- 动量守恒定律
- 共6204题
小船以速率V向东行驶,若在小船上分别以相对于地面的速率u向东向西水平抛出两个等质量的物体,则小船的速率( )
正确答案
解析
解:设船的质量为M,两物体的质量为m,抛出物体后,船的速度为v,选向东的方向为正方向,则相对于地面的速率u向东抛出一个物体,在抛出物体的过程中,水平方向上合力为零,动量守恒,由动量守恒定律有:
(M+2m)V=(M+m)v+mu…①
设相对于地面的速率u向西水平抛出物体后,船的速度为v′,选向东的方向为正方向,由动量守恒定律有:
(M+m)v=Mv′-mu…②
①②联立解得:v′=>V,所以小船的速率会增大,选项A正确.BCD错误.
故选:A
静止的氮核被速度为v0的中子
击中生成碳核
和另一种原子核甲,已知
与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致,碰后碳核
与甲核的动量之比为l:1.
(1)写出核反应方程式.
(2)求与甲核的速度各是多大?
正确答案
解:(1)根据质量数与核电荷数守恒可知,
甲核的核电荷数是1,质量数是3,甲核是氚核,
核反应方程式为:N+
n→
C+
H;
(2)设中子质量为m0,C核质量mC,甲核质量为m甲,
由动量守恒得:m0v0=mC vC+m甲v甲,
即:m0v0=12 m0 vC+3m0v甲,
又因为C与甲核动量比为1:l,
所以m0 vC=m甲v甲,
即12 m0 vC=3 m0v甲,
联立以上两个方程,得:vC=,v甲=
.
答:(1)核反应方程式是:N+
n→
C+
H;
(2)的速度是
,甲核的速度是
.
解析
解:(1)根据质量数与核电荷数守恒可知,
甲核的核电荷数是1,质量数是3,甲核是氚核,
核反应方程式为:N+
n→
C+
H;
(2)设中子质量为m0,C核质量mC,甲核质量为m甲,
由动量守恒得:m0v0=mC vC+m甲v甲,
即:m0v0=12 m0 vC+3m0v甲,
又因为C与甲核动量比为1:l,
所以m0 vC=m甲v甲,
即12 m0 vC=3 m0v甲,
联立以上两个方程,得:vC=,v甲=
.
答:(1)核反应方程式是:N+
n→
C+
H;
(2)的速度是
,甲核的速度是
.
一个静止的质量为m′的原子核、由于不稳定,当它放射出一个质量为m,速度为v的粒子后,剩余部分获得的反冲速度大小为( )
正确答案
解析
解:规定后质量为m的粒子的速度方向为正,根据动量守恒定律研究整个原子核:
0=mv+(m′-m)v′
得:v′=-
即剩余部分获得的反冲速度大小为,方向与规定正方向相反;
故选:C.
如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M=8kg的平板小车,车上有一个质量m=1.9kg的木块,木块距小车左端6m(木块可视为质点),车与木块一起以v=1m/s的速度水平向右匀速行驶.一颗质量m0=0.1kg的子弹以v0=179m/s的初速度水平向左飞来,瞬间击中木块并留在其中,最终木块刚好不从车上掉下来.
求(1)子弹射入木块后的共同速度为v1;
(2)木块与平板之间的动摩擦因数μ(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)子弹击中木块过程中,子弹与木块组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m0v0-mv=(m0+m)v1,
代入数据解得木块的最大速度为:v1=8v=8m/s;
(2)以子弹、木块、小车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:
(m0+m)v1-Mv=(m0+m+M)v2,
由能量守恒定律得:μ(m0+m)gL=(m0+m)v12-
(m0+m+M)v22,
联立解得:μ=0.54
答:(1)在整个过程中,木块的最大速度为8m/s;
(2)木块与平板小车之间的动摩擦因数为0.54
解析
解:(1)子弹击中木块过程中,子弹与木块组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m0v0-mv=(m0+m)v1,
代入数据解得木块的最大速度为:v1=8v=8m/s;
(2)以子弹、木块、小车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:
(m0+m)v1-Mv=(m0+m+M)v2,
由能量守恒定律得:μ(m0+m)gL=(m0+m)v12-
(m0+m+M)v22,
联立解得:μ=0.54
答:(1)在整个过程中,木块的最大速度为8m/s;
(2)木块与平板小车之间的动摩擦因数为0.54
如图所示,木块静止在光滑水平面上,子弹A、B从木块两侧同时射入木块,最终都停在木块中,这一过程中木块始终保持静止.现知道子弹A射入深度dA大于子弹B射入的深度dB,则可判断( )
正确答案
解析
解:B、由于木块始终保持静止状态,则两子弹对木块的推力大小相等,则两子弹所受的阻力大小相等,设为f,根据动能定理得:
对A子弹:-fdA=0-EkA,得EkA=fdA,对B子弹::-fdB=0-EkB,得EkB=fdB.由于dA>dB,则有子弹入射时的初动能EkA>EkB,故B正确.
A、对两子弹和木块组成的系统动量守恒,则有=
,而EkA>EkB,则得到mA<mB,根据动能的计算公式EK=
mv2,解得:vA>vB,故A正确,C错误.
D、子弹A、B从木块两侧同时射入木块,木块始终保持静止,分析得知,两子弹在木块中运动时间必定相等,否则木块就会运动,故D错误;
故选:AB.
某人站在静止于光滑水平面上的平板车上面.若人从车头走向车尾,人和车的运动情况为( )
正确答案
解析
解:A、人对车的作用力和车对人的作用力互为作用力与反作用力,故其大小相等方向相反,若人的质量和车的质量相等,则此时人的加速度和车的加速度大小相等,故A错误;
B、根据人和车组成的系统动量守恒有:mv+Mv′=0可得,可知人与车速度的大小与质量成反比,故在相同的时间内人与车的位移与质量成反比,故B正确;
C、因为人和车组成的系统水平方向动量守恒,故不管人如何走动,人和车的总动量等于开始时的动量,故C正确;
D、由C分析知,人和车的总动量等于开始时的动量,而开始时人和车均静止,故当人静止时,车也静止,故D错误.
故选:BC.
质量为m,速度为v的A球跟质量为3m的静止的B球发生正碰.碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此碰撞后B球的速度可能值为( )
正确答案
解析
解:A、若vB=0.6v,选V的方向为正,由动量守恒得:mv=mvA+3m•0.6v,得vA=-0.8v,
碰撞前系统的总动能为Ek=mv2.碰撞后系统的总动能为:Ek′=
mvA2+
•3mvB2=
m(0.8v)2+
•3mvB2>
mv2,违反了能量守恒定律,不可能.故A错误.
B、若vB=0.4v,由动量守恒得:mv=mvA+3m•0.4v,得vA=-0.2v,
碰撞后系统的总动能为:Ek′=mvA2+
•3mvB2=
m(-0.2v)2+
•3m(0.4v)2>
mv2,不违反了能量守恒定律,是可能的.故B正确.
C、A、B发生完全非弹性碰撞,则有:mv=(m+3m)vB,vB=0.25v,这时B获得的速度最大,所以vB=0.2v,是不可能的.故C错误.
D、若vB=0.1v,由动量守恒得:mv=mvA+3m•v,解得:vA=0.7v,碰撞后A的速度大于B的速度,要发生二次碰撞,这是不可能的,故D错误;
故选:B.
如图所示,质量M=4kg的滑板静止放在光滑水平面上,其右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=2.5m,这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数μ,而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑.木块A以v0=10m/s的速度从滑板左端在滑板上向右运动.最终木块A恰好回到滑板最左端且刚好不掉下来.已知木块A的质量m=1kg,g取10m/s2.求:
(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度;
(2)滑板与木块A之间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)弹簧被压缩到最短时,木块A与滑板B具有相同的速度,设为v,从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中,A、B系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
代入数据解得:v=2m/s.
(2)最终木块A恰好回到滑板最左端且刚好不掉下来,此时木块与滑板速度相等,以木块与滑板组成的系统为研究对象,A、B系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v′,
代入数据解得:v′=2m/s,
由能量守恒定律得:mv02=
(m+M)v′2+μmg•2L,
代入数据解得:μ=0.8;
答:(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度为2m/s;
(2)滑板与木块A之间的动摩擦因数为0.8.
解析
解:(1)弹簧被压缩到最短时,木块A与滑板B具有相同的速度,设为v,从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中,A、B系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
代入数据解得:v=2m/s.
(2)最终木块A恰好回到滑板最左端且刚好不掉下来,此时木块与滑板速度相等,以木块与滑板组成的系统为研究对象,A、B系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v′,
代入数据解得:v′=2m/s,
由能量守恒定律得:mv02=
(m+M)v′2+μmg•2L,
代入数据解得:μ=0.8;
答:(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度为2m/s;
(2)滑板与木块A之间的动摩擦因数为0.8.
总质量为M的火箭模型 从飞机上释放时的速度为v0,速度方向水平.火箭向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气后,火箭本身的速度变为多大?
正确答案
解:以火箭飞行的方向为正方向,火箭被飞机释放后火箭喷出燃气前后瞬间,
据动量守恒定律得:Mv0=(M-m)vx-mu,
解得:vx=;
答:火箭本身的速度变为.
解析
解:以火箭飞行的方向为正方向,火箭被飞机释放后火箭喷出燃气前后瞬间,
据动量守恒定律得:Mv0=(M-m)vx-mu,
解得:vx=;
答:火箭本身的速度变为.
一辆小车在光滑的水平面上以V=1m/s的速度向右运动,小车的质量为M=100kg,如图所示,一质量为m=50kg的人从小车的右端迎面跳上小车,接触小车前的瞬间人的水平速度大小为V1=5.6m/s.求:
(1)人跳上小车后,人和小车共同速度的大小和方向;
(2)人跳上小车的过程中,人对小车做的冲量.
正确答案
解:(1)设人跳上小车后,人和小车的共同速度为V,以向右为正方向,根据动量守恒定律得:
MV1-mV2=(M+m)V
代入数据得:V==
m/s=-1.2m/s
即人跳上小车后,人和小车的共同速度的大小为1.2m/s,方向水平向左.
(2)由动量定理可知:
I=Mv′-Mv=-100×1.2-100×1=-22NS;
答:(1)人跳上小车后,人和小车的共同速度的大小为1.2m/s,方向水平向左.
(2)人对车的冲量为22NS.
解析
解:(1)设人跳上小车后,人和小车的共同速度为V,以向右为正方向,根据动量守恒定律得:
MV1-mV2=(M+m)V
代入数据得:V==
m/s=-1.2m/s
即人跳上小车后,人和小车的共同速度的大小为1.2m/s,方向水平向左.
(2)由动量定理可知:
I=Mv′-Mv=-100×1.2-100×1=-22NS;
答:(1)人跳上小车后,人和小车的共同速度的大小为1.2m/s,方向水平向左.
(2)人对车的冲量为22NS.
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