- 动量守恒定律
- 共6204题
(2012年2月西安五校联考)光滑水平面上有一质量为M滑块,滑块的左侧是一光滑的圆弧,圆弧半径为R=lm。一质量为m的小球以速度v0。向右运动冲上滑块。已知M=4m,g取l0m/s2,若小球刚好没跃出圆弧的上端,求:
(i)小球的初速度v0是多少?
(ii)滑块获得的最大速度是多少?
正确答案
(i)v0=5m/s(ii)
(i)当小球上升到滑块上端时,小球与滑块水平方向速度相同,设为v1,根据水平方向动量守恒有: ………………① (2分)
因系统机械能守恒,所以根据机械能守恒定律有:
……………………② (2分)
解得v0=5m/s ……………………③ (1分)
(ii)小球到达最高点以后又滑回,滑块又做加速运动,当小球离开滑块后滑块速度最大。研究小球开始冲上滑块一直到离开滑块的过程,根据动量守怦和动能守恒有:
……………………④ (2分)
………………⑤ (2分)
解得 ………………⑥ (1分)
如图所示,质量M=0.8kg的小车静止在光滑的水平面上,左端紧靠竖直墙壁,车上AC部分为光滑水平面,CB部分为粗糙水平面,CB长L=0.5m.小车左端水平固定着一只轻弹簧,弹簧右端放一质量m=0.2kg的滑块.水平向左推动滑块,把弹簧压缩过程中推力做功0.4J.然后把滑块从静止释放,通过计算说明:滑块能否从小车上掉下来?(滑块与小车间动摩擦因数μ=0.4,g取10m/)
正确答案
掉不下来
一根轻绳长1.6m,一端系在固定支架上,另一端悬挂一个质量为1kg的砂箱,砂箱处于静止。质量为10g的子弹以水平速度v0=50m/s打入砂箱,其后以v=10m/s速度从砂箱穿出。g取10m/s2。求:
①砂箱获得速度后,上升的最大高度;
②砂箱从最高点返回到最低点处时,绳对砂箱的拉力大小。
正确答案
①8×10—3m,10.1N
①子弹打入砂箱并穿出过程中,由动量守恒定律可得:
,
0.01×50=1×V2+0.01×10,
V2=0.4m/s。
砂箱在上升过程中,机械能守恒,有:
②砂箱从最高点返回到最低点处时,速度变为V2,且做圆周运动,则:
本题综合考查了碰撞中动量守恒问题以及上下运动过程中机械能守恒问题,还考查了圆周运动中受力分析的问题,要求考生认真仔细分析每一个运动过程及运动过程中遵循的运动规律,才能正确解答出来。
质量为4.0千克的物体A静止在水平桌面上.另一个质量为2.0千克的物体B以5.0米/秒的水平速度与物体A相撞,碰撞后物体B以1.0米/秒的速度反向弹回.相撞过程中损失的机械能是______焦.
正确答案
AB组成的系统动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mBvB=mBv′B+mAv′A
即:2×5=2×(-1)+4×v′A
解得:v′A=3m/s,速度方向与正方向相同.
由能量守恒定律得:碰撞过程中损失的机械能
△E=mBvB2-
mAv′A2-
mBv′B2
解得:△E=6J;
故答案为:6.
(8分)气球质量为200,载有质量为50
的人,静止在空中距地面20 m高的地方,气球下悬一根质量可忽略不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面,为了安全到达地面,则这根绳长至少应为多少米?(不计人的高度)
正确答案
25 m
以人和气球为研究对象(系统),这个系统所受重力与空气浮力平衡,故系统动量守恒,此系统类似于人船模型。
设人的质量为,气球的质量为M,气球静止时离地高为H,当人到达地面时,气球又上升了h,则有:
, (4分)
其中,
,
m ,即可求得:
m , (2分)
故此人要想从气球上沿绳慢慢安全到达地面,这根绳长至少应为:
H + h =" 25" m。(2分)
本题考查动量守恒定理,以人和气球为研究对象(系统),这个系统所受重力与空气浮力平衡,故系统动量守恒,此系统类似于人船模型,找到初末状态,由平均动量守恒可求得高度h
如图所示,长l为0.8m的细绳,一端固定于O点,另一端系一个质量为0.2kg的球。将球提起使细绳处于水平位置时无速释放。当球摆至最低点时,恰与放在光滑水平桌面边缘的质量
为1kg的物块正碰,
小题1:如果碰后小球以2m/s的速度弹回。若光滑桌面距地面高度h为1.25m,铁块落地点距桌边的水平距离多大?碰撞中损失的机械能是多少?
小题2:由于小球和物块的材料未知,将可能发生不同性质的碰撞,试分析说明物块水平距离的范围。()
正确答案
小题1:-0.48J
小题2:0.33m≤s≤ 0.67m
(1)根据机械能守恒定律,先求小球与铁块相碰前的速度。
再运用动量守恒定律,求出球与铁块相碰后铁块的速度。
因为小球是被弹回的,故取,代入上式可求得
。
由平抛射程公式可求得铁块的水平射程:
其实通过这道题提供的数据还能计算出碰撞过程中机械能的损失量。
碰前系统的机械能为:
碰后系统的总机械能为:
碰撞过程中系统机械能的增量为:
(2)这主要是因为小球和铁块的材料特征决定。假如两者是完全的非弹性体,它们碰后会粘在一起以共同速度运动。计算可知:
这样铁块的水平射程在机械能损失最大时,也最小:
在无机械能损失时,它的水平射程也最大:
水平射程应介于这两者之间:0.33m≤s≤ 0.67m
(4分)用两个大小相同的小球在光滑水平上的正碰来“探究碰撞中的不变量”实验,入射小球m1 = 15g,原来静止的被碰小球m2 = 10g,由实验测得它们在碰撞前后的x – t 图象如图所示。
① 求碰撞前、后系统的总动量p和p′;
② 通过计算得到的实验结论是什么。
正确答案
①0.015 kg·m/s 0.015 kg·m/s ②两小球碰撞前后的动量相等,即碰撞过程中动量守恒
试题分析:① p = m1v1 =" 0.015" kg·m/s、p′ = m1v1′ + m2v2′ =" 0.015" kg·m/s (3分)
② 通过计算发现:两小球碰撞前后的动量相等,即碰撞过程中动量守恒(2分)
一置于桌面上质量为M的玩具炮,水平发射质量为m的炮弹.炮可在水平方向自由移动.当炮身上未放置其他重物时,炮弹可击中水平地面上的目标A;当炮身上固定一质量为M0的重物时,在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标B.炮口离水平地面的高度为h.如果两次发射时“火药”提供的机械能相等,求B、A两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比.
正确答案
由动量守恒定律和能量守恒定律得:
0=mv1-Mv2
E=mv12+
Mv22
解得:v1=
炮弹射出后做平抛运动,有:h=gt2
x=v1t
解得目标A距炮口的水平距离为:
x=
同理,目标B距炮口的水平距离为:
x′=
解得: =
.
正确答案
L=2m
A和B达到共同速度v后将不再相对滑动,这段时间为t,有:
(2分)
(1分)
板的最小长度L满足:
(2分)
解得:L="2m " (1分)
(1)如图所示,一个运动的中子与一个静止的中子发生弹性碰撞,碰撞过程中动量 ___(“一定”、“可能”或“一定不”)守恒,碰撞后A中子__ _ (“静止”“向右运动”或“向左运动”)。
(2)用能量为E0的光子照射态氢原子,刚好可使该原子中的电子成为自由电子,这一能量E0称为氢的电离能.现用一频率为v的光子从基态氢原子中击出一电子(电子质量为m).该电子在远离核以后速度的大小为___,其德布罗意波长为___。(普朗克常量为h)
(3)功率为P的灯泡,将电能转化为可见光能量的效率是η,假定所发出的可见光的波长都是λ,光速为c,普朗克常量为h,则灯泡每秒发出的光子数为___
正确答案
(1) 一定 静止 (2)
(3)
试题分析:(1)在碰撞过程中,由于时间极短,内力远大于外力,故动量守恒,初状态动量方向向右,碰撞后两中子交换速度(2)由能量守恒可知,电子获得动能为,由此可计算电子的速度大小,德布罗意波长为
(3)由
点评:本题难度中等,弹性碰撞是无能量损失的碰撞类型,如果两物体完全相同情况下,发生弹性碰撞后速度将互换
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