- 动量守恒定律
- 共6204题
(物理—选修3-5)(15分)
(1)(5分)关于天然放射现象,以下叙述正确的是 ( )
(2)(10分)如图13所示,甲、乙两光滑圆轨道放置在同一竖直平面内,甲轨道半径是R且为乙轨道半径的2倍,两轨道之间由一光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上有一轻弹簧被a、b两个小球夹住,但不拴接.如果a、b两球质量均为m,同时释放两小球,要求a、b都能通过各自的最高点,则弹簧在释放前至少具有多大的弹性势能?
正确答案
(1)C D
(2)
(1)C D
(2)当a球恰能通过最高点时,b球一定通过最高点,此时弹簧在释放前具有的弹性势能最小,设a球到达圆轨道最高点的速度为,对于a球:
设a球被弹簧弹开瞬间的速度为
,对于a球由机械能守恒定律可得
设b球被弹簧弹开瞬间的速度为,由于a、b两球被弹开时系统动量守恒:
可得:
以a、b两小球以及弹簧组成的系统为研究对象,整个过程中由系统机械能守恒可得:
弹性势能最小值为
如图,长为的细绳,上端固定
于O点,O距地面2
,下端悬挂质量为M=
5m
的小铅块。一颗质量为m的玩具子弹,以v0=
的速度水平向右射向小铅块,发生无机械能损失
的弹性碰撞,已知细绳无伸缩性且不会断,求:
(1)子弹碰后的速度大小及方向?
(2)通过计算判断小铅块能否到达圆周的最高点?
正确答案
(1)与初速度方向相反
(2)不能到达圆周运动的最高点。
(1)子弹与小铅块碰撞,有 (2分)
(2分)
解得: “-”表明与初速度方向相反 (2分)
(2)设小铅块能通过圆周的最高点,速度为www.
(2分)
(2分)
而说明小铅块不能到达圆周运动的最高点
。 (2分)
一列火车共有n节车厢,各节车厢质量相等,相邻车厢间留有空隙,首端第一节车厢以速度v向第二节撞去,并连接在一起,然后再向第三节撞去,并又连接在一起,这样依次撞下去,使n节车厢全部运动起来,那么最后火车的速度是_________(铁轨对车厢的摩擦不计).
正确答案
v/n
火车在撞击过程中动量守恒,设最后速度为v′,根据动量守恒定律得:
mv=nmv′,解得:v′=v/n.
如图所示,水平光滑地面上依次放置着质量m=0.08kg的10块完全相同长直木板。一质量M=1.0kg大小可忽略的小铜块以初速度v0=6.0m/s从长木板左侧滑上木板, 当铜块滑离第一块木板时,速度大小为v1=4.0m/s。铜块最终停在第二块木板上。(g=10m/s2,结果保留两位有效数字)求:
正确答案
(1)2.5m/s(2)3.4m/s
:解:(1)铜块和10个长木板水平方向不受外力,所以系统动量守恒,设铜块刚滑到第二个木板时,模板的速度为V2由动量守恒得
得
(2)由题可知铜块最终停在第二块木板上,设最终速度为,由动量守恒得:
得=3.4m/s
如图所示,质量为M的车厢静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m的滑块,以初速度v0在车厢地板上向右运动,与车厢两壁发生若干次碰撞,最后静止在车厢中,则车厢最终的速度大小______________,此过程中损失的机械能_______________
正确答案
以整体为研究对象,系统动量守恒,所以,则车厢最终的速度大小为
,此过程中损失的机械能
故答案为:,
)如图所示,粗糙斜面与光滑水平面通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接,斜面倾角,A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块(可看作质点),C为左端附有胶泥的质量不计的薄板,D为两端分别连接B和C的轻质弹簧。当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N,方向垂直斜面向下的恒力作用时,恰能向下匀速运动。现撤去F,让滑块A从斜面上距斜面底端L=1m处由静止下滑。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求滑块A到达斜面底端时速度大小。
(2)滑块A与C接触后粘连在一起,求此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中,弹簧的最大弹性势能。
正确答案
(1)施加恒力F时,
未施加力F时,
代入数据,得
(2)滑块A与C接触后,A、B、CD组成系统动量守恒,能量守恒,所以当A、B具有共同速度时,系统动能最小,弹簧弹性势能最大,为Ep,
代入数据,得Ep=1J
略
(19分)如图所示,质量为,长为L=0.50 m,高为h=0.20 m的木块A放在水平地面上,质量为
的小木块B(可视为质点)放在木块A的右端,质量为
、初速度大小为
的子弹C从A的左端水平射入并和它一起以共同速度运动(射入时间忽略不计).若A、B之间接触面光滑,A和地面之间的动摩擦因数为
=0.25,取g=10m/
.求:
(1)子弹刚射入木块A后它们的共同速度;
(2)子弹射入A后到B落地的时间t;
(3)A滑行的总的路程s.
正确答案
(1)2m/s (2)0.53s (3)0.7m
解:(1)C从A的一端射入并和它一起以速度运动的极短时间内A、C组成的系统动量守恒,则:
………..①(2分)
代入数据并解得
水平向右 ………..②(2分)
(2)因A和B之间光滑,B相对地处于静止,设B经时间离开A的瞬间,A的速度为
,则由动能定理和动量定理得:
………..③(2分)
………..④(2分)
………..⑤(2分)
由以上各式联立求解得:
………..⑥(2分)
B离开A后做自由落体运动,则由得
………..⑦(1分)
子弹射入A后到B第一次落地的时间为
………..⑧(1分)
(3)B离开A后,A做匀减速直线运动至速度为零,则由动能定理得:
………..⑨(2分)
………..⑩(2分)
由以上各式联立求解得 ………..11(1分)
整个过程中A滑动的路程为: ………..12(1分)
(18分)如图所示,固定在地面上的光滑圆弧面与车C的上表面平滑相接,在圆弧面上有一个滑块A,其质量为mA=2kg,在距车的水平面高h=1.25m处由静止下滑,车C的质量为mC=6kg,在车C的左端有一个质量mB=2kg的滑块B,滑块A与B均可看作质点,滑块A与B碰撞后粘合一起共同运动,最终没有从车C上滑出,已知滑块A和B与车C的动摩擦因数均为
,车C与水平地面的摩擦忽略不计.取g= 10m/s2.求:
(1)滑块A滑到圆弧面末端时的速度大小.
(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小.
(3)车C的最短长度.
正确答案
(1)
(2)
(3) m
(1)设滑块A滑到圆弧未端时的速度大小为v1,由机械能守恒定律有
……① (3分)
代入数据解得……②(2分)
(2)设A、B碰后瞬间的共同速度为v2,滑块A与B碰撞瞬间与车C无关,滑块A与B组成的系统动量守恒
……③(3分)
代入数据解得……④ (2分)
(3)设车C的最短长度为L,滑块A与B最终没有从车C上滑出,三者最终速度相同设为v3
根据动量守恒定律有
……⑤ (3分)
根据能量守恒定律有
……⑥ (3分)
联立⑤⑥式代入数据解得m……⑦(2分)
如图所示海岸炮将炮弹水平射出,炮身质量(不含炮弹)为M,每颗炮弹质量为m,当炮身固定时,炮弹水平射程为s,那么当炮身不固定时,发射同样的炮弹,水平射程将是多少?
正确答案
两次发射转化为动能的化学能E是相同的。第一次化学能全部转化为炮弹的动能;第二次化学能转化为炮弹和炮身的动能,而炮弹和炮身水平动量守恒,由动能和动量的关系式知,在动量大小相同的情况下,物体的动能和质量成反比,炮弹的动能
,由于平抛的射高相等,两次射程的比等于抛出时初速度之比,即:
,所以
。
.如图6-2-21,细绳上端固定于O点,下端系一质量m="1" kg的小球P,且小球P处于静止状态.小球P与平台的B点接触,但对平台无压力,绳长L="0.5" m,平台高h="0.8" m.另有一质量M="2" kg的小球Q沿平台自左向右运动到B处与P球发生正碰,碰后P球在绳的约束下做圆周运动且恰好能过最高点,而Q球落在水平地面上的C点,DC间的距离s="2.4" m,不计空气阻力,取g="10" m/s2,求:
图6-2-21
(1)Q球与P球碰前速度v0的大小;
(2)系统在两球发生碰撞过程中损失的机械能.
正确答案
(1)v0="8.5" m/s (2)23.75 J
(1)设Q与P碰后,P的速度为v1,Q球速度为v2,g取10 m/s2
由P做圆周运动,且恰好过最高点和机械能守恒,选P作零势能面
mg =mvA2/L
代入数据得v1="5" m/s
Q由B到C做平抛运动,由平抛运动的规律得v2t=s gt2/2=h
代入数据得v2="6" m/s
取向右为正方向,由动量守恒定律得
Mv0=mv1 +Mv2
代入数据得v0="8.5" m/s.
(2)由能量守恒定律得
Mv02/2 =mv12/2 + Mv22/2 +E
代入数据得E="23.75" J.
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