- 动量守恒定律
- 共6204题
如图所示,光滑水平面轨道上有三个木块,A、B、C,质量分别为mB=mc=2m,mA=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧 (弹簧与滑块不栓接)。开始时A、B以共同速度v0运动,C静止。某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。
正确答案
设共同速度为v,球A和B分开后,B的速度为,由动量守恒定律有
,
,联立这两式得B和C碰撞前B的速度为
。
如图,一质量为M=1.5kg的物块静止在光滑桌面边缘,桌面离水平面的高度为h=1.25m.一质量为m=0.5kg的木块以水平速度v0=4m/s与物块相碰并粘在一起,重力加速度为g=10m/s2.求
(1)碰撞过程中系统损失的机械能;
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.
正确答案
(1)对m与M组成的系统,碰撞过程中动量守恒,
设碰后共同的速度为v,有
mν0=(m+M)ν
解得v=1m/s
碰撞后系统损失的机械能
△E=m
-
(m+M)ν2
解得△E=3J
(2)物块离开桌面后做平抛运动,设落地点离桌面边缘的水平距离为x,有
竖直方向作自由落体:
h=gt2
解得t=0.5s
水平方向匀速直线:
x=vt=0.5m
答:(1)碰撞过程中系统损失的机械能△E=3J;
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离x=0.5m.
如图所示,将两条磁性很强且完全相同的磁铁分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑,开始时甲车速度大小为3m/s,乙车速度大小为2 m/s,相向运动并在同一条直线上,当乙车的速度为零时,甲车的速度是多少?若两车不相碰,试求出两车距离最短时,乙车速度为多少?
正确答案
(1) V甲=(2)V共=
(1)对甲乙两车组成的系统,动量守恒
取甲的运动方向为正方向
3m-2m=mv甲+0
V甲=
(2)当两车距离最短时,两车具有共同速度
3m-2m=2mv共
V共=
在同一平直钢轨上有A、B、C 三节车厢,质量分别为 m、2 m、3 m,速率分别为 v、v、2 v,其速度方向如图所示.若B、C 车厢碰撞后,粘合在一起,然后与 A 车厢再次发生碰撞,碰后三节车厢粘合在一起,摩擦阻力不计,求最终三节车厢粘合在一起的共同速度.
正确答案
由动量守恒定律:(4分)
解得:;(1分)方向向左。(1分)
略
[物理――选修3-5](27分)
(1) (5分)放射性元素的原子核连续经过三次α衰变和两次β衰变.若最后变成另一种元素的原子核Y,则新核Y的正确写法是
(2) (6分) 现有一群处于n=4能级上的氢原子,已知氢原子的基态能量E1=-13.6 eV,氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r,静电力常量为k,普朗克常量h=6.63×10-34J·s.则电子在n=4的轨道上运动的动能是 J;这群氢原子发出的光子的最大频率是 Hz。
(3)(16分)如图所示,光滑水平面上有一辆质量为M=1 kg的小车,小车的上表面有一个质量为m=0.9 kg的滑块,在滑块与小车的挡板间用轻弹簧相连接,滑块与小车上表面间的动摩擦因数为μ=0.2,整个系统一起以v1=10 m/s的速度向右做匀速直线运动.此时弹簧长度恰好为原长.现在用质量为m0=0.1 kg的子弹,以v0=50 m/s的速度向左射入滑块且不穿出,所用时间极短.已知当弹簧压缩到最短时的弹性势能为Ep=8.6 J.(g取10m/s2)求:
(ⅰ)子弹射入滑块的瞬间滑块的速度;
(ⅱ)从子弹射入到弹簧压缩最短,滑块在车上滑行的距离.
正确答案
(1)C
(2)Ek= ,v =3.1×1015 Hz。
(3)(ⅰ)4m/s
(ⅱ)s=0.2 m
(1) (5分) C (2) (6分) Ek= ,v =3.1×1015 Hz。
(3)(16分)
(ⅰ)子弹和滑块组成的系统动量守恒:
①
解得: ②
(ⅱ)弹簧压缩到最短时,子弹、滑块和车的速度相等,根据动量守恒定律得:
③ 解得:
④根据能量守恒得:
⑤
代入数值解得: s=0.2 m ⑥
评分参考:本题9分.①③⑤式各2分, ②④⑥式各1分.
如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m,长度为的小车,小车左端有一质量也是m可视为质点的物块,车子的右擘固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽略),物块与小车间动摩擦因数为
,整个系统处于静止。现在给物块一个水平向右的初速度
,物块刚好能与小车右壁的弹簧接触,此时弹簧锁定瞬间解除,当物块再回到左端时,与小车相对静止。求:
(1)物块的初速度。
(2)弹簧的弹性势能E。
正确答案
(1)(2)
(1)由动量守恒定律得: (2分)
由能量关系有: (2分)
解得: (2分)
(2)物体最终速度为,由动量守恒定定律得:
(2分)
由能量关系有: (2分)
本题考查动量守恒定律,应用该定律解题时要先选取研究对象,判断动量是否守恒,确定初末状态和动量,列公式求解,本题中系统动量守恒但能量不守恒,系统动能的减小量全部转化为摩擦热
如图所示,甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理冲撞(可视为正碰),已知甲运动员的质量为60kg,乙运动员的质量为70kg,接触前两运动员相向运动,速度大小均为5m/s,结果甲被撞回,速度大小为2m/s,求冲撞后乙的速度大小和方向。
正确答案
v′=1m/s… 碰前甲速度方向相同
取碰前甲的速度方向为正方向,对系统运用动量守恒定律,有:
mv-mv=-mv′+mv′………………………………………(2分)
解得v′=1m/s………………………………………………………………(1分)
方向与碰前甲速度方向相同……………………………………………………(1分)、
一列总质量为m总的列车,在平直轨道上以速度v匀速行驶,突然最后一节质量为m的车厢脱钩,列车受到的阻力与车重成正比,机车牵引力不变,则当最后一节车厢刚好停止的瞬间,前面列车的速度为__________
正确答案
整个列车匀速行驶时,机车牵引力与列车所受阻力大小相等,当最后一节车厢脱钩之后,机车牵引力不变,而最后一节车厢停止运动前,对整个列车而言,所受阻力大小也不变,则列车与脱钩的最后一节车厢组成的系统动量守恒,最后一节车厢停止瞬间,有
(m总-m)v′=m总vv′=
(13分)在水平桌面上沿一条直线放两个完全相同的小物块A和B(可看作质点)质量均为m,它们相距s。B到桌边的距离是2s。对A施以瞬间水平冲量I,使A沿A、B连线以速度v0向B运动。设两物体碰撞时间很短,碰后不再分离。为使两物体能发生碰撞,且碰撞后又不会离开桌面,求:(1)物体A、B与水平面间的动摩擦因数μ应满足什么条件。(2)若
,那么A、B碰撞过程系统损失的动能是多少?A、B停止运动时,到桌面右边缘的距离s´是多少?
正确答案
(1)
(2),
略
(18分)如图所示,一质量为m的小物块B,放在质量为M的长木板A的左端,m=3M。长木板A静止在光滑水平面上,A、B之间的动摩擦因数为。现使二者一起以初速度
开始向右运动,运动一段距离后,长木板A与固定竖直挡板相撞。已知A与挡板碰撞时间极短,且无机械能损失。运动过程中,B始终没从长木板A上脱落。求:
(1)长木板A第二次与挡板碰撞前,B在A上的滑痕长度s;
(2)当长木板A长度L满足什么条件时,保证B不会从A上脱落。
正确答案
(1)
(2)
(1)长木板A与挡板碰后,被等速率反弹。木板A与物B系统动量守恒,设第一次达到共速,取向左为正。则有:
…………4分
解得方向向右…………(2分)
长木板A向左作匀减速运动,共速时滑痕最长。设最大滑痕为s1
据能量守恒:
……………(4分)
解得:…………(2分)
(2)B始终没从板A上脱落,则长木板A与B将再次共速,一起向右运动,重复(1)问中的运动,直至二者速度均为零,板A右端挨着挡板。由于B一直相对A向右运动,则B相对A滑动的总路程与B相对A滑动的位移相等。设木板最短长度为
,据系统能量守恒则有:
…………(4分)
解得:…………(2分)
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