- 动量守恒定律
- 共6204题
质量为M=2kg的木板利用钉子固定在光滑的水平地面上,质量为m=0.04kg的子弹以速度v1=500m/s射入,射出时子弹速度v2=300m/s,如图所示.今将钉子拔掉,使子弹仍以v1射入,则子弹穿出木块后的速度多大?(设前后两次子弹和木块的作用力相同)
正确答案
解:木块固定木块时,系统克服摩擦力所做的功Wf,有:
Wf=mv12-
mv22,
以m 和M 组成系统为研究对象,系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv1=MV+mv,
由能量守恒定律得:mv12=Wf+
MV 2+
mv2,
代入数据解得:v=298.5m/s;
答:将钉子拔掉,子弹穿出木块后的速度为298.5m/s
解析
解:木块固定木块时,系统克服摩擦力所做的功Wf,有:
Wf=mv12-
mv22,
以m 和M 组成系统为研究对象,系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv1=MV+mv,
由能量守恒定律得:mv12=Wf+
MV 2+
mv2,
代入数据解得:v=298.5m/s;
答:将钉子拔掉,子弹穿出木块后的速度为298.5m/s
如图所示,小物块1、2的质量均为m,分别位于水平面上的A、B处,小物块1底面光滑,小物块2与水平面间的接触面粗糙.A、B间的距离及B与墙壁C间的距离均为s.小物块1以初速度v0从A点开始向左运动,在B点与小物块2发生弹性碰撞,设小物块2与墙壁的碰撞也为弹性碰撞,重力加速度大小为g.
(1)求小物块1、2弹性碰撞后瞬间2的速度v2;
(2)小物块1、2碰后在小物块1的左侧喷上粘合剂(粘合剂质量不计),小物块1、2再次碰撞后粘合在一起,最终静止在A点,求小物块2与水平面间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)设碰撞后物块1的速度为v1,以水平向左为正方向,由动量守恒定律有:
mv0=mv1+mv2,
由能量守恒定律有:mv02=
mv12+
mv22,
解得:v1=0,v2=v0;
(2)设物块2与墙壁碰撞后回到B点时的速度为v3,
(3)由动能定理有:-μ•2mgs=mv32-
mv22,
设物块1、2碰撞后速度为v4,碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律有:
mv3=2mv4,
由动能定理有:-μmgs=0-•2mv42,
解得:.
答:(1)小物块1、2弹性碰撞后瞬间2的速度v2为v0;
(2)小物块2与水平面间的动摩擦因数μ为.
解析
解:(1)设碰撞后物块1的速度为v1,以水平向左为正方向,由动量守恒定律有:
mv0=mv1+mv2,
由能量守恒定律有:mv02=
mv12+
mv22,
解得:v1=0,v2=v0;
(2)设物块2与墙壁碰撞后回到B点时的速度为v3,
(3)由动能定理有:-μ•2mgs=mv32-
mv22,
设物块1、2碰撞后速度为v4,碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律有:
mv3=2mv4,
由动能定理有:-μmgs=0-•2mv42,
解得:.
答:(1)小物块1、2弹性碰撞后瞬间2的速度v2为v0;
(2)小物块2与水平面间的动摩擦因数μ为.
在光滑水平面上静置有质量均为m的木板AB和滑块CD,木板AB上表面粗糙.动摩擦因数为μ,滑块CD上表面是光滑的
圆弧,其始端D点切线水平且在木板AB上表面内,它们紧靠在一起.如图所示,一可视为质点的物块P,质量也为m,从木板AB的右端以初速度v0滑上木板AB,过B点时速度为
,又滑上滑块CD,最终恰好能滑到滑块CD圆弧的最高点C处.求:
(1)物块滑到B处时木板的速度v;
(2)滑块CD圆弧的半径R.
正确答案
解:(1)由点A到点B过程中.在水平方向上合外力为零,动量守恒,取向左为正.有:
mv0=mvB+2m•vAB ,
又vB=,
解得:vAB=
(2)由点D到点C,滑块CD与物块水平方向动量守恒,
mv0+m
v0=2m•v共,
根据机械能守恒得:
mgR=m
+
m
-
×2m
解之得:v共=,R=
答:(1)物块滑到B处时木板的速度vAB=
(2)滑块CD圆弧的半径R=.
解析
解:(1)由点A到点B过程中.在水平方向上合外力为零,动量守恒,取向左为正.有:
mv0=mvB+2m•vAB ,
又vB=,
解得:vAB=
(2)由点D到点C,滑块CD与物块水平方向动量守恒,
mv0+m
v0=2m•v共,
根据机械能守恒得:
mgR=m
+
m
-
×2m
解之得:v共=,R=
答:(1)物块滑到B处时木板的速度vAB=
(2)滑块CD圆弧的半径R=.
如图所示,光滑水平面上质量为m1的滑块以速度v0与带有轻质弹簧的质量为m2的静止滑块发生正碰,则碰撞过程中m1和m2的总动量为______,在弹簧被压缩到最短的时刻,m2的速度为______.
正确答案
m1v0
解析
解:在滑块m1、m2碰撞并压缩弹簧,在压缩弹簧的过程中,系统所受合外力为零,系统动量守恒,在任意时刻,m1、m2两个物体组成的系统的总动量都为m1v0,当滑块m1、m2的速度相同时,弹簧被压缩最短. 设质量为m1的滑块初速度方向为正方向,由系统动量守恒定律有:
m1v0=(m1+m2)v,
代入数据解得:v=.
故答案为:m1v0,.
如图所示,在光滑绝缘的水平面上的A、B两点分别放置质量为m和2m的两个点电荷QA和QB.将两个点电荷同时释放,已知刚释放时QA的加速度为a,经过一段时间后(两电荷未相遇),QB的加速度也为a,且此时QB的速度大小为v,问:
(1)此时QA的速度和加速度各多大?
(2)这段时间 内QA和QB构成的系统增加了多少动能?
正确答案
解:(1)两电荷间的库仑力为作用力与反作用力,大小相等,放相反,
由牛顿第二定律得:对QB:F=2maB=2ma,对QA:F=maA,解得:aA=2a,
两电荷组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,以QB的速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:2mv-mvA=0,解得:vA=2v;
(2)QA和QB构成的系统增加的动能为:
EK=m(2v)2+
2m(v)2=3mv2;
答:(1)此时QA的速度为2v,加速度为2a;
(2)这段时间 内QA和QB构成的系统增加的动能为3mv2.
解析
解:(1)两电荷间的库仑力为作用力与反作用力,大小相等,放相反,
由牛顿第二定律得:对QB:F=2maB=2ma,对QA:F=maA,解得:aA=2a,
两电荷组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,以QB的速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:2mv-mvA=0,解得:vA=2v;
(2)QA和QB构成的系统增加的动能为:
EK=m(2v)2+
2m(v)2=3mv2;
答:(1)此时QA的速度为2v,加速度为2a;
(2)这段时间 内QA和QB构成的系统增加的动能为3mv2.
如图所示,用长为L的绝缘细线悬挂一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q.现加一水平向左的匀强电场,平衡时小球静止于M点,细线与竖直方向成θ角.
(1)求匀强电场的电场强度E的大小;
(2)在某一时刻细线断裂,同时质量也为m的不带电的一小块橡皮泥,以水平向左的速度v0击中小球并与小球结合成一体,求击中后瞬间复合体的速度大小;
(3)若原小球离地高为h,求复合体落地过程中的水平位移大小.
正确答案
解:(1)小球受力平衡时有 Eq=mgtanθ
得
(2)橡皮泥撞击小球的过程中,水平方向动量守恒,
mv0=(m+m)v
所以
(3)复合体水平方向的加速度为
复合体落地时间为
复合体在水平方向做匀加速直线运动,水平位移为
==
答:(1)匀强电场的电场强度E的大小是;
(2)击中后瞬间复合体的速度大小是;
(3)复合体落地过程中的水平位移大小为.
解析
解:(1)小球受力平衡时有 Eq=mgtanθ
得
(2)橡皮泥撞击小球的过程中,水平方向动量守恒,
mv0=(m+m)v
所以
(3)复合体水平方向的加速度为
复合体落地时间为
复合体在水平方向做匀加速直线运动,水平位移为
==
答:(1)匀强电场的电场强度E的大小是;
(2)击中后瞬间复合体的速度大小是;
(3)复合体落地过程中的水平位移大小为.
在光滑水平面上,一质量为m,速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后,A球的速度方向与碰撞前反,则碰撞后B球的速度大小可能是( )
正确答案
解析
解:AB两球在水平方向上合外力为零,A球和B球碰撞的过程中动量守恒,设AB两球碰撞后的速度分别为V1、V2,
选A原来的运动方向为正方向,由动量守恒定律有
mv=-mv1+2mv2…①
假设碰后A球静止,即v1=0,可得v2=0.5v
由题意知球A被反弹,∴球B的速度有v2>0.5v…②
AB两球碰撞过程能量可能有损失,由能量关系有
…③
①③两式联立得:…④
由②④两式可得:
符合条件的只有0.6v,所以选项A正确,BCD错误
故答案为A.
用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块,木块静止,如图所示.现有一质量为m的子弹自左方水平地射向木块并停留在木块中,子弹初速度为v0,求:
(1)子弹射入木块瞬间子弹和木块的速度大小;
(2)子弹与木块上升的最大高度.
正确答案
解:(1)子弹射入木块瞬间系统动量守恒
mv0=(M+m)v
解得 v=.
即子弹射入木块瞬间子弹和木块的速度大小为 .
(2)子弹和木块一起上升过程中,只有重力做功,机械能守恒
解得 .
即子弹与木块上升的最大高度为.
解析
解:(1)子弹射入木块瞬间系统动量守恒
mv0=(M+m)v
解得 v=.
即子弹射入木块瞬间子弹和木块的速度大小为 .
(2)子弹和木块一起上升过程中,只有重力做功,机械能守恒
解得 .
即子弹与木块上升的最大高度为.
A.如图所示,弧面体M置于光滑水平地面上,其光滑的四分之一圆弧面上有一小物块m从顶端由静止下滑.在小物块下滑过程中,小物块m和弧面体M的总动量______(填“守恒”或“不守恒”),机械能______ (填“守恒”或“不守恒”).
B.2011年11月3日1时43分,中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343公里的轨道实现自动对接.当神舟八号飞船从远地点330km的椭圆轨道变为330km的近圆轨道时,神舟八号的速度应______(填“增大”或“减小”);在最后的30m平移靠拢阶段,天宫一号和神舟八号在同一轨道上一前一后,以每秒7.8公里的速度高速飞行,但二者的相对速度并不大.假设此阶段中它们的发动机已经关闭,那么此时“神舟八号”的加速度______“天宫一号”的加速度(填“大于”、“小于”或“等于”).
正确答案
不守恒
守恒
增大
等于
解析
解:A.在小物块下滑过程中,小物块m有竖直向上的分加速度,存在超重现象,小物块和弧面体M的合力不为零,总动量不守恒.对系统,只有物块的重力做功,机械能守恒.
B、神舟八号飞船从远地点330km的椭圆轨道变为330km的近圆轨道时,神舟八号的速度应增大,使之做离心运动才能实现.在同一轨道上运动时,由线速度公式v=分析得知天宫一号和神舟八号速度大小相等,由a=
得知两者的加速度大小相等.
故答案为:A、不守恒,守恒.B.增大,等于
在光滑的水平桌面上,质量m1=1Kg的物块A具有动能E=60J.物块A与原来静止的质量m2=2Kg的物块B发生碰撞,碰撞后两者粘合在了一起.则在碰撞过程中,损失的机械能是______ J.
正确答案
40
解析
解:选取两个物体组成的系统为研究的对象,A运动的方向为正方向,m1、m2碰时动量守恒,得:m1v=(m1+m2)v′
两球碰撞后粘在一起的速度为
系统损失的动能△Ek==
=
由于质量m1=1Kg的物块A具有动能E=60J,即,所以:
J
故答案为:40
扫码查看完整答案与解析