- 动量守恒定律
- 共6204题
甲、乙两个物体静止在光滑的水平桌面上,m甲>m乙,当甲物体获得某一速度后与静止的乙物体发生弹性正碰,碰撞后,系统的总动量______(选填“减小”、“增大”或“不变”),甲的速度______乙的速度(选填“大于”、“小于”或“等于”).
正确答案
不变
小于
解析
解:两物体组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,碰撞后系统总动量不变;设甲的初速度为v0,以甲的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m甲v0=m甲v甲+m乙v乙---①
物体发生弹性碰撞,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
m甲v02=
m甲v甲2+
m乙v乙2---------②
解得:v甲=,v乙=
,已知:m甲>m乙,则v甲<v乙;
故答案为:不变,小于.
长木板A放在光滑的水平面上,质量为m的小物体B以水平初速v0滑上A的上表面,它们的v-t图象如图所示,则根据图中的信息(图中所标注的物理量均为已知量)可以求得( )
正确答案
解析
解:A、由图象的斜率表示加速度求出长木板的加速度为aA=,物块的加速度aB=
,根据牛顿第二定律得:f=MaA,f=maB,解得:M=
,A板获得的动能EkA=
Mv12=
mv1(v0-v1),故A正确;
B、系统损失的机械能等于摩擦力所做的功,由图象与坐标轴围成的面积表示位移可以求出B相对A运动的位移x=v0t1,故Wf=fx=
mv0(v0-v1),故B正确;
C、根据题意只能求出AB的相对位移,不知道B最终停在哪里,无法求出木板的长度,故C错误;
D、由牛顿第二定律可知,摩擦力:f=maB=m,而f=μmg,解得:μ=
,故D正确;
故选:ABD.
如图所示,水平面上有两个木块的质量分别为m1、m2,且m2=2m1.开始两木块之间有一根用轻绳缚住的压缩轻弹簧,烧断细绳后,两木块分别向左右运动.若两木块m1和m2与水平面间的动摩擦因数为μ1、μ2且μ1=2μ2,则在弹簧伸长的过程中,两木块( )
正确答案
解析
解:以两木块及弹簧为研究对象,绳断开后,弹簧将对两木块有推力作用,这可以看成是内力;
水平面对两木块有方向相反的滑动摩擦力,且F1=μ1m1g,F2=μ2m2g,系统所受合外力F合=μ1m1g-μ2m2g=0,系统动量守恒;
设弹簧伸长过程中某一时刻,两木块速度大小分别为v1、v2,以向右为正方向,由动量守恒定律得:-m1v1+m2v2=0,即m1v1=m2v2,
A、两物体的动量大小之比为1:1,故A错误.
B、两物体的速度大小之比:=
=
,故B正确.
C、两木块通过的路程之比:=
=
=
×
=
,故C正确,D错误.
故选:BC.
A、B两船的质量均为M,都静止在平静的水面上,现A船中质量为的人,每次均以相对于地面的水平速度υ从A船跳到B船,再从B船跳到A船…经过n次跳跃后(水的阻力不计),关于两船的动量、速度的大小之比有( )
正确答案
解析
解:A、人在跳跃过程中总动量守恒,总动量等于0,所以A、B两船(包括人)的动量大小之比总是1:1,因为质量不等,则速度大小之比不为1:1.故A正确,B错误;
C、若n为奇数,人在B船上,则0=MvA-(M+)vB
解得:.故C正确;
D、若n为偶数,则 0=MvB-(M+)vA
解得:.故D错误.
故选:AC.
静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×106m/s的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(
He),它的速度大小是8×106m/s,方向与反应前的中子速度方向相同.
(1)写出此核反应的方程式
(2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小和方向.
正确答案
解:①根据电荷数守恒、质量数守恒得,Li+
n→
H+
He
②中子、未知核和He质量分别为m、3m和4m,未知核的速度为v2,对心正碰,
由动量守恒定律得:mv0=4mv1+3mv2
解出v2=-8.1×106m/s,方向与v0相反.
答:①核反应方程式Li+
n→
H+
He.
②未知粒子X的速度大小为8.1×106m/s,方向与v0相反.
解析
解:①根据电荷数守恒、质量数守恒得,Li+
n→
H+
He
②中子、未知核和He质量分别为m、3m和4m,未知核的速度为v2,对心正碰,
由动量守恒定律得:mv0=4mv1+3mv2
解出v2=-8.1×106m/s,方向与v0相反.
答:①核反应方程式Li+
n→
H+
He.
②未知粒子X的速度大小为8.1×106m/s,方向与v0相反.
如图甲,质量M=0.99kg的小木块静止放置在高h=0.8m的平台,小木块距平台右边缘d=2m,质量m=0.01kg的子弹沿水平方向射入小木块,留在其中一起向右运动,小木块和子弹作用时间极短,可忽略不计,一起向右运动的v2-s图象如图乙.最后,小木块从平台边缘飞出落在距平台右侧水平距离x=0.8m的地面上,g取10m/s2,求:
(1)小木块从平台边缘飞出的速度;
(2)小木块平台运动过程中产生的热量;
(3)子弹射入小木块前的速度.
正确答案
解:(1)小木块从平台滑出后做平抛运动,则
h=,得 t=
=0.4s
木块飞出时的速度:v2==4m/s
(2)因为小木块在平台上滑动过程中做匀减速运动,根据-
=-2aS得:
v2-S图象的斜率 k=-2a=m/s2=-6m/s2;
小木块在平台上滑动的加速度大小:a=3m/s2
根据牛顿第二定律,摩擦力 f=(M+m)a=(0.99+0.01)×3N=3N
根据能量守恒定律,得小木块在滑动过程中产生的热量:Q=fS=3×2J=6J
(3)由图象可得 =
小木块刚开始滑动时的速度为 v1=4m/s
子弹射入木块的过程中,根据动量守恒定律得:mv0=(M+m)v1
解得:v0=400m/s
答:
(1)小木块滑出时的速度为2m/s;
(2)小木块在滑动过程中产生的热量为6J;
(3)子弹射入小木块前的速度为400m/s.
解析
解:(1)小木块从平台滑出后做平抛运动,则
h=,得 t=
=0.4s
木块飞出时的速度:v2==4m/s
(2)因为小木块在平台上滑动过程中做匀减速运动,根据-
=-2aS得:
v2-S图象的斜率 k=-2a=m/s2=-6m/s2;
小木块在平台上滑动的加速度大小:a=3m/s2
根据牛顿第二定律,摩擦力 f=(M+m)a=(0.99+0.01)×3N=3N
根据能量守恒定律,得小木块在滑动过程中产生的热量:Q=fS=3×2J=6J
(3)由图象可得 =
小木块刚开始滑动时的速度为 v1=4m/s
子弹射入木块的过程中,根据动量守恒定律得:mv0=(M+m)v1
解得:v0=400m/s
答:
(1)小木块滑出时的速度为2m/s;
(2)小木块在滑动过程中产生的热量为6J;
(3)子弹射入小木块前的速度为400m/s.
如图所示,一质量m1=1kg,半径R=0.8m的光滑四分之一圆弧滑槽AB,固定于光滑水平台面上,现有可视为质点的滑块m2=15kg,从滑槽顶端A点静止释放,到达底端B后滑上与水平台面等高的水平传送带CD,传送带固定不转动时,滑块恰能到达D端,已知传送带CD的长L=4m,g取10m/s2.
(1)滑块滑到圆弧底端B点时对滑槽的压力多大?滑块从C到D需要多长时间?
(2)如果滑槽不固定,滑块滑到圆弧底端B时的速度多大?
(3)如果滑槽不固定,如果滑槽不固定,为使滑块从C到D历时与第一问相同,传送带应以多大的速度匀速转动?(答案可用根号表示)
正确答案
解:(1)滑块到达B端时速度vB,由动能定理可得: ①
解得 vB=4m/s
由牛顿第二定律可得,滑槽在B点对滑块的支持力FN,得
②
解得 FN=450N
由牛顿第三定律可得: ③
滑块由C到D,有: ④
⑤
解得a=2m/s2,t=2s
(2)以m1、m2组成的系统为研究对象,当m2滑到水平台面时m1、m2的速度的分别为v1.v2
取水平向左为正方向,在水平方向由动量守恒定律可得m1v1-m2v2=0 ⑥
由机械能守恒定律可得 ⑦
联立解得 v2=1m/s
(3)设传送带速度为,滑块在传送带上加速时间t1
则 ⑧
⑨
解得或
(舍弃)
答:
(1)滑块滑到圆弧底端B点时对滑槽的压力为450N,滑块从C到D需要2s时间.
(2)如果滑槽不固定,滑块滑到圆弧底端B时的速度为1m/s.
(3)为使滑块从C到D历时与第一问相同,传送带应以 5-2 m/s的速度匀速转动.
解析
解:(1)滑块到达B端时速度vB,由动能定理可得: ①
解得 vB=4m/s
由牛顿第二定律可得,滑槽在B点对滑块的支持力FN,得
②
解得 FN=450N
由牛顿第三定律可得: ③
滑块由C到D,有: ④
⑤
解得a=2m/s2,t=2s
(2)以m1、m2组成的系统为研究对象,当m2滑到水平台面时m1、m2的速度的分别为v1.v2
取水平向左为正方向,在水平方向由动量守恒定律可得m1v1-m2v2=0 ⑥
由机械能守恒定律可得 ⑦
联立解得 v2=1m/s
(3)设传送带速度为,滑块在传送带上加速时间t1
则 ⑧
⑨
解得或
(舍弃)
答:
(1)滑块滑到圆弧底端B点时对滑槽的压力为450N,滑块从C到D需要2s时间.
(2)如果滑槽不固定,滑块滑到圆弧底端B时的速度为1m/s.
(3)为使滑块从C到D历时与第一问相同,传送带应以 5-2 m/s的速度匀速转动.
如图所示,在光滑的水平面上,质量为4m、长为L的木板右端紧靠竖直墙壁,与墙壁不粘连;质量为m的小滑块(可视为质点)以水平速度v0滑到木板左端,滑到木板右端时速度恰好为零;现小滑块以水平速度v滑上木板左端,滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞,以原速率弹回,刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下,求
的值.
正确答案
解:小滑块以水平速度0右滑时,有:
小滑块以速度滑上木板到运动至碰墙时速度为1,则有:
滑块与墙碰后至向左运动到木板左端,滑块与木板组成 的系统在水平方向的动量守恒,选取向左为正方向、木板的共同速度为2,
则有 mv1=(m+4m)v2
由总能量守恒可得:
上述四式联立,解得
答:物块刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下应满足.
解析
解:小滑块以水平速度0右滑时,有:
小滑块以速度滑上木板到运动至碰墙时速度为1,则有:
滑块与墙碰后至向左运动到木板左端,滑块与木板组成 的系统在水平方向的动量守恒,选取向左为正方向、木板的共同速度为2,
则有 mv1=(m+4m)v2
由总能量守恒可得:
上述四式联立,解得
答:物块刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下应满足.
(2015春•邯郸校级月考)如图所示,光滑水平面上,质量为2m的小球B连接着轻质弹簧,处于静止;质量为m的小球A以初速度v0向右匀速运动,接着逐渐压缩弹簧并使B运动,过一段时间,A与弹簧分离,设小球A、B与弹簧相互作用过程中无机械能损失,弹簧始终处于弹性限度以内.求当弹簧被压缩到最短时,
①小球A的速度是多少?
②弹簧的弹性势能E?
正确答案
解:当A球与弹簧接触以后,在弹力作用下减速运动,而B球在弹力作用下加速运动,弹簧势能增加,当A、B速度相同时,弹簧的势能最大.
设A、B的共同速度为v,弹簧的最大势能为E,则:
A、B系统动量守恒,有mv0=(m+2m)v
由机械能守恒:
联立两式得
答:①小球A的速度是;
②弹簧的弹性势能E为
解析
解:当A球与弹簧接触以后,在弹力作用下减速运动,而B球在弹力作用下加速运动,弹簧势能增加,当A、B速度相同时,弹簧的势能最大.
设A、B的共同速度为v,弹簧的最大势能为E,则:
A、B系统动量守恒,有mv0=(m+2m)v
由机械能守恒:
联立两式得
答:①小球A的速度是;
②弹簧的弹性势能E为
如图所示,光滑水平面上,轻弹簧两端分别拴住质量均为m的小物块A和B,B物块靠着竖直墙壁.今用水平外力缓慢推A,使A、B间弹簧压缩,当压缩到弹簧的弹性势能为E时撤去此水平外力,让A和B在水平面上运动.求:
①当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小;
②当B离开墙壁以后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值.
正确答案
解析
解:①当B离开墙壁时,A的速度为v0,
由机械能守恒有:mv02=E,
解得 v0=,
以后运动中,当弹簧弹性势能最大时,弹簧达到最大程度时,A、B速度相等,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
2mv=mv0,v=;
②当两者速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,由机械能守恒定律得:Ep=mv02-
2mv2,
解得:Ep=E;
答:①当弹簧达到最大长度时A、B的速度大小为;
②当B离开墙壁以后的运动过程中,弹簧弹性势能的最大值为E.
扫码查看完整答案与解析