- 动量守恒定律
- 共6204题
如图所示,质量为m1=60kg的小车在光滑水平面上以速度v1=0.5m/s向右运动,质量为m2=40kg的小车(包括小孩)在光滑水平面上以速度v2=3m/s向左运动,为了避免两滑块再次相碰,在两小车靠近的瞬间,m2上的小孩用力将m1推开.求小孩对m1做功的范围.(滑块m2与右边竖直墙壁碰撞时无机械能损失,小孩与小车不发生相对滑动,光滑水平面无限长)
正确答案
解:为避免碰撞,以向左为正方向,小孩推出车的过程动量守恒,推出小车后,两车共同向左运动,由动量守恒定律得:
m2v2-m1v1=(m1+m2)v,
代入数据得:v=0.9m/s,
对m1由动能定理得:W=m1v2-
m1v12,
代入数据得:W=16.8J;
设向左为正方向,推后二者反向,速度等大时,由动量守恒定律得:
m2v2-m1v1=m1v′-m2v′,
代入数据得:v′=4.5m/s,
对m1由动能定理得:W=m1v′2-
m1v12,
代入数据得:W=600J;
所以,做功范围为:16.8J≤W≤600J;
答:小孩对m1做功的范围是:16.8J≤W≤600J.
解析
解:为避免碰撞,以向左为正方向,小孩推出车的过程动量守恒,推出小车后,两车共同向左运动,由动量守恒定律得:
m2v2-m1v1=(m1+m2)v,
代入数据得:v=0.9m/s,
对m1由动能定理得:W=m1v2-
m1v12,
代入数据得:W=16.8J;
设向左为正方向,推后二者反向,速度等大时,由动量守恒定律得:
m2v2-m1v1=m1v′-m2v′,
代入数据得:v′=4.5m/s,
对m1由动能定理得:W=m1v′2-
m1v12,
代入数据得:W=600J;
所以,做功范围为:16.8J≤W≤600J;
答:小孩对m1做功的范围是:16.8J≤W≤600J.
(2016春•龙岩校级月考)如图所示,倾角为θ=30°的斜面固定在水平面上,斜面底端有一挡板与之垂直,同种材料制成的可看为质点的小物块A、B、C,其质量分别为m、2m、2m,物块C静止在物块B与挡板之间某一位置.小物块A、B靠在一起,其间夹有少量炸药,一起以v0=4m/s的速度沿斜面匀速下滑,当A、B与挡板距离为L=1.75m时炸药爆炸,炸药爆炸后A的速度恰好变为零,随后小物块B沿斜面向下运动并与小物块C发生弹性碰撞,接着物块C与挡板也发生弹性碰撞.碰后物块C沿斜面上滑,最后物块B与A碰撞并粘成一体.取g=10m/s2,求物块B与A刚碰撞后的速度大小v共.
正确答案
解:设沿轨道向下为正方向,爆炸瞬间由于内力远远大于外力,AB组成的系统动量守恒,
故有(m+2m)v0=2mv1,解得v1=6m/s,方向沿斜面向下,
由于B和C质量相等,B与C之间发生弹性碰撞,故发生速度交换,碰撞过程能量没有损失,而C与挡板之间也是发生弹性碰撞,能量没有损失,C上滑与B再次碰撞过程中,仍然发生弹性碰撞,没有能量损失,故从B与A分离到B与A再次碰撞过程,等效与B以v1匀速下滑,然后与挡板发生弹性碰撞,再沿斜面减速上升,与A发生碰撞时速度为v2,
过程中根据动能定理可得:
,
A与B碰撞过程中,动量守恒,故有 2mv2=(2m+m)v共
联立解得:,负号表示沿斜面向上.
答:物块B与A刚碰撞后的速度大小为.
解析
解:设沿轨道向下为正方向,爆炸瞬间由于内力远远大于外力,AB组成的系统动量守恒,
故有(m+2m)v0=2mv1,解得v1=6m/s,方向沿斜面向下,
由于B和C质量相等,B与C之间发生弹性碰撞,故发生速度交换,碰撞过程能量没有损失,而C与挡板之间也是发生弹性碰撞,能量没有损失,C上滑与B再次碰撞过程中,仍然发生弹性碰撞,没有能量损失,故从B与A分离到B与A再次碰撞过程,等效与B以v1匀速下滑,然后与挡板发生弹性碰撞,再沿斜面减速上升,与A发生碰撞时速度为v2,
过程中根据动能定理可得:
,
A与B碰撞过程中,动量守恒,故有 2mv2=(2m+m)v共
联立解得:,负号表示沿斜面向上.
答:物块B与A刚碰撞后的速度大小为.
质量为2kg的平板车Q上表面水平,原来静止在光滑水平面上,平板车左端静止着一块质量为2kg的物体P,一颗质量为0.01kg的子弹以700m/s的速度水平瞬间射穿P后,速度变为100m/s,若P、Q之间的动摩擦因数为0.5,则:
(1)子弹打穿P后,物体P的速度多大?
(2)若最终P没有从小车上掉下来,小车至少多长?
正确答案
解:(1)以子弹与P组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1=mpvp+m1v2,
代入数据得:vp=3m/s;
(2)以P、Q组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以P的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mpvp=(mp+mQ)v,
代入数据得:v=1.5m/s,
由能量守恒定律得:mpvp2=
(mp+mQ)v2+μmpgL,
解得:L=0.45m;
答:(1)子弹打穿P后,物体P的速度为3m/s;
(2)若最终P没有从小车上掉下来,小车至少0.45m.
解析
解:(1)以子弹与P组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1=mpvp+m1v2,
代入数据得:vp=3m/s;
(2)以P、Q组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以P的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mpvp=(mp+mQ)v,
代入数据得:v=1.5m/s,
由能量守恒定律得:mpvp2=
(mp+mQ)v2+μmpgL,
解得:L=0.45m;
答:(1)子弹打穿P后,物体P的速度为3m/s;
(2)若最终P没有从小车上掉下来,小车至少0.45m.
如图所示,一质量为m的小球沿光滑的水平面以速度v冲上一个静止在水平地面上的质量为2m的曲面体,曲面体的曲面部分为
圆弧并且和水平面相切.当小球从曲面体再次滑到水平面的瞬间,其速度为( )
正确答案
解析
解:小球在曲面体上滑动的过程中,小球和曲面体组成的系统,由水平方向动量守恒和机械能守恒得:
mv=mv1+2mv2
=
+
联立得:v1==-
故选B
如图所示,木块A和B质量均为2kg,置于光滑水平面上,B与一轻质弹簧一端相连,弹簧另一端固定在竖直挡板上,当A以4m/s速度向B撞击时,由于有橡皮泥而使A、B粘在一起运动,那么弹簧被压缩到最短时,具有的弹性势能大小为( )
正确答案
解析
解:对于木块A和B碰撞过程,两木块组成的系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得:
mvA=2mv;
得 v=0.5vA=2m/s
弹簧被压缩到最短时,具有的弹性势能大小为 Ep==2×22J=8J
故选:B.
装有炮弹的大炮总质量为M,炮弹的质量为m,炮筒水平放置,炮弹水平射出时相对炮口的速度为v0,则炮车后退的速度大小为( )
正确答案
解析
解:炮弹离开炮口时,炮弹和炮车在水平方向受到的外力相对于内力可忽略不计,则系统在水平方向动量守恒.取炮车后退的方向为正,对炮弹和炮车组成系统为研究,根据水平方向动量守恒有:
(M-m)v′-mv0=0
解得炮车后退的速度大小:v′=
故选:C
(2015•福建模拟)如图所示,一质量为M,长为l的长方形木板B放在光滑的水平面上,其中端放一质量为m的小木块A,m<M.现以地面为参照系,给A和B以大小相等,方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离B板.则它们最后的速度大小和方向为( )
正确答案
解析
解:A刚好没有滑离B板时,VA=VB=V,A在B的最左端,设向右为正方向,则有:
MV0-mV0=(M+m)V
解得:,
因m<M,则V>0,说明共同速度方向向右,方向与B初速度方向一致.
故选:C
如图,内壁光滑的半径为R的圆形轨道,固定在竖直平面内,质量为m1的小球静止在轨道最低点,另一质量为m2的小球(两小球均可视为质点)从内壁上与圆心0等高处由静止释放,到最低点时与m1发生正碰并结合为一整体P,整体P能上升到与C处,OC与竖直夹角为37°.求
(1)整体P在最低点处的速度大小.
(2)m2和m1的比值.
正确答案
解:(1)P从B运动到C过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
(m1+m2)v2=(m1+m2)gR(1-cos37°),解得:v=
;
(2)m2从A运动到B的过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得:m2gR=m2v02,
两球碰撞过程系统动量守恒,以水平向右为正方向,
由动量守恒定律得:m2v0=(m1+m2)v,解得:=
-1;
答:(1)整体P在最低点处的速度大小为.
(2)m2和m1的比值为-1.
解析
解:(1)P从B运动到C过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
(m1+m2)v2=(m1+m2)gR(1-cos37°),解得:v=
;
(2)m2从A运动到B的过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得:m2gR=m2v02,
两球碰撞过程系统动量守恒,以水平向右为正方向,
由动量守恒定律得:m2v0=(m1+m2)v,解得:=
-1;
答:(1)整体P在最低点处的速度大小为.
(2)m2和m1的比值为-1.
如图所示,在光滑水平桌面上放着长为L质量为M的方木块,今有A、B两颗子弹沿同一水平直线分别以vA、vB从方木块的两侧同时射入.A、B在木块中嵌入的深度分别为dA、dB,且dA>dB,(dA+dB)<L,而木块却一直保持静止,则可判断A、B子弹入射前( )
正确答案
解析
解:B、子弹A、B从木块两侧同时射入木块,木块始终保持静止,分析可知,两子弹对木块的推力大小相等,方向相反,子弹在木块中运动时间必定相等,否则木块就会运动.设两子弹所受的阻力大小均为f,由动能定理得:对A子弹:-fdA=0-EkA,解得:EkA=fdA,
对B子弹:-fdB=0-EkB,解得:EkB=fdB,由于dA>dB,则子弹入射时的初动能:EkA>EkB,故B错误;
C、两子弹和木块组成的系统动量守恒,开始系统的总动量为零,则子弹A的动量大小等于子弹B的动量大小,故C错误,D正确;
A、由动量与动能的关系:P=mv=,
=
,而EkA>EkB,则得到mA<mB,
由动能的计算公式得:Ek=mv2,得到初速度vA>vB,故A正确;
故选:AD.
质量为M的木块在光滑的水平面上以速度v1向右运动,质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块(子弹留在木块内).要使木块停下来,必须发射子弹的数目为______.
正确答案
解析
解:对所有子弹和木块组成的系统研究,根据动量守恒定律得,
Mv1-Nmv2=0
解得N=.
故答案为:.
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