- 碰撞
- 共652题
水平面上质量为m的滑块A以速度v碰撞质量为2m/3的静止滑块B,碰撞后AB的速度方向相同,它们的总动量为____________;如果滑块B获得的初速为v0,碰撞后滑块A的速度为____________。
正确答案
mv,v-2v0/3
质量为1=5kg的小球在光滑水平面上以1=3m/s的速度向右撞击静止的木块,撞击后小球和木块一起以2=1m/s的速度向右运动,以小球的运动方向为正方向,则小球动量的改变量为________kgm/s,木块的质量为__________kg。
正确答案
-10,10
用运动小球(入射球)碰撞静止的小球(被碰小球),可探究碰撞中的守恒量.称得入射球与被碰球的质量分别为m1=30 g,m2=20 g,由实验得出它们的水平位移—时间图象为如图16-1-4所示的Ⅰ、Ⅰ′、Ⅱ′,则由图可知,入射小球在碰前的mv是___________kg·m/s,入射小球在碰后的mv___________kg·m/s,被碰小球的mv是___________kg·m/s.由此可以得出结论:_____________________________________________________________________________.
图16-1-4
正确答案
0.03 0.015 0.015 碰撞过程中系统mv守恒
碰撞前入射小球的速度为v1=="1" m/s,所以m1v1="0.03" kg·m/s,碰撞后入射小球的速度为v1′=
="0.5" m/s,所以m1v1′="0.015" kg·m/s,被碰小球的速度为v2′=
="0.75" m/s,所以m2v2′="0.015" kg·m/s,由此可得:m1v1=m1v1′+m2v2′.
如图16-1-3所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10 Hz.开始两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动.已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g.根据照片记录的信息,释放弹簧,A、B离开弹簧后,A滑块做___________运动,其速度大小为___________.本实验得出“在实验误差范围内,两木块组成的系统速度与质量乘积mv守恒”这一结论的依据是________________.
图16-1-3
正确答案
匀速直线 9 cm/s 碰撞前后总mv均为零
碰撞后,间隔相等时间A滑块移动的距离相等,所以A做匀速直线运动.由题图中可以直接读出每次移动的距离为0.9 cm,所以其速度大小为vA=="9" cm/s.B滑块也做匀速直线运动,由图中读出其每次移动的距离为0.6 cm,速度大小为vB="6" cm/s,方向与vA相反,所以有mAvA=mBvB,碰撞前后总mv均为零.
如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为S处自由释放,并与B球发生碰撞。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球质量为A球质量的3倍,A、B小球均可视为质点。求:
(1)A球与B球碰撞前瞬间的速度v0;
(2)求A球与B球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)B球被碰后的运动为周期性运动,其运动周期,要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求劲度系数k的可能取值。
正确答案
解:(1)设A球与B球碰撞前瞬间的速度为v0
由动能定理得 ①
解得: ②
(2)碰撞过程中动量守恒 ③
机械能无损失,有 ④
联立③④解得方向向左,
方向向右
(3)要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置,则必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的 ⑤
⑥
(n=0 、1 、2 、3 ……) ⑦
由题意得: ⑧
解得:(n=0 、1 、2 、3 ……)
如图(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域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O点,t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的陪,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距
,已知
。
(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间;
(2)讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞。
正确答案
解:(1)小球P1到达O点的时间,与P2碰撞时,电场刚好由零变为E0碰撞后,P1的速度
在电场中,P1的加速度是
P1向左运动的时间
在t1时间内,有电场,P1做匀减速运动
P1向左运动的最大距离
(2)根据动量守恒定律m1v0=m1v1+m2v2
求得P2的速度
P0从O点运动到B点所需时间
在t2时间内,一直存在电场,则P1的位移
由于x1>L,故在OB之间P1与P2能再次碰撞
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0.1 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
质子的质量是1.67×10-27 kg,速度为1.0×107 m/s,跟一个静止的氦核碰撞后,质子以6.0×106 m/s的速度被反弹回来,氦核则以4.0×106 m/s的速度运动,氦核的质量为多少?
正确答案
6.68×10-27kg
这是一个碰撞问题,它遵守动量守恒定律,这里只须弄清系统的初末状态即可.
以质子和氦核为一个系统.设质子质量为m1,作用前的速度为v1,作用后的速度为v1′,氦核的质量为m2,作用后的速度为v2′,以质子的初速度方向为正,由动量守恒定律:
m1v1+0=m1v1′+m2v2′
代入数据得:
=6.68×10-27kg.
如图所示,在光滑的水平面上放置一质量为m的小车,小车上有一半径为R的光滑的弧形轨道,设有一质量为m的小球,以v0的速度,方向水平向左沿圆弧轨道向上滑动,达到某一高度h后,又沿轨道下滑,试求h的大小及小球刚离开轨道时的速度.
正确答案
小球离开轨道时速度为零
小球从进入轨道,到上升到九高度时为过程第一阶段,这一阶段类似完全非弹性的碰撞,动能损失转化为重力势能(而不是热能).
据此可列方程:
①
②
解得:.
小球从进入到离开,整个过程属弹性碰撞模型,又由于小球和车的等质量,由弹性碰撞规律可知,两物体速度交换,故小球离开轨道时速度为零.
如图(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域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O点,t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的陪,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距
,已知
。
(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间;
(2)讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞。
正确答案
解:(1)小球P1到达O点的时间,与P2碰撞时,电场刚好由零变为E0碰撞后,P1的速度
在电场中,P1的加速度是
P1向左运动的时间
在t1时间内,有电场,P1做匀减速运动
P1向左运动的最大距离
(2)根据动量守恒定律m1v0=m1v1+m2v2
求得P2的速度
P0从O点运动到B点所需时间
在t2时间内,一直存在电场,则P1的位移
由于x1>L,故在OB之间P1与P2能再次碰撞
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