- 动量守恒定律
- 共6204题
一个长2m,高1.25m的桌子,固定在水平地面上,它的左端放一个大小不计的质量为1.9kg的木块,被一个质量为100g水平飞来的速度为100m/s的子弹击中,击中后子弹留在木块内,它们落地点距桌面右端水平距离1.5m,如图所示.问:
①桌面是否光滑?如果不光滑,其动摩擦因数多大?
②如果要求木块被击中后恰好刚不离开桌面,子弹的速度不能超过多大?
正确答案
(1)0.4 (2)80m/s
小车A、可看成质点的小木块B的质量分别是=15kg,
=5kg,车长L=4m.B位于A的左端,与A一起以
=4m/s的速度向右运动.右面有一固定的墙壁,A与墙壁碰撞时间极短,碰撞后以原速率向左运动,而B则仍向右运动.由于A、B间有摩擦力,最后B恰停在A的右端而没有掉下来.求AB间的动摩擦因数.(取g=10m/
)
正确答案
0.6
如图所示,在光滑水平长直轨道上有A、B两个绝缘体,它们之间有一根长为l的轻质软线相连接,其中A的质量为m,B的质量为M=4m,A为带有电荷量为q的正电荷,B不带电,空间存在着方向水平向右的匀强电场,场强大小为E。开始时用外力把A与B靠在一起并保持静止,某时刻撤去外力,A开始向右运动,直到细线绷紧。当细线被绷紧时,两物体将有极短时间的相互作用,而后B开始运动,且细线再次松弛。已知B开始运动时的速度等于线刚绷紧前瞬间A的速度的。设整个过程中,A的电荷量都保持不变。
求细线第二次被绷紧的瞬间B对地的位移(相对于初始点)。
正确答案
由动能定理得
(3分)
设细线第一次绷紧后的瞬间A的速度为v1,B的速度为v2,因细线绷紧过程所用时间极短,电场力的冲量极小,可以忽略不计,根据动量守恒定律有
(3分)
第一次绷紧后A的速度为,负号表示速度
的方向水平向左,
∴A又回到第一次绷紧的位置历时
∴不会相碰 (3分)
两者速度相同时,, (2分)
此后再运动t′绷紧:
(3分)
解得:
(3分)
∴ (3分)
如图6-2-17所示,已知光滑水平面上有质量为M的长板正以速度v0向右运动,某时刻,质量为m的木块以与M等大的速度v0从长板右端进入长板上面向左运动,m<M.已知木块没有滑离长板且最后木块和长板相对静止,求从木块滑上长板到木块与长板相对静止的过程中,木块和长板相对水平面的位移大小之比为多少?
正确答案
=
由于M>m,Mv0>mv0,所以,最终M和m以相同的速度向右运动.即m先向左做匀减速运动,速度减到零后再向右做匀加速运动,直到和长板达到共同速度,长板一直向右做匀减速运动,直到和木块达到共同速度,之后它们一起做匀速运动.所以,木块的最小速度为零,长板的最小速度为它们一起匀速运动的速度v,由动量守恒定律得
Mv0-mv0=(M+m)v,解得v=v0;
在它们相对运动的过程中,木块位移的大小为sm=t=
v0t
长板位移大小为sM=t=
v0t
它们相对水平面的位移之比为=
.
如图6-2-16所示,平板小车停在光滑水平面上,质量均为m的物块A和B从小车两端相向滑上小车上表面,它们的水平速度大小分别为2v0和v0.若小车质量为m,A和B与小车间的动摩擦因数均为μ,试问经过多少时间A和B相对静止?(小车足够长,A、B不相撞)
正确答案
t=
A、B两物块都滑动时小车静止,当B的速度减小到零后,在A的摩擦力作用下,小车与B一起向右加速运动,直到跟A达到相同速度之后,A、B和小车以相同速度做匀速直线运动.由动量守恒定律得 2mv0-mv0=3mv,解得v=v0;
对A由动量定理得 -μmgt=mv-m·2v0
从A、B滑上小车到它们跟小车相对静止,经历的时间为t=.
如图所示,在光滑水平面上有质量均为m的两辆小车A和B,A车上表面光
滑水平、其上表面左端有一质量为M的小物块C(可看作质点).B车上表面是一个光滑的
圆弧槽,圆弧槽底端的切线与A的上表面相平.现在A和C以共同速度v0冲向静止的B
车,A、B碰后粘合在一起,之后物块C滑离A,恰好能到达B的圆弧槽的最高点.已知M=2m,
v0=4.0m/s,取g=10m/s2.求圆弧槽的半径R.
正确答案
设A、B碰后的共同速度为v1,C到达最高点时A、B、C的共同速度为v2 ,
A、B碰撞过程动量守恒:
……… ( 2 分)
C冲上圆弧最高点过程系统:
动量守恒:
……… ( 2分)
机械能守恒:
……… ( 2 分)
联立上三式解得: ……… ( 2 分)
代入数据得: ……… ( 2 分)
如图质量为mA=0.3kg、长L=24cm的方盘A静置于光滑水平面上,质量为mB=0.2kg的小物块B放在盘内右端,小物块与盘表面动摩擦因数μ=0.2,现有一质量为mC=0.1kg的物体C以v0=12m/s的速度向方盘运动,与之碰撞后不再分开。此后设小物块B和盘A每次碰撞都不损耗机械能,求小物块B和盘壁的碰撞次数及小物块B最终停在盘A中的位置。(g=10m/s2)
正确答案
mCv0=(mC +mA)v1
mCv0= (mA +mB +mC)v2
所以小物块B和盘壁的碰撞6次;最终停在距离盘A右壁6cm处。
略
如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1.6m,质量M=3.0kg的木板,一个质量m=1.0kg的小物块放在离木板最右端,m和M之间的动摩擦因数μ=0.1,今对木板施加向右的拉力F=10.0N,为使木板能从小木块下方分离出来,此拉力作用的时间至少应为多少?(g取10m/)
正确答案
0.8s
物体在F作用下运动,设其作用的最小时间为t.
在 t 秒末木板M的速度为v,Mv=(F-μmg)t ③
在 t 秒末木块m的速度为v,mv=μmgt ④
撤去外力F后,当m滑到M最左端两者具有共同速度v'时,木板M刚好能从木块m下方分离出来.
在这过程中符合动量守恒.
故可得 Mv+mv=(M+m)V'=F·t ⑤
在外力F开始作用到m滑到M的最左端并具有共同速度v'的过程中,由动能定理得
把②⑥式代入⑦式得
质量为2 kg的平板车B上表面水平,原来静止在光滑水平面上,平板车一端静止着一块质量为2 kg的物体A,一颗质量为0.01 kg的子弹以600 m/s的速度水平瞬间射穿A后,速度变为100 m/s。
(1)A的最大速度;
(2)若A不会滑离B,B的最大速度是多少?
正确答案
(1).5 m/s(2)v="1.25" m/s
试题分析:(1)子弹刚射穿A时,A的速度最大.对于子弹和物体A组成的系统,
由动量守恒定律,得′ ( 3分)
解得.5 m/s. (2分)
(2)A在B上滑动时,A做减速运动,B做加速运动,当A、B速度相同时,B的速度最大,对于A、B系统,
由动量守恒定律,得 (3分)
解得v="1.25" m/s (2分)
点评:对于力学综合题,把握运动过程的规律是关键,子弹打击木块的过程,动量守恒是基本规律.
证明:完全非弹性碰撞过程中机械能损失最大。
正确答案
见解析
证明:碰撞过程中机械能损失表为:
△E=m1υ12+
m2υ22―
m1u12―
m2u22
由动量守恒的表达式中得:
u2=(m1υ1+m2υ2-m1u1)
代入上式可将机械能的损失△E表为u1的函数为:
△E=-u12-
u1+[(
m1υ12+
m2υ22)-
( m1υ1+m2υ2)2]
这是一个二次项系数小于零的二次三项式,显然:当u1=u2=时,
即当碰撞是完全非弹性碰撞时,系统机械能的损失达到最大值
△Em=m1υ12+
m2υ22 -
扫码查看完整答案与解析