简答题

如图所示,竖直平面内半圆形管道ADB固定在CD杆上,AB为直径,CD过圆心O且与AB垂直,半圆管道右半BD部分光滑,左半AD部分有摩擦,圆管道半径R=OB=0.2m,E点为圆管道BD中的一点,OE与CD夹角为θ=60°,两个完全相同的可看作质点的小球,球直径略小于管道内径,小球质量m=0.1kg,g=10m/s2,求:

(1)如图甲所示,当圆管道绕CD杆匀速转动时,要使小球稳定在管道中的E点,角速度ω应该多大?

(2)如图乙所示,圆管道保持静止,在圆管道D点处放置一静止小球,另一小球由静止开始从B端管口放入,该球经过D点时(未与另一小球相碰)对管道的压力?

(3)接(2)问,两球在D点相碰(碰撞时间极短)后粘在一起能运动到最高点F,OF与CD夹角为α=37°,求此过程中摩擦力所做的功?

正确答案

解:(1)小球在E点时受重力和管道的弹力,其合力提供向心力,由牛顿第二定律可得

 

(2)设小球运动到D点时速度为v1,由机械能守恒定律可得

设小球受到管道的弹力为N2,沿半径方向,由牛顿第二定律可得

根据牛顿第三定律,小球过E点时对管道的压力F=1.5N

(3)设碰后瞬间两球的速度为v2,根据动量守恒定律

设摩擦力做功为w,由动能定理可得

 

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简答题

随着机动车数量的增加,交通安至问题日益凸显,分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍惜生命。一货车严重超载后的总质量为49 t,以54 km/h的速率匀速行驶。发现红灯时司机刹车,货车即做匀减速直线运动,加速度的大小为2.5 m/s2(不超载时则为5m/s2)。

(1)若前方无阻挡,问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远?

(2)若超载货车刹车时正前方25 m处停着总质量为1t 的轿车,两车将发生碰撞,设相互作用0.1 s后获得相 同速度,问货车对轿车的平均冲力多大?

正确答案

解:(1)货车刹车后做匀减速直线运动,据V2=2as

超载时前进的距离

不超载时货车前进的距离

(2)设超载货车与轿车碰前的速度为v',据v2=v'2=2a1s',解得v'=10 m/s

碰撞过程中满足动量守恒,设货车的质量为M,轿车的质量为m,碰后共同速度为v,则有:Mv'=(M+m)v

设货车对轿车的平均冲力为F,则据动量定理,有:Ft=mv

联立解得:F=9.8×104 N

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