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题型:简答题
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简答题

(2015秋•威海期末)如图所示,在光滑的水平地面上放置A、B两小车,A、B两小车质量皆为M,在A车的右端有一质量为m的小物块,M=2m.现A车与小物块一起以速度v0向右运动,A车与B车碰撞后小物块滑到B车上,最终小物块与B车一起以速度向右运动.(忽略空气阻力、碰撞时间)求:

①A车最后的速度;

②小物块在B车上滑动的过程中克服摩擦力做的功.

正确答案

解:①A车与B车碰撞过程中,系统动量守恒,以向右为正,根据动量守恒定律得:

(m+M)v0=MvA+(M+m)v,

其中v=

解得:

②小物块在B车上滑动的过程中,根据动能定理得:

W=

答:①A车最后的速度为

②小物块在B车上滑动的过程中克服摩擦力做的功为

解析

解:①A车与B车碰撞过程中,系统动量守恒,以向右为正,根据动量守恒定律得:

(m+M)v0=MvA+(M+m)v,

其中v=

解得:

②小物块在B车上滑动的过程中,根据动能定理得:

W=

答:①A车最后的速度为

②小物块在B车上滑动的过程中克服摩擦力做的功为

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在光滑水平面上叠放着质量为2m,4m的物体A、B,A与B间的动摩擦因数为μ,质量为m的小球以水平速度v射向A,以的速度返回,求

(1)小球与A碰后瞬间A的速度大小;

(2)木板B至少多长,A才不至于滑落.

正确答案

解:(1)对小球和组成的系统由动量守恒定律,有:

=(-)+…①

相对静止后的速度为,对组成的系统由动量守恒定律,有:

=(+…②

由①②得:==…③

(2)A、B相互作用的过程中系统减小的动能转化为内能,A恰好不滑落的条件是A滑到B的左端时两者速度相等,

上滑行的距离为,由功能关系,有:

μmAgd=mAvA2-(mA+mB)v12…④

由③④得:d==

答:(1)A与B相对静止时的速度是

(2)木板B至少d=,A才不至于滑落.

解析

解:(1)对小球和组成的系统由动量守恒定律,有:

=(-)+…①

相对静止后的速度为,对组成的系统由动量守恒定律,有:

=(+…②

由①②得:==…③

(2)A、B相互作用的过程中系统减小的动能转化为内能,A恰好不滑落的条件是A滑到B的左端时两者速度相等,

上滑行的距离为,由功能关系,有:

μmAgd=mAvA2-(mA+mB)v12…④

由③④得:d==

答:(1)A与B相对静止时的速度是

(2)木板B至少d=,A才不至于滑落.

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题型: 多选题
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多选题

一个半径为r的光滑圆形槽装在小车上,小车停放在光滑的水平面上,如图所示,处在最低点的小球受击后获得水平向左的速度v=,开始在槽内运动,则下面判断正确的是(  )

A小球和小车总动量不守恒,但水平方向的动量守恒

B小球和小车总机械能守恒

C小球沿槽上升的最大高度为r

D小球升到最高点时速度为零

正确答案

A,B

解析

解:A、在整个运动的过程中,因为系统在竖直方向上外力之和不为零,所以小车与小球的系统动量不守恒,但系统在水平方向上不受其它力作用,故系统在水平方向上动量守恒,故A正确;

B、在小球和小车运动过程中只有重力对小球做功,故小车和球组成的系统机械能守恒,故B正确;

CD、根据水平方向动量守恒可知,当小球上升到最大高度时,小球与车具有水平方向共同的速度,再根据机械能守恒可知,若小球能上升最大高度为r,则小球和车在水平方向速度为0,所以可知,小球上升的最大高度小于r,故C、D均错误.

故选:AB.

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题型:填空题
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填空题

(1)如图1所示,a和b是氢原子光谱上的两条谱线,这两条谱线均是氢原子从n=4的激发态跃迁到低能级时的辐射光,设a光谱和b光谱的光子的频率分别为υ1和υ2,则υ1______υ2(填“>”,“=”或“<”);已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则b是原子从n=4的能级跃迁到n=______的能级时的辐射光;若氢原子从n=2的能级跃迁到基态,则氢原子向外辐射的光子的波长为______(用光速“c”、“υ1”和“υ2”表示). 

(2)质量为M=6kg的木板B静止于光滑水平面上,物块A质量为1kg,停在B的左端(如图2).质量也为1kg的小球用长为0.8m的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞,碰撞时间极短,且无机械能损失,物块与小球可视为质点,不计空气阻力.已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1,A离开B时的速度是B的2倍,g取10m/s2.求木板多长?

正确答案

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解析

解:(1)从图1中可以看出a的波长大于b的波长,所以a的频率小于b的频率;

根据知a的能量小于b的能量,则谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则b是原子从n=4的能级跃迁到n=1的能级时的辐射光;

所以a与b的能量差即等于氢原子从n=2的能级跃迁到基态时放出的能量,即:

E3=Eb-Ea=hv2-hv1

又:

所以:

故答案为:<,1,

(2)由机械能守恒有:

解得:

球与A碰撞过程中,系统动量守恒,机械能守恒,选取小球运动的方向为正方向,有:

mv0=mAvA+mv

由于小球和A质量相等,得:vA=4m/S     

A与B相互作用,系统动量守恒:

vA′=2vB

解得:vB=0.5m/s

v′A=1m/s

物块在木板上滑动的过程中,克服摩擦力做功转化的内能等于系统动能的损失:

代入数据解得:L=6.75m

答:木板的长度是6.75m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量M=3kg的小车A静止在光滑的水平面上,小车上有一质量m=1kg的光滑小球B,将一轻质弹簧压缩并锁定,此时弹簧的弹性势能为EP=6J,小球与小车右壁距离为L=0.4m.解除锁定,小球脱离弹簧后与小车右壁碰撞并被粘住,求:

(1)小球脱离弹簧时小球的速度大小;

(2)在整个过程中,小车移动的距离.

正确答案

解:(1)除锁定后弹簧的弹性势能转化为系统动能,根据动量守恒和能量守恒列出等式得

mv1-Mv2=0

m+M=Ep

解得:1=3m/s 2=1m/s

(2)根据动量守恒和各自位移关系得

=M

x1+x2=L

解得:x2===0.1m;

答:(1)小球脱离弹簧时小球3m/s.

(2)在整个过程中,小车移动的距离是0.1m.

解析

解:(1)除锁定后弹簧的弹性势能转化为系统动能,根据动量守恒和能量守恒列出等式得

mv1-Mv2=0

m+M=Ep

解得:1=3m/s 2=1m/s

(2)根据动量守恒和各自位移关系得

=M

x1+x2=L

解得:x2===0.1m;

答:(1)小球脱离弹簧时小球3m/s.

(2)在整个过程中,小车移动的距离是0.1m.

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题型: 多选题
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多选题

小车AB静置于光滑的水平面上,A端固定一个轻质弹簧,B端粘有橡皮泥,AB车质量为M,长为L,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连结于小车的A端并使弹簧压缩,开始时AB与C都处于静止状态,如图所示,当突然烧断细绳,弹簧被释放,使物体C离开弹簧向B端冲去,并跟B端橡皮泥粘在一起,以下说法中正确的是(  )

A如果AB车内表面光滑,整个系统任何时刻机械能都守恒

B整个系统任何时刻动量都守恒

C当木块对地运动速度为v时,小车对地运动速度为v

DAB车向左运动最大位移小于L

正确答案

B,D

解析

解:A、物体C与橡皮泥粘合的过程,发生非弹簧碰撞,系统机械能有损失,故A错误.

B、整个系统在水平方向不受外力,竖直方向上合外力为零,则系统动量一直守恒,故B正确,

C、取物体C的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得:0=mv+MV,得小车对地运动速度为V=-,负号表示方向与v方向相反,故C错误.

D、当物体C与B端橡皮泥粘在一起时,系统又处于静止状态,此时AB车向左运动的位移最大,设最大位移为x,运动时间为t,AC间距为X0,则根据动量守恒定律得:m-M=0,得x=L,故D正确.

故选:BD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,静止在光滑水平面上的长木板B,质量为M=2kg,长l1=4.5m.与B等高的固定平台CD长l2=3m,平台右侧有一竖直放置且半径R=1m的光滑半圆轨道DEF.质量m=1kg的小滑块A以初速度v0=6m/s从B的左端水平滑上B,随后A、B向右运动,长木板B与平台CD碰撞前的瞬间,小滑块A的速度大小为vA=4m/s,此时A、B还未达到共同速度.设长木板B与平台碰撞后立即被锁定,小滑块A可视为质点,小滑块A与平台B之间的动摩擦因数μ1=0.2,小滑块A与平台CD之间的动摩擦因数μ2=0.1,s=0.5m,g=10m/s2.求:

(1)长木板B与平台碰撞前的瞬间,B的速度大小是多少?

(2)小滑块A在半圆轨道上能达到的最大高度.

(3)小滑块A最终停在离木板B左端多远处?

正确答案

解:(1)滑块在长木板上运动的过程中,水平方向没有外力,系统的动量守恒,取向右为正方向,则:

mv0=mvA+Mv2

所以:m/s

(2)滑块滑过平台CD到最高点的过程中摩擦力与重力做功,由动能定理得:

代入数据解得:h=0.5m<1m

滑块没有到达与圆心等高的点,说明滑块一直在轨道上.

(3)由于圆轨道是光滑的,所以滑块回到D时的速度vD

得:m/s

滑块返回C点时的速度vC

得:vC=2m/s

由于长木板B与平台碰撞后立即被锁定,所以滑块重新滑上B后木板静止不动,设滑块在B上滑动的距离是x,则:

代入数据得:x=1m

小滑块A最终停在离木板B左端:L=l1-x=4.5m-1m=3.5m

答:(1)长木板B与平台碰撞前的瞬间,B的速度大小是1m/s;

(2)小滑块A在半圆轨道上能达到的最大高度是0.5m.

(3)小滑块A最终停在离木板B左端3.5m.

解析

解:(1)滑块在长木板上运动的过程中,水平方向没有外力,系统的动量守恒,取向右为正方向,则:

mv0=mvA+Mv2

所以:m/s

(2)滑块滑过平台CD到最高点的过程中摩擦力与重力做功,由动能定理得:

代入数据解得:h=0.5m<1m

滑块没有到达与圆心等高的点,说明滑块一直在轨道上.

(3)由于圆轨道是光滑的,所以滑块回到D时的速度vD

得:m/s

滑块返回C点时的速度vC

得:vC=2m/s

由于长木板B与平台碰撞后立即被锁定,所以滑块重新滑上B后木板静止不动,设滑块在B上滑动的距离是x,则:

代入数据得:x=1m

小滑块A最终停在离木板B左端:L=l1-x=4.5m-1m=3.5m

答:(1)长木板B与平台碰撞前的瞬间,B的速度大小是1m/s;

(2)小滑块A在半圆轨道上能达到的最大高度是0.5m.

(3)小滑块A最终停在离木板B左端3.5m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接,传送带长L=8.0m,半径r=(m),它以v=3.0m/s顺时针匀速转动.三个质量均为m=1.0kg 的滑块A、B、C置于水平导轨上,开始时滑块B、C之间用细绳(未画出)相连,其间有一压缩的轻质弹簧处于静止状态,滑块A以初速度v0=2.0m/s沿B、C连线方向向B运动,A与B碰撞后粘合在一起,碰撞时间极短,可认为A与B碰撞过程中滑块C的速度仍为零.碰撞使连接B、C的细绳受扰动而突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离,滑块C脱离弹簧后以速度vc=2.0m/s滑上传送带.已知C与传送带之间的动摩擦因数µ=0.20,g=10m/s2.求:

(1)滑块C从传送带右端滑出时的速度大小;

(2)滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能EP

(3)若物体C能在传送带上留下印迹(设并没有改变µ),耍使物块C在传送带上留下的痕迹最长,则传送带沿顺时针方向运动的速度应满足什么条件?

正确答案

解:(1)滑块C滑上传送带后做匀加速运动,设滑块C从滑上传送带到速度达到传送带的速度v所用的时间为t,加速度大小为a,在时间t内滑块C的位移为x.

根据牛顿第二定律和运动学公式

μmg=ma      

v=vC+at      

      

代入数据可得:a=2m/s2    x=1.25m

由于:x=1.25m<L,滑块C在传送带上先加速,达到传送带的速度v后随传送带匀速运动,并从右端滑出,则滑块C从传送带右端滑出时的速度为

v=3.0m/s   

(2)选取向右为正方向,设A、B碰撞后的速度为v1,A、B与C分离时的速度为v2,由动量守恒定律

mAv0=(mA+mB)v1       

(mA+mB)v1=(mA+mB)v2+mCvC

AB碰撞后,弹簧伸开的过程系统能量守恒:

代入数据可解得:EP=1.0J

(3)在题设条件下,要使痕迹最长.最长痕迹是传递带的总长度,且C在传送带上一直加速到最右端.

对C,设加速的时间是t1,得:

在t1内,传送带的路程:vt1≥L+L

解得:v≥12.5m/s

答:(1)滑块C从传送带右端滑出时的速度大小是3m/s;

(2)滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能是1J;

(3)耍使物块C在传送带上留下的痕迹最长,则传送带沿顺时针方向运动的速度应满足:v≥12.5m/s

解析

解:(1)滑块C滑上传送带后做匀加速运动,设滑块C从滑上传送带到速度达到传送带的速度v所用的时间为t,加速度大小为a,在时间t内滑块C的位移为x.

根据牛顿第二定律和运动学公式

μmg=ma      

v=vC+at      

      

代入数据可得:a=2m/s2    x=1.25m

由于:x=1.25m<L,滑块C在传送带上先加速,达到传送带的速度v后随传送带匀速运动,并从右端滑出,则滑块C从传送带右端滑出时的速度为

v=3.0m/s   

(2)选取向右为正方向,设A、B碰撞后的速度为v1,A、B与C分离时的速度为v2,由动量守恒定律

mAv0=(mA+mB)v1       

(mA+mB)v1=(mA+mB)v2+mCvC

AB碰撞后,弹簧伸开的过程系统能量守恒:

代入数据可解得:EP=1.0J

(3)在题设条件下,要使痕迹最长.最长痕迹是传递带的总长度,且C在传送带上一直加速到最右端.

对C,设加速的时间是t1,得:

在t1内,传送带的路程:vt1≥L+L

解得:v≥12.5m/s

答:(1)滑块C从传送带右端滑出时的速度大小是3m/s;

(2)滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能是1J;

(3)耍使物块C在传送带上留下的痕迹最长,则传送带沿顺时针方向运动的速度应满足:v≥12.5m/s

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题型:填空题
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填空题

静止的实验火箭,总质量为M,当它以对地速度v0喷出质量为△m的高温气体后,火箭的速度为______

正确答案

v0,方向:竖直向上

解析

解:以火箭和气体组成的系统为研究对象,选高温气体的速度方向为正,

由动量守恒定律得:-(M-△m)v′+△mv0=0,

解得:v′=v0,方向:竖直向上;

故答案为:v0,方向:竖直向上.

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题型: 单选题
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单选题

科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子.假设光子与电子碰撞前的波长为λ,碰撞后的波长为λ′,则碰撞过程中(  )

A能量守恒,动量守恒,且λ=λ′

B能量不守恒,动量不守恒,且λ=λ′

C能量守恒,动量守恒,且λ<λ′

D能量守恒,动量守恒,且λ>λ′

正确答案

C

解析

解:光子与电子的碰撞过程中,系统不受外力,也没有能量损失,故系统动量守恒,系统能量也守恒,光子与电子碰撞后,电子能量增加,故光子能量减小,根据E=hv,光子的频率减小,根据λ=知,波长变长,即λ<λ′

故选:C.

下一知识点 : 碰撞
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