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题型:简答题
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简答题

如图所示,在水平地面上有一高 H=0.8m、半径 r=0.6m的光滑水平圆台,在圆台正中央的O点用长0.6m的轻绳系着一个质量m1=0.03kg的小球,在O点正上方高h=0.06m的O点,用轻绳系着一个质量m2=0.02kg的物块,绳子伸直时,物块正好静止在圆台边缘.现沿圆周切线方向给小球v0=8m/s的初速度,小球与物块碰撞后以v1=2m/s的速度继续前进,忽略空气阻力及小球和物块的大小,g=10m/s2

(1)试求小球与物块碰撞时对物块做的功W;

(2)若碰撞后瞬间系小球的轻绳断裂,求小球落地点 P 到圆台下边缘的距离S1

(3)若系物块的轻绳强度足够大,而系小球的轻绳能承受的最大拉力 T=5N,不计碰撞时对绳子拉力的冲击,试通过计算说明,小球与物块是否会在圆台上发生第二次碰撞.

正确答案

解:(1)小球与物块碰撞时,由动量守恒可知:

m1v0=m1v1+m2v2

解得v2=9.0m/s;

对物块由动能定理可知:W=-0

解得:W=0.8J;

(2)H=gt2

水平位移x=v1t

S=-r

得S=0.4m;

(3)物体达到脱离圆台的临界时,受力如图所示;

由牛顿第二定律可知:

m2gtanθ=m2

tanθ==10;

解得vm=<9m/s

故碰后的速度大于最大临界速度,故物体会离开台面,不会发生第二次碰撞;

答:(1)小球与物块碰撞时对物块做的功W为0.8J;(2)水平位移为0.4m;(3)物体离开台面,不会发生第二次碰撞.

解析

解:(1)小球与物块碰撞时,由动量守恒可知:

m1v0=m1v1+m2v2

解得v2=9.0m/s;

对物块由动能定理可知:W=-0

解得:W=0.8J;

(2)H=gt2

水平位移x=v1t

S=-r

得S=0.4m;

(3)物体达到脱离圆台的临界时,受力如图所示;

由牛顿第二定律可知:

m2gtanθ=m2

tanθ==10;

解得vm=<9m/s

故碰后的速度大于最大临界速度,故物体会离开台面,不会发生第二次碰撞;

答:(1)小球与物块碰撞时对物块做的功W为0.8J;(2)水平位移为0.4m;(3)物体离开台面,不会发生第二次碰撞.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,两个完全相同的小球A、B用等长的细线悬于O点,线长L.若将A由图示位置静止释放,则B球被碰后第一次速度为零时的高度可能是(  )

   ②     ③  ④

A①②④

B②③④

C①②③

D①②③④

正确答案

C

解析

解:A球到达最低点时,设其动能为:EkA,由动能定理得:

  EkA=mgL(1-cos60°)=mgL

若A、B间发生的是弹性碰撞,则B获得动能最大为EkA,上升的最大高度和A释放点相同:

即为:L(1-coθ)=

若A、B间发生的是完全非弹性碰撞(就是两个小球粘在一起):设共同达到的速度为v′:

由动量守恒:mv=2mv′

得:v′=

则B获得动能为EkA,由动能定理得:

 mgh=×mgL

得 h=

若碰撞介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间:上升的高度就介于 之间.

综上所述:B上升的高度取值范围是:≤h≤.故C正确.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

有一只小船停在静水中,船上一人从船头走到船尾.如果人的质量m=60kg,船的质量M=120kg,船长为L=3m,则船在水中移动的距离是(水的阻力不计)(  )

A0

B1m

C2m

D无法确定

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,船向右退,有mv=MV.

人从船头走到船尾,设船后退的位移大小为x,则人相对于岸的位移大小为L-x.

由 m=M

解得,x===1m;

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,足够长的木板A和物块C置于同一光滑水平轨道上,物块B置于A的左端,A、B、C的质量分别为m、2m和3m,已知A、B一起以v0的速度向右运动,滑块C向左运动,A、C碰后连成一体,最终A、B、C都静止,求:

(1)C与A碰撞前的速度大小

(2)A、C碰撞过程中C对A到冲量的大小.

正确答案

解:(1)已知A、B一起以v0的速度向右运动,滑块C向左运动,A、C碰后连成一体,最终A、B、C都静止,

规定向右为正方向,根据系统动量守恒定律得

(m+2m)v0+(-3mvC)=0

vC=v0

(2)A、C碰撞后,A、C碰后连成一体,

规定向右为正方向,根据系统动量守恒定律得

2mv0+(-3mvC)=(2m+3m)v′

v′=-v0

根据动量定理得A、C碰撞过程中C对A的冲量的大小I=m(v0 +v0)=mv0

答:(1)C与A碰撞前的速度大小是v0

(2)A、C碰撞过程中C对A的冲量的大小是mv0

解析

解:(1)已知A、B一起以v0的速度向右运动,滑块C向左运动,A、C碰后连成一体,最终A、B、C都静止,

规定向右为正方向,根据系统动量守恒定律得

(m+2m)v0+(-3mvC)=0

vC=v0

(2)A、C碰撞后,A、C碰后连成一体,

规定向右为正方向,根据系统动量守恒定律得

2mv0+(-3mvC)=(2m+3m)v′

v′=-v0

根据动量定理得A、C碰撞过程中C对A的冲量的大小I=m(v0 +v0)=mv0

答:(1)C与A碰撞前的速度大小是v0

(2)A、C碰撞过程中C对A的冲量的大小是mv0

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题型:简答题
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简答题

如图所示,光滑水平地面上质量为2kg的小车B长2m、高0.2m.正以4m/s的速度向左匀速运动,现将质量为1kg的滑块A轻放在小车B上面的最左端,经过一段时间后滑块A从小车B右端脱离,最终落在水平地面上,已知A、B间动摩擦因数为0.2,g取10m/s2,滑块A可看做质点,试求:

(1)A在B 上滑动时,A、B的加速度大小;

(2)A在B上滑动的时间;

(3)A着地时刻与B右端的距离‘

正确答案

解:(1)由牛顿第二定律得:

对A:μmAg=mAaA,代入数据解得:aA=2m/s2

对B:μmAg=mBaB,代入数据解得:aB=1m/s2

(2)A、B系统动量守恒,以向左为正方向,

由动量守恒定律得:mBv0=mAvA+mBvB

由能量时候定律得:mBv02=mAvA2+mBvB2+μmAgL,

代入数据解得:vA=m/s,vB=m/s  (vA=4m/s,vB=2m/s  不合题意舍去),

对A,由动量定理得:mAvA=μmAgt,代入数据解得:t=s;

(3)A离开B后做平抛运动,B做匀速直线运动,

对A:h=gt′2,代入数据解得:t′=0.2s,

A落地时与B右端的距离:d=(vB-vA)t=(-)×0.2=0.4m;

答:(1)A在B 上滑动时,A、B的加速度大小分别为2m/s2、1m/s2

(2)A在B上滑动的时间为s;

(3)A着地时刻与B右端的距离为0.4m.

解析

解:(1)由牛顿第二定律得:

对A:μmAg=mAaA,代入数据解得:aA=2m/s2

对B:μmAg=mBaB,代入数据解得:aB=1m/s2

(2)A、B系统动量守恒,以向左为正方向,

由动量守恒定律得:mBv0=mAvA+mBvB

由能量时候定律得:mBv02=mAvA2+mBvB2+μmAgL,

代入数据解得:vA=m/s,vB=m/s  (vA=4m/s,vB=2m/s  不合题意舍去),

对A,由动量定理得:mAvA=μmAgt,代入数据解得:t=s;

(3)A离开B后做平抛运动,B做匀速直线运动,

对A:h=gt′2,代入数据解得:t′=0.2s,

A落地时与B右端的距离:d=(vB-vA)t=(-)×0.2=0.4m;

答:(1)A在B 上滑动时,A、B的加速度大小分别为2m/s2、1m/s2

(2)A在B上滑动的时间为s;

(3)A着地时刻与B右端的距离为0.4m.

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题型: 单选题
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单选题

A、B两条船静止在水面上,它们的质量均为M.质量为的人以对地速度v从A船跳上B船,再从B船跳回A船,经过几次后人停在B船上.不计水的阻力,则(  )

AA、B两船速度均为零

BvA:vB=1:1

CvA:vB=3:2

DvA:vB=2:3

正确答案

C

解析

解:以两船及人组成的系统为研究对象,系统在水平方向上所受合外力为零,系统动量守恒,以人的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:

-MvA+(M+)vB=0,

解得:vA:vB=3:2;

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量M=8kg的长木板B和质量m=2kg的小物体A(可视为质点)以相同的速度v0=5m/s沿光滑水平面向右运动,已知A、B间的动摩擦因数μ=0.2,B的右端有一固定的竖直挡板,B与竖直挡板的碰撞时间极短,B碰后以原速率返回(设B板足够长),A由于惯性继续向右运动,直到两者速度再次相同(取g=10m/s2

求:

(1)碰后A、B再次稳定后的共同速度;

(2)碰后到A、B速度不再发生变化的瞬间,B板与竖直挡板的距离;

(3)若碰后A没从B上掉下来,则B的长度至少多长?

正确答案

解:(1)以A、B组成的系统为研究对象,B与挡板碰撞后到A、B两者速度相等过程中,系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:

Mv0-mv0=(M+m)v,

代入数据解得:v=3m/s;

(2)B与挡板碰撞后到A、B相对静止过程中,对B,由动能定理得:

-μmgsB=Mv2-Mv02

代入数据解得:sB=16m;

(3)碰后A没从B上掉下来,设B的长度至少为L,对A、B组成的系统,由能量守恒定律得:

μmgL=Mv02+mv02-Mv2-mM02

代入数据解得:L=20m.

答:(1)碰后A、B再次稳定后的共同速度为3m/s;

(2)碰后到A、B速度不再发生变化的瞬间,B板与竖直挡板的距离16m;

(3)若碰后A没从B上掉下来,则B的长度至少长20m.

解析

解:(1)以A、B组成的系统为研究对象,B与挡板碰撞后到A、B两者速度相等过程中,系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:

Mv0-mv0=(M+m)v,

代入数据解得:v=3m/s;

(2)B与挡板碰撞后到A、B相对静止过程中,对B,由动能定理得:

-μmgsB=Mv2-Mv02

代入数据解得:sB=16m;

(3)碰后A没从B上掉下来,设B的长度至少为L,对A、B组成的系统,由能量守恒定律得:

μmgL=Mv02+mv02-Mv2-mM02

代入数据解得:L=20m.

答:(1)碰后A、B再次稳定后的共同速度为3m/s;

(2)碰后到A、B速度不再发生变化的瞬间,B板与竖直挡板的距离16m;

(3)若碰后A没从B上掉下来,则B的长度至少长20m.

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题型:填空题
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填空题

具有某一速率v0的子弹(不计重力)恰好能射穿某一块固定木板,若有速度为2v0的子弹,则能垂直穿过______块叠放在一起的完全相同的固定木板.

正确答案

4

解析

解:子弹以速度v0运动时,恰能水平穿透一块固定的木板,设木板对子弹的阻力是f.

根据动能定理有:

-fd=0-m

设子弹的速度为2v0时,穿过的木板数为n,则根据动能定理有:

-nfd=0-m(2v02

联立两式得:n=4

故答案为:4.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,物块质量m=3kg,以速度v=2m/s水平滑上一静止的平板车,平板车质量M=12kg,物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2,其他摩擦不计(g取10m/s2),求:

(1)物块相对平板车静止时物块的速度;

(2)要使物块在平板车上不滑下,平板车至少多长.

正确答案

解:(1)物块与平板车组成的系统动量守恒,以物块与普遍车组成的系统为研究对象,以物块的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv=(M+m)v′,

代入数据解得:v′=0.4m/s;

(2)对物块由动量定理得:-μmgt=mv′-mv,

代入数据解得:t=0.8s;

物块在平板车上做匀减速直线运动,平板车做匀加速直线运动,由匀变速运动的平均速度公式,

对物块:s1=t,

对平板车:s2=t,

物块在平板车上滑行的距离:△s=s1-s2

代入数据解得:△s=0.8s,

要使物块在平板车上不滑下,平板车至少长0.8m.

答:(1)物块相对平板车静止时物块的速度为0.4m/s;

(2)要使物块在平板车上不滑下,平板车至少长0.8m.

解析

解:(1)物块与平板车组成的系统动量守恒,以物块与普遍车组成的系统为研究对象,以物块的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv=(M+m)v′,

代入数据解得:v′=0.4m/s;

(2)对物块由动量定理得:-μmgt=mv′-mv,

代入数据解得:t=0.8s;

物块在平板车上做匀减速直线运动,平板车做匀加速直线运动,由匀变速运动的平均速度公式,

对物块:s1=t,

对平板车:s2=t,

物块在平板车上滑行的距离:△s=s1-s2

代入数据解得:△s=0.8s,

要使物块在平板车上不滑下,平板车至少长0.8m.

答:(1)物块相对平板车静止时物块的速度为0.4m/s;

(2)要使物块在平板车上不滑下,平板车至少长0.8m.

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题型:简答题
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简答题

一质量为M的长木板,静止在光滑水平桌面上,一质量为m的小滑块以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板,滑块刚离开木板时的速度为,如图所示,若把此木板固定在水平桌面上,其他条件相同,求滑块离开木板时的速度v.

正确答案

解:设第一次滑块离开时木板速度为v,以向由为正方向,

由系统的动量守恒得:mvo=m•+Mv′,

解得:v=

设滑块与木板间摩擦力为f,木板长L,滑行距离s,如图,

由动能定理对木板:fs=Mv′2   

对滑块:-f(s+L)=m(2-mv02

当板固定时:fL=mv02-mv2

解得:v‘=

答:滑块离开木板时的速度v'为

解析

解:设第一次滑块离开时木板速度为v,以向由为正方向,

由系统的动量守恒得:mvo=m•+Mv′,

解得:v=

设滑块与木板间摩擦力为f,木板长L,滑行距离s,如图,

由动能定理对木板:fs=Mv′2   

对滑块:-f(s+L)=m(2-mv02

当板固定时:fL=mv02-mv2

解得:v‘=

答:滑块离开木板时的速度v'为

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