- 动量守恒定律
- 共6204题
如图所示,甲车质量m1=20kg,车上有质量M=50kg的人,甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h=0.45m由静止滑下,到水平面上后继续向前滑动。此时质量m2=50kg的乙车正以v0=1.8m/s的速度迎面滑来,为了避免两车相撞,当两车相距适当距离时,人从甲车跳到乙车上,求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应在什么范围以内?不计地面和斜坡的摩擦,取g=10m/s2。
正确答案
3.8 m/s≤v≤4.8 m/s
甲车(包括人)滑下斜坡后速度:v甲="2gh=3" m/s,在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒,设人跳离甲车和跳上乙车后,两车速度分别为v甲′和v乙′,则:
(M+m1)v甲=Mv+m1v甲′ ①
Mv-m2v0=(M+m2)v乙′ ②
恰不发生相撞的条件为:v甲′=±v乙′ ③
从①得:v甲′=
从②得:v乙′=
当v甲′=v乙′时,有=
时,得v="3.8" m/s
当v甲′=-v乙′时,有=-
时,得v="4.8" m/s
所以,人跳离甲车的速度(对地)应满足3.8 m/s≤v≤4.8 m/s。
根据动量守恒求得甲、乙碰后的速度,然后再判断两个速度的关系,从而求出速度范围。
一位同学在用气垫导轨探究动量守恒定律时,测得滑块A以0.095m/s的速度水平向右撞上同向滑行的滑块B,碰撞前B的速度大小为0.0
45m/s,碰撞后A、B分别以0.045m/s、0.07m/s的速度继续向前运动。求:A、B两滑块的质量之比。
正确答案
设向右为正方向,A、B的质量分别为m1,m2,则由动量守恒定律得:
略
如图所示,长12m的木板右端固定一立柱,板和立柱的总质量为50kg,木板置于水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1,质量为50kg的人立于木板左端,木板与人均静止,人以4m/s2匀加速向右奔跑至板的右端并立即抱住立柱,求:
(1)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间;
(2)木板的总位移。
正确答案
(1)2s (2)2m;方向向左
:(1)在人相对木板奔跑时,设人的质量为m,加速度为,木板的质量为M,加速度为
,人与板间的相互作用力大小为F
对人有:
对板有:
由几何关系得: ∴t=2s
(2)当人奔跑至木板右端时,人的速度:
板的速度: 板的位移
人抱立柱过程中,系统动量守恒
方向与人原来的运动方向一致
在随后的滑行过程中,对人与板构成的整体,根据动能定理得:
方向向左
(9分)如图所示,木块A的质量,足够长的木板B的质量
,质量为
的木块C置于木板B上,水平面光滑,B、C之间有摩擦,现使A以vo=10m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以立即以4m/s的速度弹回。
求:
① B运动过程中的最大速度;
② 若B、C间的动摩擦因数为0.6,则C在B上滑动的距离。
正确答案
①3m/s ②0.5m
试题分析:①A与B碰撞过程,由动量守恒定律得:
解得:
以后B做匀减速直线运动,知道BC一起做匀速运动,
因此B运动的最大速度就是3m/s;
②对B和C,在它们相互作用的过程中,由动量守恒得:
解得v=2m/s
在B和C相互作用的过程中,
由能量守恒得:
解得
如图,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的带有圆弧轨道的平板车,车的上表面是一段长L=1.5m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相切.现将一质量m=1.0kg的小物块(可视为质点)从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g=10m/s2,求:
(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小.
(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离.
正确答案
(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,设小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度,
规定向左为正方向,由动量守恒得:mv0=(M+m)v1…①
由能量守恒得:m
-
(M+m)
=mgR+μmgL…②
联立①②并代入数据解得:v0=5m/s…③
(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,规定向左为正方向,由动量守恒得:
mv0=(M+m)v2…④
设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x.由能量守恒得:
m
-
(M+m)
=μmg(L+x)…⑤
联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5m
答:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小是5m/s.
(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离是0.5m.
如图所示,水平传送带AB足够长,质量为M=1kg的木块随传送带一起以v1=2m/s的速度向左匀速运动(传送带的速度恒定),木块与传送带的摩擦因数,当木块运动到最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹,以v0=300m/s的水平向右的速度,正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/s,设子弹射穿木块的时间极短,(g取10m/s2)求:
(1)木块遭射击后远离A的最大距离;
(2)木块遭击后在传送带上向左运动所经历的时间.
正确答案
(1)0.9m;(2)0.65s
(1)设木块遭击后的速度瞬间变为V,以水平向右为正方向,由动量守恒定律得
则,代入数据解得
,方向向右.
木块遭击后沿传送带向右匀减速滑动,其受力如图所示.
摩擦力
设木块远离A点的最大距离为s,此时木块的末速度为零,根据动能定理
则
(2)设木块向左加速到时的位移为s1,由动能定理得
,则
由此可知,遭击木块在传送带上向左的运动过程分两个阶段:先向左加速运动一段时间,再匀速运动一段时间
.
由动量定理得,则
所求时间
A.(选修模块3-3)
二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.
(1)在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减为原来的一半,不计温度变化,则此过程中______
A.封闭气体对外界做正功B.封闭气体向外界传递热量
C.封闭气体分子的平均动能增大D.封闭气体组成的系统的熵减小
(2)实验发现,二氧化碳气体在水深170m处变成液体,它的密度比海水大,靠深海的压力使它永沉海底,以减少排放到大气中的二氧化碳量.容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而______(选填“增大”、“减小”或“不变”);在二氧化碳液体表面,其分子间的引力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)斥力.
(3)实验发现,在水深300m处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2500m时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N,将二氧化碳分子看作直径为D的球,体积为于πD3,则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少?
B.(选修模块3-4)
(1)下列说法中正确的是______
A.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
B.用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点
C.一列波在向前传播,当波源突然停止振动时,其他质点也同时停止振动
D.单摆的摆长增大后,简谐运动的频率会变大
(2)我国正在大规模建设第三代移动通信系统(3G),它将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来,能提供无线网络、电话会议、电子商务等信息服务.某移动运营商采用1.8x109HZ的电磁波传递信号,此电磁波在真空中的波长为______m;在通话时,手机将声音信号转变成电信号,再经过______(选填“调谐”、“调制”或“解调”)后,把信号发送到基站中转.
(3)在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体,其俯视图如图所示,0为半圆的圆心.甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率,进行了如下实验.他们分别站在A、O处时,相互看着对方,然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动,到达B、C处时,甲刚好看不到乙.已知半圆柱体的半径为R,OC=0.6R,BC⊥OC,则半圆柱形透明物体的折射率为多少?
C.(选修模块3-5)
(1)下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是______
A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了爱因斯坦方程的正确性
B.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分
C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象
D.利用晶体做电子束衍射实验,证实了电子的波动性
(2)氢原子的能级如图所示.有一群处于n=4能级的氢原子,这群氢原子能发出______种谱线,发出的光子照射某金属能产生光电效应现象,则该金属的逸出功应小于______eV.
(3)近年来,国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展,它利用的核反应方程是H+
H→
He+
n.若
H和
H迎面碰撞,初速度大小分别为v1、v2,
H、
H、
He、
n的质量分别为m1、m2、m3、m4,反应后
He的速度大小为v3,方向与
H的运动方向相同,求中子
n的速度
(选取m的运动方向为正方向,不计释放的光子的动量,不考虑相对论效应).
正确答案
A、(1)A、气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,故A错误.
B、温度不变,所以气体的气体分子的平均动能不变,内能不变,故B正确,
对于热力学第一定律△U=W+Q,所以封闭气体向外界传递热量,故C错误.
D、封闭气体组成的系统的熵减小,故D正确.
故选BD.
(2)容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时,体积不变,压强随温度的增大而增大,在二氧化碳液体表面,其分子间的引力大于斥力.
(3)二氧化碳气体的摩尔数n=
变成固体后的体积V′=nNV球=
B、(1)A、时间和空间的相对性与物质的运动速度有关,故A正确,
B、用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点,故B正确.
C、一列波在向前传播,当波源突然停止振动时,其他质点继续振动,故C错误.
D、单摆的周期公式T=2π,单摆的摆长增大后,简谐运动的正确变大,频率变小,故D错误.
故选AB.
(2)某移动运营商采用1.8x109HZ的电磁波传递信号,此电磁波在真空中的波长λ==0.17m
在通话时,手机将声音信号转变成电信号,再经过调制后,把信号发送到基站中转.
(3)设∠OBC=θ,透明物体的折射率为n,
则sinθ==0.6sinθ=
n=
C、(1)A、通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明爱因斯坦方程光电效应方程的正确性,这句话正确,但是这证明了光的波动性,故A正确;
B、康普顿效应实验证明了光的粒子性,故B错误;
C、干涉、衍射现象是光特有的现象,因此双缝干涉以及衍射现象均说明了光的波动性,故CD正确;
故选CD.
(2)发射光的频率条数为:N==6种,这六种光中,能量最大的为从第4能级跃迁到第1能级的光子,其能量为E=E1-E2=12.75eV,因此该金属的逸出功小于12.75eV才能发生光电效应.
(3)设中子的速度为v,由动量守恒定律得:
m1v1-m2v2=m3v3+m4v
解得:v=
故答案为:A(选修模块3-3)
(1)BD
(2)增大,大于
(3)二氧化碳气体变成固体后体积为
B、(1)AB
(2)0.17,调制
(3)半圆柱形透明物体的折射率为是
C(选修模块3-5)
(1)CD(2)6,12.75
(3)中子n的速度是
在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速,中子以一定速度与静止碳核发生正碰,碰后中子反向弹回,则碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向______(选填“相反”或“相同”),碳核的动量______(选填“大于”、“等于”或“小于”)碰后中子的动量.
正确答案
设中子和碳核的质量分别为m和M,中子的初速度为v0,碰后中子的速度为-v1,碳核的速度为v2,
根据动量守恒定律,有mv0=-mv1+Mv2,所以Mv2=m(v0+v1),
可见,碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向相反,碳核的动量大于碰后中子的动量
故答案为:相反;大于
如图所示,A、B两物体叠放在一起以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发生碰撞,碰撞后B、C以相同的速度运动(不粘合),A滑上C后最终停在木板C的最右端,已知A、B、C质量均相等,A可看成质点,B、C的上表面相平,且B的上表面光滑,木板C长为L.
求:①A物体的最终速度;
②从A滑上木板C到A最终停在木板C最右端所经历的时间.
正确答案
①B、C碰撞过程动量守恒,以B的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(m+m)v,
A滑上C到A、C相对静止过程,A、C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+mv=(m+m)v′,
解得:v=,v′=
v0;
②A、C相互作用过程中,由能量守恒定律得:
fL=mv02+
mv2-
(m+m)v′2,
以向右为正方向,对A,由动量定理得:
-ft=mv′-mv0,解得:t=;
答:①A物体的最终速度为v0;
②从A滑上木板C到A最终停在木板C最右端所经历的时间为.
(9分)如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间动摩擦因数为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:
(1)A、B最后的速度大小和方向.
(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车向右运动的位移大小.
正确答案
(1)v= v0,方向向右 (2)s=
试题分析:(1)A刚好没有滑离B板,表示当A滑到B板的最左端时,A、B具有相同的速度,设此速度为v,A和B的初速度的大小为v0,则据动量守恒定律可得:Mv0-mv0=(M+m)v 2分
解得:v= v0,方向向右 1分
(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,木块速度为零,平板车速度为,由动量守恒定律得
2分
这一过程平板向右运动S, 2分
解得s= 2分
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