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题型:简答题
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简答题

质量为1kg的铜块静止于光滑的水平面上,一个质量为50g的小球以1 000m/s的速率碰到铜块后,又以800m/s的速率被反弹回,

求:(1)铜块获得的速度.

(2)试判断两球之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞.

正确答案

解:(1)小球和铜块组成的系统合外力为零,系统的动量守恒.设小球质量为m,小球碰前速度为v0,碰后速度为v1,铜块质量为M,碰后铜块速度为v2,取小球入射方向为正方向,

则mv0+0=mv1+Mv2

v2== m/s=90 m/s,方向与小球入射的方向相同,

(2)碰前系统动能

碰后系统动能:=24100J<EK,碰撞过程机械能有损失,碰撞为非弹性碰撞.

答:(1)铜块获得的速度大小为90 m/s,与小球入射的方向相同.

(2)两球之间的碰撞是非弹性碰撞.

解析

解:(1)小球和铜块组成的系统合外力为零,系统的动量守恒.设小球质量为m,小球碰前速度为v0,碰后速度为v1,铜块质量为M,碰后铜块速度为v2,取小球入射方向为正方向,

则mv0+0=mv1+Mv2

v2== m/s=90 m/s,方向与小球入射的方向相同,

(2)碰前系统动能

碰后系统动能:=24100J<EK,碰撞过程机械能有损失,碰撞为非弹性碰撞.

答:(1)铜块获得的速度大小为90 m/s,与小球入射的方向相同.

(2)两球之间的碰撞是非弹性碰撞.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列,静止在光滑水平面上.c车上有一小孩跳到b车上,接着又立即从b车跳到a车上.小孩跳离c车和b车时对地水平速度相同.他跳到a车上没有走动便相对a车保持静止,设a,b两车不相撞,此后(  )

Aa、c两车运动速率相等

B三辆车的速率关系 vc>va>vb

Ca、b两车运动速率相等

Da、c两车运动方向相同

正确答案

B

解析

解:若人跳离b、c车时速度为v,由动量守恒定律

 人跳离c车的过程,有 0=-Mvc+mv,

人跳上和跳离b过程,有 mv=-Mvb+mv,

人跳上a车过程,有 mv=(M+m)•va

所以:vc=,vb=0,va=

即:vc>va>vb,并且vc与va方向相反.故ACD错误,B正确.

故选:B

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在xy平面上,一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xy平面向内.在O处原来静止着一个具有放射性的原子核713N(氮),某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核.已知正电子从O点射出时沿x轴正方向,而反冲核刚好不会离开磁场区域,正电子电荷量为e.不计重力影响和粒子间的相互作用.

(1)试写出713N的衰变方程;(2)求正电子离开磁场区域时的位置.

正确答案

解:(1)衰变过程中质量数和电荷数守恒,这是写衰变方程的依据.

713N的衰变方程方程为:713N→613C+10e

(2)衰变过程动量守恒所以有:mcvc=meve     ①

由题意可知,反冲核即碳核的轨道半径为,根据洛伦兹力提供向心力有:

对碳核:                          ②

对电子:                            ③

由①②③可得:r=3R

由图可知,正电子从磁场中射出的位置P的坐标x、y满足:

r2=x2+(r-y)2    R2=x2+y2   

 解之得:

故正电子离开磁场区域时的位置为:

解析

解:(1)衰变过程中质量数和电荷数守恒,这是写衰变方程的依据.

713N的衰变方程方程为:713N→613C+10e

(2)衰变过程动量守恒所以有:mcvc=meve     ①

由题意可知,反冲核即碳核的轨道半径为,根据洛伦兹力提供向心力有:

对碳核:                          ②

对电子:                            ③

由①②③可得:r=3R

由图可知,正电子从磁场中射出的位置P的坐标x、y满足:

r2=x2+(r-y)2    R2=x2+y2   

 解之得:

故正电子离开磁场区域时的位置为:

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题型:简答题
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简答题

质量比为m:M=4:5的两物块中间夹一压缩弹簧(物块与弹簧不栓接),放在光滑水平面上,第一次m靠着墙,烧断固定弹簧的细线,弹簧弹开后可使M获得最大速度为v0.第二次m不靠墙,弹簧的压缩量与第一次相同,烧断细线后,M获得的速度是多少?

正确答案

解:设弹簧的弹性势能为E,第一次,弹簧的弹性势能转化为M的动能,

由能量守恒定律得:E=Mv02

第二次,M、m组成的系统动量守恒,以向右为正方向,

由动量守恒定律得:Mv-mv′=0,

由机械能守恒定律得:E=Mv2+mv′2

已知:m:M=4:5,解得:v=v0

答:烧断细线后,M获得的速度是:v0

解析

解:设弹簧的弹性势能为E,第一次,弹簧的弹性势能转化为M的动能,

由能量守恒定律得:E=Mv02

第二次,M、m组成的系统动量守恒,以向右为正方向,

由动量守恒定律得:Mv-mv′=0,

由机械能守恒定律得:E=Mv2+mv′2

已知:m:M=4:5,解得:v=v0

答:烧断细线后,M获得的速度是:v0

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题型: 单选题
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单选题

静止在水面上的船,长度为L,船的质量为M,一个质量为m的人站在船头,当此人由船头走到船尾时,不计水的阻力,船移动的距离为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:船和人组成的系统,在水平方向上动量守恒,人在船上行进,船向后退,规定人速度方向为正方向,

有   mv-MV=0.

人从船头走到船尾,设船后退的距离为x,则人相对于地面的距离为l-x.

则m=M

解得x=.故B正确,A、C、D错误.

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,场强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倍,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=,T=.)求:

(1)碰撞后小球P1向左运动的最大距离

(2)碰撞后小球P1向左运动所需时间;

(3)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T=,与P2碰撞时,电场刚好由零变为E0,碰撞后,P1的速度:v1=v0,在电场中,P1的加速度是:a=

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为:s==L0

(2)由动能定理:s,

由动量定理:qE0t=mv1

解得:t=T;

(3)系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2

解得P2的速度:v2=v0

P2从O点运动到B点所需时间:t2==4T,

在t2时间内,一直存在电场,则P1的位移:x1=v1t2+at22=2L,

由于x1>L,故在OB之间P1与P2能再次碰撞;

答:(1)碰撞后小球P1向左运动的最大距离为L0

(2)碰撞后小球P1向左运动所需时间为T;

(3)两球能否在OB区间内能再次发生碰撞.

解析

解:(1)小球P1到达O点的时间T=,与P2碰撞时,电场刚好由零变为E0,碰撞后,P1的速度:v1=v0,在电场中,P1的加速度是:a=

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为:s==L0

(2)由动能定理:s,

由动量定理:qE0t=mv1

解得:t=T;

(3)系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2

解得P2的速度:v2=v0

P2从O点运动到B点所需时间:t2==4T,

在t2时间内,一直存在电场,则P1的位移:x1=v1t2+at22=2L,

由于x1>L,故在OB之间P1与P2能再次碰撞;

答:(1)碰撞后小球P1向左运动的最大距离为L0

(2)碰撞后小球P1向左运动所需时间为T;

(3)两球能否在OB区间内能再次发生碰撞.

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题型: 单选题
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单选题

三个质量分别为m1、m2、m3的小球,半径相同,并排悬挂在长度相同的三根竖直绳上,彼此恰好相互接触.现把质量为m1的小球拉开一些,如图中虚线所示,然后释放,经球1与球2、球2与球3相碰之后,三个球的动量相等.若各球间碰撞时均为弹性碰撞,且碰撞时间极短,不计空气阻力,则ml:m2:m3为(  )

A6:3:1

B2:3:1

C2:1:1

D3:2:1

正确答案

A

解析

解:因为各球间发生的碰撞是弹性碰撞,则碰撞过程机械能守恒,动量守恒.因碰撞后三个小球的动量相等,设其为p,则总动量为3p.由机械能守恒得,即,故满足该条件的只有选项A.

故选A.

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题型:简答题
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简答题

比利时物理学家恩格勒和英国物理学家希格斯,因成功预测希格斯玻色子的存在,获得2013年的诺贝尔奖.在强子对撞实验装置中,用速度为v0、质量为m1He核轰击质量为m2的静止的N核,发生核反应,最终产生两种新粒子A和B,其中A为O核,质量为m3,速度为v3;B为希格斯玻色子,其质量为m4.求

(1)希格斯玻色子B的速度vB

(2)粒子A的速度符合什么条件时,希格斯玻色子B的速度方向与He核的运动方向相反.

正确答案

解:(1)核反应过程中,系统动量守恒,

He核的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

m1v0=m3v3+m4vB,解得:vB=

(2)希格斯玻色子B的速度方向与He核的运动方向相反,

即vB<0,则m1v0-m3v3<0,解得:v3

答:(1)希格斯玻色子B的速度vB=

(2)粒子A的速度符合条件:v3时,希格斯玻色子B的速度方向与He核的运动方向相反.

解析

解:(1)核反应过程中,系统动量守恒,

He核的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

m1v0=m3v3+m4vB,解得:vB=

(2)希格斯玻色子B的速度方向与He核的运动方向相反,

即vB<0,则m1v0-m3v3<0,解得:v3

答:(1)希格斯玻色子B的速度vB=

(2)粒子A的速度符合条件:v3时,希格斯玻色子B的速度方向与He核的运动方向相反.

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题型:填空题
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填空题

一个质量为M,底面长为L的三角形劈静止于光滑的水平桌面上,如图,有一个质量m的底边长为a的小三角形劈由斜面顶部无初速滑到底部时,大三角形劈移动的距离为______

正确答案

解析

解:M、m组成的系统在水平方向动量守恒,以向左为正方向,

设M的位移为x,则m的位移为:L-a-x,

两物体的平均速率分别为:v1=,v2=

由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,

解得:x=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

如图所示,P物体推压着轻弹簧置于A点,Q物体放在B点静止,P和Q的质量均为m=1kg物体,它们的大小相对于轨道来说可忽略.光滑轨道ABCD中的AB部分水平,BC部分为曲线,CD部分为直径d=5m圆弧的一部分,该圆弧轨迹与地面相切,D点为圆弧的最高点,各段连接处对滑块的运动无影响.现松开P物体,P沿轨道运动至B点,与Q相碰后不再分开,最后两物体从D点水平抛出,测得水平射程S=2m.(g=10m/s2) 求:

(1)两物块水平抛出抛出时的速度

(2)P在与Q碰撞前的速度大小.

正确答案

解:(1)两物体从D开始做平抛运动,设抛出时的速度为v1

竖直方向:d=gt2     ①

水平方向:s=v1t   ②,

代入数据解得:v1=2m/s;

(2)设P在碰撞前瞬间速度为v0,碰撞后瞬间速度为v2,两物体碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=2mv2

两物体碰后,从B滑至D过程中,由机械能守恒定律得:

(2m)v22=(2m)v12+2mgd

联立方程解得:v0=4m/s=20.40m/s;

答:(1)两物块水平抛出抛出时的速度为2m/s.

(2)P在与Q碰撞前的速度大小为20.40m/s.

解析

解:(1)两物体从D开始做平抛运动,设抛出时的速度为v1

竖直方向:d=gt2     ①

水平方向:s=v1t   ②,

代入数据解得:v1=2m/s;

(2)设P在碰撞前瞬间速度为v0,碰撞后瞬间速度为v2,两物体碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=2mv2

两物体碰后,从B滑至D过程中,由机械能守恒定律得:

(2m)v22=(2m)v12+2mgd

联立方程解得:v0=4m/s=20.40m/s;

答:(1)两物块水平抛出抛出时的速度为2m/s.

(2)P在与Q碰撞前的速度大小为20.40m/s.

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