- 动量守恒定律
- 共6204题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
质量为M的原子核,原来处于静止状态,当它以速度V放出一个质量为m的粒子时,剩余部分的速度为______.
正确答案
-mV/(M-m)
解析
解:原子核放出粒子前后动量守恒,设剩余部分速度为v,则有:mV+(M-m)v=0
所以解得:,负号表示速度与放出粒子速度相反.
故答案为:.
在平直公路上,质量为M的汽车拉着质量为m的拖车匀速行驶,速度为v,在某一时刻拖车脱钩了,若汽车的牵引力保持不变,则在拖车刚停止运动的瞬间,汽车的速度是多大?
正确答案
解:选汽车和拖车组成的系统为研究对象,由于脱构善后,系统所受的合外力为零,系统的动量守恒,设拖车停止时,汽车速度为v1.
则 (M+m)v=Mv1+m•0
得v1=
答:在拖车刚停止运动的瞬间,汽车的速度是得.
解析
解:选汽车和拖车组成的系统为研究对象,由于脱构善后,系统所受的合外力为零,系统的动量守恒,设拖车停止时,汽车速度为v1.
则 (M+m)v=Mv1+m•0
得v1=
答:在拖车刚停止运动的瞬间,汽车的速度是得.
如图,LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道,MN水平且足够长,LM下端与MN相切.质量为m的带正电小球B静止在水平轨道上,质量为2m的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放,在A球进入水平轨道之前,由于A、B两球相距较远,相互作用力可认为是零,A球进入水平轨道后,A、B两球间相互作用视为静电作用.带电小球均可视为质点.已知A、B两球始终没有接触.重力加速度为g.求:
(1)A、B两球相距最近时,A球的速度v;
(2)A、B两球最终的速度vA、vB的大小.
正确答案
解:(1)A球下滑过程,由机械能守恒定律得:
2mgh=•2mv02,
解得:v0=,
两球相互作用过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,两球距离最近时速度相等,由动量守恒定律得:
2mv0=(2m+m)v,
解得:v=;
(2)两球在静电斥力作用下要相互远离,在该过程中系统动量守恒,能量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2mv0=2mvA+mvB,
由能量守恒定律得:
•2mv02=
•2mvA2+
mvB2,
解得:vA=,vB=
;
答:(1)A、B两球相距最近时,A球的速度v=;
(2)A、B两球最终的速度大小:vA=,vB=
.
解析
解:(1)A球下滑过程,由机械能守恒定律得:
2mgh=•2mv02,
解得:v0=,
两球相互作用过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,两球距离最近时速度相等,由动量守恒定律得:
2mv0=(2m+m)v,
解得:v=;
(2)两球在静电斥力作用下要相互远离,在该过程中系统动量守恒,能量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2mv0=2mvA+mvB,
由能量守恒定律得:
•2mv02=
•2mvA2+
mvB2,
解得:vA=,vB=
;
答:(1)A、B两球相距最近时,A球的速度v=;
(2)A、B两球最终的速度大小:vA=,vB=
.
(2016春•安徽月考)如图所示,静止放在光滑的水平面上的甲、乙两物块,甲质量m1=0.1kg,乙质量m2=0.3kg.物块之间系一细绳并夹着一被压缩的轻弹簧,弹簧与两物块均不拴接.现将细绳剪断,两物块被弹簧弹开,弹簧与两物块脱离并被取走,甲物块以v1=3m/s的速度向右匀速运动,运动一段时间后与竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹回来后与乙物块粘连在一起.求:
(ⅰ)两物块被弹开时乙物块的速度;
(ⅱ)整个过程中系统损失的机械能.
正确答案
解:(1)弹簧将它们弹开的过程中系统的动量守恒,线圈向右为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1+m2v2=0
代入数据解得:v2=-1m/s,负号表示乙的速度方向向左;
(2)由于甲与竖直墙壁发生碰撞的过程中是弹性碰撞,所以没有能量的损失,所以甲被反弹后的速度大小仍然是3m/s,方向向左,即v3=-3m/s.
甲与乙碰撞的过程中满足:m1v3+m2v2=(m1+m2)v
代入数据解得:v=-1.5m/s,负号表示方向向左
整个过程中系统损失的机械能:
代入数据解得:△E=0.15J
答:(ⅰ)两物块被弹开时乙物块的速度大小是1m/s,方向向左;
(ⅱ)整个过程中系统损失的机械能是0.15J.
解析
解:(1)弹簧将它们弹开的过程中系统的动量守恒,线圈向右为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1+m2v2=0
代入数据解得:v2=-1m/s,负号表示乙的速度方向向左;
(2)由于甲与竖直墙壁发生碰撞的过程中是弹性碰撞,所以没有能量的损失,所以甲被反弹后的速度大小仍然是3m/s,方向向左,即v3=-3m/s.
甲与乙碰撞的过程中满足:m1v3+m2v2=(m1+m2)v
代入数据解得:v=-1.5m/s,负号表示方向向左
整个过程中系统损失的机械能:
代入数据解得:△E=0.15J
答:(ⅰ)两物块被弹开时乙物块的速度大小是1m/s,方向向左;
(ⅱ)整个过程中系统损失的机械能是0.15J.
如图所示,质量为M的小车在光滑的水平面上以速度v0向右做匀速直线运动,一个质量为m的小球从高h处自由下落,与小车碰撞后反弹上升的高度仍为h.设M≫m,发生碰撞时弹力FN≫mg,小球与车之间的动摩擦因数为μ,求:
(1)小球弹起时的竖直速度.
(2)小球弹起时的水平速度.
正确答案
解:(1)小球反弹后做竖直上抛运动,上升高度为h,
由速度位移公式得:v竖直2=2gh,解得:v竖直=;
(2)该题需要分以下两种情况进行分析:
①小球离开小车之前已经与小车达到共同速度v,则水平方向上动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:Mv0=(M+m)v,
由于M≫m,解得:v=v0;
②若小球离开小车之前始终未与小车达到共同速度,
则对小球应用动量定理,水平方向上有:Fμt=mv′
竖直方向上有:FNt=2mv=2m,又:Fμ=μFN,解得:v′=2μ
;
答:(1)小球弹起时的竖直速度为.
(2)小球弹起时的水平速度为:v0或2μ.
解析
解:(1)小球反弹后做竖直上抛运动,上升高度为h,
由速度位移公式得:v竖直2=2gh,解得:v竖直=;
(2)该题需要分以下两种情况进行分析:
①小球离开小车之前已经与小车达到共同速度v,则水平方向上动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:Mv0=(M+m)v,
由于M≫m,解得:v=v0;
②若小球离开小车之前始终未与小车达到共同速度,
则对小球应用动量定理,水平方向上有:Fμt=mv′
竖直方向上有:FNt=2mv=2m,又:Fμ=μFN,解得:v′=2μ
;
答:(1)小球弹起时的竖直速度为.
(2)小球弹起时的水平速度为:v0或2μ.
如图,半径R=0.8m的
圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点D与长为L的水平面相切于D点,质量M=1.0kg的小滑块A从圆弧顶点C由静止释放,到达最低点D点后,与D点m=0.5kg的静止小物块B相碰,碰后A的速度变为vA=2.0m/s,仍向右运动.已知两物块与水平面间的动摩擦因数均为µ=0.1,A、B均可视为质点,B与E处的竖直挡板相碰时没有机械能损失,取g=10m/s2.求:
(1)滑块A刚到达圆弧的最低点D时对圆弧的压力;
(2)滑块B被碰后瞬间的速度;
(3)要使两滑块能发生第二次碰撞,DE的长度L应满足的条件.
正确答案
解:(1)设小滑块运动到D点的速度为v,由机械能守恒定律有:MgR=Mv2,
在D点,由牛顿第二定律有:F-Mg=M,
联立并代入数据得:F=30N,
由牛顿第三定律,小滑块在D点时对圆弧的压力为30N;
(2)设B滑块被碰后的速度为vB,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
Mv=MvA+mvB,
代入数据解得:vB=4m/s;
(3)由于B物块的速度较大,如果它们能再次相碰一定发生在B从竖直挡板弹回后,假设两物块能运动到最后停止,达到最大的路程,则
对于A物块,由动能定理:-μMgSA=0-MvA2,
代入数据解得:SA=2m,
对于B物块,由于B与竖直挡板的碰撞无机械能损失,由动能定理得:-μmgSB=0-mvB2,
代入数据解得:SB=8m,
两滑块刚好第二次发生接触的条件:2L=SA+SB=10m,
要使两滑块能发生第二次碰撞:L<5m;
答:(1)滑块A刚到达圆弧的最低点D时对圆弧的压力为30N,方向竖直向下;
(2)滑块B被碰后瞬间的速度为4m/s;
(3)要使两滑块能发生第二次碰撞,DE的长度L应满足的条件为:L<5m.
解析
解:(1)设小滑块运动到D点的速度为v,由机械能守恒定律有:MgR=Mv2,
在D点,由牛顿第二定律有:F-Mg=M,
联立并代入数据得:F=30N,
由牛顿第三定律,小滑块在D点时对圆弧的压力为30N;
(2)设B滑块被碰后的速度为vB,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
Mv=MvA+mvB,
代入数据解得:vB=4m/s;
(3)由于B物块的速度较大,如果它们能再次相碰一定发生在B从竖直挡板弹回后,假设两物块能运动到最后停止,达到最大的路程,则
对于A物块,由动能定理:-μMgSA=0-MvA2,
代入数据解得:SA=2m,
对于B物块,由于B与竖直挡板的碰撞无机械能损失,由动能定理得:-μmgSB=0-mvB2,
代入数据解得:SB=8m,
两滑块刚好第二次发生接触的条件:2L=SA+SB=10m,
要使两滑块能发生第二次碰撞:L<5m;
答:(1)滑块A刚到达圆弧的最低点D时对圆弧的压力为30N,方向竖直向下;
(2)滑块B被碰后瞬间的速度为4m/s;
(3)要使两滑块能发生第二次碰撞,DE的长度L应满足的条件为:L<5m.
如图所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上且弹簧处于原长状态,质量为m的子弹以初速度v0快速击中木块而未穿出,则:
(1)击中木块瞬间二者的共同速度为多大?
(2)弹簧储存的最大弹性势能为多大?
(3)从子弹接触木块到弹簧压缩最短的过程中墙壁给弹簧的冲量是多少?
正确答案
解:(1)由于从子弹打入到与物块相对静止,时间非常短,弹簧未发生形变,且此过程中地面对物块摩擦力远小于内力(子弹与物块间作用力),故可认为此过程动量守恒,设向右为正方向:
mv0=(m+M)v ①
解得:v=v0
(2)m、M组成的系统一起压缩弹簧直到动能减小为零,此时弹簧的弹性势能最大,根据能量的转化与守恒:
EP=(m+M)v2 ②
解得:EP=
(3)取向右为正,对系统由动量定理:I=0-mv0
得:I=-mv0 方向向左
答:(1)击中木块瞬间二者的共同速度为v=v0;
(2)弹簧储存的最大弹性势能为EP=;
(3)从子弹接触木块到弹簧压缩最短的过程中墙壁给弹簧的冲量是mv0,方向向左.
解析
解:(1)由于从子弹打入到与物块相对静止,时间非常短,弹簧未发生形变,且此过程中地面对物块摩擦力远小于内力(子弹与物块间作用力),故可认为此过程动量守恒,设向右为正方向:
mv0=(m+M)v ①
解得:v=v0
(2)m、M组成的系统一起压缩弹簧直到动能减小为零,此时弹簧的弹性势能最大,根据能量的转化与守恒:
EP=(m+M)v2 ②
解得:EP=
(3)取向右为正,对系统由动量定理:I=0-mv0
得:I=-mv0 方向向左
答:(1)击中木块瞬间二者的共同速度为v=v0;
(2)弹簧储存的最大弹性势能为EP=;
(3)从子弹接触木块到弹簧压缩最短的过程中墙壁给弹簧的冲量是mv0,方向向左.
如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以V0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞,B、C的上表面相平且B、C不粘连,A 滑上C后恰好能到达C板的最右端,已知A、B、C质量均相等,且为m,木板C长为L,求:
(1)A物体的最终速度;
(2)A、C 之间的摩擦力f;
(3)A在木板C上滑行的时间t.
正确答案
解:(1)设A、B、C的质量为m,B、C碰撞过程中动量守恒,令B、C碰后的共同速度为v1,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,
解得:v1=,
B、C共速后A以v0的速度滑上C,A滑上C后,B、C脱离A、C相互作用过程中动量守恒,
设最终A、C的共同速度v2,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0+mv1=2mv2,
解得:v2=;
(2、3)在A、C相互作用过程中,根由能量守恒定律得:
fL=m
+
m
-
•2m
,
解得:f=,
此过程中对C,由动量定理得:ft=mv2-mv1,
解得:t=;
答:(1)A物体的最终速度;
(2)A、C 之间的摩擦力;
(3)A在木板C上滑行的时间.
解析
解:(1)设A、B、C的质量为m,B、C碰撞过程中动量守恒,令B、C碰后的共同速度为v1,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,
解得:v1=,
B、C共速后A以v0的速度滑上C,A滑上C后,B、C脱离A、C相互作用过程中动量守恒,
设最终A、C的共同速度v2,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0+mv1=2mv2,
解得:v2=;
(2、3)在A、C相互作用过程中,根由能量守恒定律得:
fL=m
+
m
-
•2m
,
解得:f=,
此过程中对C,由动量定理得:ft=mv2-mv1,
解得:t=;
答:(1)A物体的最终速度;
(2)A、C 之间的摩擦力;
(3)A在木板C上滑行的时间.
(2014春•滦县校级月考)在光滑的水平面上,质量为m的A球以速度V0与质量为5m的静止B球发生对心碰撞,碰后A球的动能变为碰前的,则碰后B球的速度大小可能为( )
正确答案
解析
解:根据碰后A球的动能恰好变为原来的得:
mv′2=
×
mv02,解得:v′=±
v0,
碰撞过程中AB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=mv′+5mvB,
解得:vB=v0或vB=
v0,
故选:AB.
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