- 动量守恒定律
- 共6204题
[物理——选修3-5](15分)
小题1:“朝核危机”引起全球瞩目,其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆.重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu),这种钚239可由铀239(
U)经过n次β衰变而产生,则n为
小题2:如图所示,甲车质量为2kg,静止在光滑水平面上,其顶部上表面光滑,右端放一个质量为1kg的小物体,乙车质量为4kg,以5m/s的速度向左运动,与甲车碰撞后甲车获得6m/s的速度,物体滑到乙车上,若乙车足够长,其顶部上表面与物体的动摩擦因数为0.2,则(g取10m/s2)
(1)物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止;
(2)物块最终距离乙车左端多大距离.
正确答案
小题1:A
小题2:0.8s 0.8m
经过1次β衰变核电荷数增加1,n=2,选项A正确
(1)对甲乙碰撞,动量守恒,m乙v0= m甲v1+ m乙v2,解得v2=2m/s。
木块滑向乙车,木块和乙车组成的系统,由动量守恒定律,m乙v2=(m+m乙) v,
解得v=1.6m/s。
木块在滑动摩擦力作用下向左匀加速运动,加速度a=μg=2m/s2。
木块在乙车上滑动时间t=v/a=0.8s。
(2)由动能定理,μmgs=m乙v22-(m+m乙) v2,
解得s=0.8m
(10分)光滑的水平面上,用轻质弹簧相连的质量均为m=2kg的A、B两物块都以6m/s的速度向右运动,弹簧处于原长。质量为mC=4kg的物块C静止在A和B的正前方,如图所示;B与C碰撞后(碰撞时间很短)二者粘在一起,在以后的运动中,试求:
(1)B与C碰撞后,物体B的速度是多少?
(2)弹簧的弹性势能的最大值是多少?
正确答案
(1)
(2)12J
(1)
(2)弹性势能最大时各物体速度都相同
质量为m="60" kg的人站在质量为M="100" kg的小车上,一起以v="3" m/s的速度在光滑水平地面上做匀速直线运动.若人相对车以u="4" m/s的速率水平向后跳出,则车的速率变为______.
正确答案
4.5 m/s
取小车的初速度方向为正方向,设人跳出小车时车的速度为v′,则此时人对地的速度为(u-v′).由动量守恒定律得(M+m)v=Mv′-m(u-v′),所以,人向后跳出后,车的速率为v′=="4.5" m/s.
如图16-8所示,质量为m1的车厢静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0沿车厢水平地板向右运动,与车厢两壁发生若干次碰撞后,最后静止在车厢中,此时车厢的速度为_____________.
正确答案
图16-8分析m1、m2系统的受力情况,可知竖直方向合力为零,水平方向的摩擦力和碰撞时的弹力均为内力,所以m1、m2构成的系统在整个过程中满足动量守恒.由动量守恒定律,有m2v0=(m1+m2)v,可得,车厢速度v=,且与v0方向相同.
一位同学在用气垫导轨探究动量守恒定律时,测得滑块A的质量为0.355 kg,它以0.095 m/s的速度水平向右撞上同向滑行的滑块B,B的质量为0.710 kg,速度大小为0.045 m/s,碰撞后A以0.045 m/s的速度继续向前运动.求B的滑行速度.
正确答案
0.07 m/s
设向右为正方向,碰撞前,滑块A的速度v1=0.095 m/s,滑块B的速度v2=0.045 m/s,碰撞后v1′=0.045 m/s,m1=0.355 kg,m2=0.710 kg,根据动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′得
v2′=="0.07" m/s
所以滑块B的速度大小为0.07 m/s,方向向右.
如图所示,在光滑绝缘水平面直轨道上固定着三个带电质点,它们的质量之比为m1:m2:m3=1:1:2.若只释放质点1,释放瞬间加速度a1=1m/s2,方向向左;若只释放质点2,释放瞬间加速度a2=3m/s2,方向向右.若同时释放三个质点,求质点3的加速度?
正确答案
1m/s2,方向向右
三质点只受相互作用力,系统的总动量守恒.设经过非常短的时间Δt,三质点的动量和应仍为0,即ma1Δt-ma2Δt+2ma3Δt=0,可解出a3=(a2-a1)/2=1m/s2,方向与a2的方向相同.
一辆总质量为M的列车,在平直轨道上以v匀速行驶,突然后一节质量为m的车厢脱钩.假设列车受到的阻力与质量成正比,牵引力不变,则当后一节车厢刚好静止的瞬间,前面列车的速度为____________.
正确答案
因列车原来做匀速直线运动,故所受合外力为零,符合动量守恒的条件,根据动量守恒定律Mv=(M-m)v′,所以v′=.
在太空中有一枚相对太空站以速度v0飞行的火箭,总质量为M,火箭突然向后喷出质量为m的气体:(1)若气体相对太空站的速度为u,则火箭的速度变为多少?(2)若气体相对火箭的速度为u,则火箭的速度变为多少?
正确答案
(1) (2)v0+
(1)选太空站为参考系,以火箭和喷出的气体为系统,当气体以速度u喷出时,由于相互作用,火箭的速度改变了.取火箭前进方向为正方向,设火箭末速为v.
由Mv0=(M-m)v+m(-u)得,v=.
(2)选太空站为参考系,以火箭和喷出的气体为系统,当气体相对火箭喷出时,气体速度改变了,由于相互作用,火箭的速度也改变了.取火箭前进方向为正方向,设火箭末速为v,气体对太空站的速度为v′,由速度的合成得:v′=(-u)+v=v-u
根据动量守恒定律有:Mv0=(M-m)v+m(v-u),解得:v=v0+.
如图所示,在光滑水平面上有两相同的木板B和C。物块A(视为质点)位于B的右端,A、B、C的质量相等。现A和B以同一速度滑向静止的C,B与C发生正碰且碰后B和C粘在一起运动,A在C上滑行,A与C间有摩擦。已知A滑到C的右端而未掉下,试问:B、C发生正碰到A刚移动到C右端期间,C所走过的距离是C板长度的多少倍?
正确答案
倍
设A、B、C的质量均为m,碰前A与B速度为v0,碰后B与C的共同速度为v1,对B与C由动量守恒定律得mv0=2mv1(2分)
设A滑至C的右端时,三者共同速度为v2,对A、B、C由动量守恒定律得2mv0=3mv2(2分)
设A与C间摩擦力为f,从发生碰撞到A运动至C的右端时,C的位移为x,由动能定理
f x=·2mv22-
·2mv12(2分)
-f (x+l)=mv22-
mv02(2分)
由以上各式解得x∶l=7∶3(2分)
一气球连同装置的总质量为M,悬停于空中,某一时刻气球中一个质量为m的零件脱落,零件下落处离地面高为H,不计空气阻力,在零件从开始下落到某位置时,用时恰为全程时间的一半,此时气球速度大小为_______.
正确答案
零件落地时的速度为:,在零件从开始下落到某位置时,用时恰为全程时间的一半,可知在该位置处速度为:
,以整体为研究对象可知系统动量守恒,则有:
,计算得
故答案为:
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