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题型:简答题
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简答题

如图所示,在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块ABC,质量分别为mA=1kg,mB=1kg,mC=2kg,其中BC用一个轻弹簧固定连接,开始时整个装置处于静止状态;AB之间有少许塑胶炸药,A的左边有一个弹性挡板(小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失).现在引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为AB沿轨道方向的动能,AB分开后,A恰好在BC之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B,并且与B发生碰撞后粘在一起.求:

(1)在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值;

(2)AB相碰以后弹簧弹性势能的最大值.

正确答案

(1)3J;(2)0.5J

(1)塑胶炸药爆炸瞬间取AB为研究对象,假设爆炸后瞬间AB的速度大小分别为vAvB,取向右为正方向

由动量守恒:-mAvA+mBvB=0

爆炸产生的热量由9J转化为AB的动能

代入数据解得vA =vB =3m/s

由于A在炸药爆炸后再次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长,则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短(即弹性势能最大),爆炸后取BC和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时BC达到共速vBC,此时弹簧的弹性势能最大,设为Ep1

由动量守恒,得mBvB=(mB+mCvBC

由机械能守恒,得

代入数据得EP1=3J

(2)设BC之间的弹簧第一次恢复到原长时BC的速度大小分别为vB1vC1,则由动量守恒和能量守恒:

mBvB=mBvB1+mCvC1

代入数据解得:vB1=-1m/s,vC1=2m/s

vB1 =3m/s,vC1=0m/s不合题意,舍去.)

A爆炸后先向左匀速运动,与弹性挡板碰撞以后速度大小不变,反向弹回.当A追上B,发生碰撞瞬间达到共速vAB

由动量守恒,得mAvA+mBvB1=(mA+mBvAB

解得vAB =1m/s

ABC三者达到共同速度vABC时,弹簧的弹性势能最大为EP2

由动量守恒,得(mA+mBvAB+mCvC1=(mA+mB+mCvABC

由能量守恒,得

代入数据得EP2 =0.5J

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题型:简答题
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简答题

如图5-6所示,物体A置于小车B上,A与B之间光滑无摩擦。它们以共同的速度v前进。突然碰到障碍物C,将A从车上碰了出去,A被碰回的速度大小也是v。问:小车B的速度将怎样变化?

正确答案

B将以速度v继续前进。

【错解分析】错解: 以A,B原来速度方向为正,设小车B后来的速度为v′,根据动量守恒定律,则

(mA+mB)v=mBv′-mAv

  即:(mA+mB+mA)v = mBv′

  

  因为2mA+mB>mB

  所以:v′>v(变大)方向为原来的方向。

  上述错解的主要原因是不注意分析物理规律的适用条件,乱用动量守恒定律而造成的。

  当我们研究对象为A和B组成的系统时(如上述错解的研究对象)。在A与障碍物C发生碰撞时,因为C对A的作用力就A与B的系统来说是外力,所以不满足动量守恒条件(不受外力或合外力为零)。也就是说它们的动量不守恒,不能应用动量守恒定律去计算与讨论。不加分析地运用动量守恒定律必然导致错误。

  【正确解答】 实际上,在A与C相碰时,由于C对A的作用力的冲量使A的动量发生了变化。而A与B之间光滑无摩擦。在水平方向无相互作用力。所以对B来说,其水平动量是守恒的(实际上也只具有水平动量)。也就是说,A在水平方向运动的变化不会影响B的运动情况,因此B将以速度v继续前进。

  【小结】 物体间发生相互作用时,选哪个系统为研究对象,这是人为的选择,但要注意,若系统选择不当,则导致对该系统不能应用动量守恒定律来求解,如本题的A,B组成的系统。因此我们应注意研究对象的选取,使其能满足我们所选用规律的适用条件。如本题中以B为研究对象,即包含了所求的B的运动情况,而满足了水平方向不受外力,动量守恒的适用条件。 

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题型:填空题
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填空题

(1)甲、乙两颗绕地球作匀速圆周运动人造卫星,其线速度大小之比为:1,则这两颗卫星的运转半径之比为______,运转周期之比为______.

(2)在光滑水平面上沿x轴正方向作直线运动的物体A质量为m1,速度为v1=2m/s;另一个物体B质量为m2,以v2=4m/s的速率沿x轴负方向迎面向A运动,若两物体相碰后粘在一起并且恰好停止运动,则m1:m2=______;若两物体相碰后粘在一起并以v'=1m/s的速度沿x轴正方向运动,则m1:m2=______.

正确答案

(1)根据万有引力提供向心力,F=F

G=m=mr

所以:v=

T=2π

故:==

=()32=

故答案为:1:2,1:2

(2)以A、B组成的系统为研究对象,

①若两物体相碰后粘在一起并且恰好停止运动

由水平方向上动量守恒得

m1v1=m2v2

所以===

②若两物体相碰后粘在一起并以v'=1m/s的速度沿x轴正方向运动

由水平方向上动量守恒得

m1v1-m2v2=(m1+m2)v′

所以2m1-4m2=m1+m2

m1=5m2

=

故答案为:2:1,5:1.

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题型:填空题
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填空题

有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(估计重一吨左右).一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量,他进行了如下操作:他将船平行码头自由停泊,在岸上记下船尾的位置,然后轻轻从船尾上船.走到船头后下船,用卷尺测出几个距离,他自身的质量为m。请你回答下列问题:

(1)该同学是根据________定律来估测小船质量的;

(2)要求该同学测出的距离分别是________(先用文字说明,再给每一个距离赋于一个字母)

(3)所测渔船的质量M =________(表达式).

正确答案

(1)动量守恒 (2)船长L和船后退距离l (3)M=

试题分析:人运动时,船向后退,设人的质量m,船的质量M,由动量守恒可知:,,即:

点评:本题的运动属于反冲运动,解决这类问题的关键是分清不同物理状态.。

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v1、v2同向运动,并发生对心碰撞,碰后m2被右侧墙壁原速率弹回,又与m1碰撞,再一次碰撞后两球都静止.求

(1)第一次碰后m1球速度的大小

(2)两次碰撞中两球损失的总机械能

正确答案

(1)(2)

(1)设两个小球第一次碰后m1和m2速度的大小分别为

由动量守恒定律得:                   (4分)

两个小球再一次碰撞,

                                      (4分)

                                                                                                             (3分)

(2)根据能量守恒可知:                     (5分)

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题型:简答题
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简答题

质量为M=0.4kg的平板静止在光滑的水平面上,如图所示,当t=0时,质量为=0.4kg的小物块A和质量为=0.2kg的小物块B,分别从平板左右两端以相同大小的水平速度=6.0m/s同时冲上平板,当它们相对于平板都停止滑动时,没有相碰。已知A.B两物块与平板的动摩擦因数都是0.2,g取10m/s2,求:

(1)A.B两物体在平板上都停止滑动时平板的速度;

(2)从A.B两物块滑上平板到物块A刚相对于平板静止过程中,A.B及平板组成的系统机械能损失;

(3)请在下面坐标系中画出平板运动的v—t图象(要写出计算过程)。

正确答案

⑴设物块  A.B相对于平板停止滑动时,平板速度为v,根据动量守恒定律,有:(mA-mB)vo=(M+ mA+ mB) v

所以得: vo

⑵物块A.B滑上平板后各自对地做匀减速运动,且加速度大小相等,因A对平板的摩擦力大于B对平板的摩擦力,故平板向右做匀加速运动。因此,物块A先与平板达到共速,因A.B初速度及加速度大小均相等,故此时B的速度大小与A和平板相等,设为v1 ,根据动量守恒定律得:

      

所以,损失机械能为

⑶平板的运动分为三个阶段,第一阶段平板做匀加速直线运动至与A达到共速,在此过程所用的时间为t1,对平板运用动量定理,由: 所以t1=2s

第二阶段平板与A一起做匀减速直线运动到与B共速,设此过程所用时间为t2,对平板运用动量定理,得:  即t2=1.6s

第三阶段平板与AB一起以1.2m/s的速度做匀速直线运动。

故平板的V—t图像如下图所示。

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简答题

以速度v0平抛一个质量为1kg的物体,若在抛出3s后它未与地面及其他物体相碰,求它在3s内动量的变化。

正确答案

30kg∙m/s

物体在做平抛运动的过程中只受重力作用,而重力是恒力,由动量定理得,3s内物体动量的变化量

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简答题

如图5-10所示,倾角θ=30°,高为h的三角形木块B,静止放在一水平面上,另一滑块A,以初速度v0从B的底端开始沿斜面上滑,若B的质量为A的质量的2倍,当忽略一切摩擦的影响时,要使A能够滑过木块B的顶端,求V0应为多大?

正确答案

【错解分析】错解:设滑块A能滑到h高的最小初速度为v,滑块A到达斜面最高点时具有水平分速度为V′,由于水平方向不受外力,所以水平方向动量守恒,由动量守恒定律:

mv0cosθ=mv′+Mv′ ①

  在B的上端点m的合速度为:

  由动能定理有:

 

  

   

  主要是对滑块A滑过最高点的临界状态分析不清楚。实际上,当滑块能够到达最高点时,即其竖直向上的分速度为零,也就是说,在最高点,滑块A只具有水平速度,而不具有竖直速度。所以,式①是正确的,式②中关于滑块A的动能,直接代入水平速度即可。

  【正确解答】 根据水平方向动量守恒有:

mv0cosθ=(m+M)v′ ①

  

  

  

  【小结】 分析此题时,可以先定性分析,从题目可以知道,V0越大,上升的距离越高;v0较小,则可能上不到顶端。那么,刚好上升到

  v0>v时,才能够滑过。对于题目中的关键字眼,“滑过”、“至少”等要深入挖掘。  

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简答题

动量分别为5kg•m/s和6kg•m/s的小球A、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动,A追上B并发生碰撞后.若已知碰撞后A的动量减小了2kg•m/s,而方向不变,那么A、B质量之比的可能范围是什么?

正确答案

根据动量守恒定律得

PA+PB=PA′+PB

又PA′=3kg•m/s,

解得,PB′=8kg•m/s,

碰撞过程系统的总动能不增加,则有++

代入得:++

又由题,碰撞前A的速度大于B的速度,则有

碰撞后A的速度不大于B的速度,则有

由以上不等式组解得

答:A、B质量之比的可能范围是

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简答题

如图所示,AOB是光滑水平轨道,BC是半径为R的1/4光滑圆弧轨道,两轨道恰好相切,质量为M的小木块静止在O点,一质量为m(m = M/9)的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内不穿出,木块恰好滑到圆弧的最高点C处(子弹、小木块均可看成质点)问:(1)子弹射入木块之前的速度? (2)若每当小木块在O点时,立即有相同的子弹以相同的速度射入小木块,并留在其中,当第6颗子弹射入小木块后,小木块沿圆弧上升的高度是多大?(3)当第n颗子弹射入小木块后,小木块沿圆弧能上升的最大高度为时,则n值是多少?

正确答案

(1)

(2)0m

(3)v=

下一知识点 : 碰撞
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