- 动量守恒定律
- 共6204题
如图,质量为m的小船甲在静止在水面上,一质量为的人站在船尾.另一相同小船乙以速率v0从后方驶来,为避免两船相撞,人从船尾以相对小船甲的速率v水平向后跃到乙船,求速率v至少为多大才能避免两船相撞.
正确答案
设两船恰好不相撞,最后具有共同速度v1,以乙船的初速度方向为正方向,由动量守恒定律:
(2m+)v1=mv0
人从甲船跃出的过程动量守恒,乙船的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
0=mv1+m(-v+v1),
解得:v=v0;
答:速率v至少为v0才能避免两船相撞.
(2011·广州模拟)(12分)质量为M的长木板放在光滑的水平面上,一质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑到B点,在板上前进了L,而木板前进了l,如图所示,若滑块与木板间的动摩擦因数为μ,求:
(1)摩擦力对滑块和木板做的功;
(2)系统产生的热量.
正确答案
(1)-μmg(L+l) μmgl (2)μmgL
(1)滑块的对地位移为x1=L+l
摩擦力对滑块做的功为: W1=-Ffx1=-μmg(L+l) (4分)
木板的对地位移为x2=l
摩擦力对木板做的功为:W2=Ffx2=μmgl (4分)
(2)滑块相对木板的位移为Δx=L
系统产生的热量Q=FfΔx=μmgL (4分)
一个质量为M=0.20kg的小球放在高度为h=5.0m的直杆顶端。一颗质量m=0.010kg的子弹以v0 = 5.0×102m/s的速度沿水平方向击中小球,并穿过球心,小球落地处离杆的距离为s=20m。求子弹落地处离杆的距离。(g = 10m/s2)
正确答案
设子弹穿过后小球的速度为v,则
s = vt ………………………………①(1分)
……………………………②(1分)
解得:v =" 20m/s" …………………………(1分)
取V0方向为正方向,据动量守恒定律可求出子弹穿过后的速度v1
m1v0 =" mv" + m1v1………………………③(1分)
v1=" 100m/s" (2分)
因子弹与小球落地所以历的时间相同,所以
………………………………⑤(2分)
得s1 =" 100" m ……………………………⑥(2分)
本题考查平抛运动和动量守恒定律,先根据平抛运动求出小球末速度,再由动量守恒求解
如图所示,质量为3m的小球B用长度为L=r的细线悬挂于O点,小球B位于水平轨道DE与EF的分界点E,但对接触面无压力,DE段光滑,EF段粗糙,与两个小球的动摩擦因数均为μ=0.5,另一个质量为m的小球A以初速度v02与B发生正碰后反弹,从D点进入竖直放置的半径为r的光滑半圆轨道CD,恰好到达最高点C,离开C点后落在轨道DE的G点(图中未画出),A球、B球均视为质点,重力加速度用g表示,求:
(1)碰后A球的速度vA
(2)A球落点G点与D点的水平距离x
(3)如细线能承受的最大拉力Fm=16mg,碰后,悬挂B球的细线是否断开?如不能断开,求出B球上摆的最大高度h;如能断开,求出B球在水平轨道EF上运动的最大距离S.
正确答案
(1)A球刚好通过最高点,由牛顿第二定律得
mg=m
解得:vC=
对A球碰后运动至C过程,由机械能守恒得
mvA2=
mvC2+mg2r
解得vA=
(2)A球平抛过程有
2r=gt2
x=vCt
解得x=2r
(3)A、B两球相碰过程,由动量守恒得
mv0=m(-vA)+3mvB
B球在最低点由牛顿第二定律得
F-3mg=3m
所以有:vB=,F=18mg
因为F>Fm=16mg所以细线断
B球在水平面上做匀减速运动,由动能定理得
-μ3mgs=0-3mvB2解得s=5r
答:(1)碰后A球的速度为;
(2)A球落点G点与D点的水平距离为2r;
(3)碰后,悬挂B球的细线会断开,B球在水平轨道EF上运动的最大距离为5r.
(适合于“侧重理论”的考生).如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6kg•m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4kg•m/s,则左方是______球,碰撞后A、B两球速度大小之比为______.
正确答案
规定向右为正方向,碰撞前A、B两球的动量均为6kg•m/s,说明A、B两球的速度方向向右,
两球质量关系为mB=2mA,所以碰撞前vA>vB,所以左方是A球.
碰撞后A球的动量增量为-4kg•m/s,所以碰撞后A球的动量是2kg•m/s
碰撞过程系统总动量守恒,mAvA+mBvB=-mAvA′+mBvB′
所以碰撞后B球的动量是10kg•m/s
根据mB=2mA,所以碰撞后A、B两球速度大小之比为2:5.
故答案为:A,2:5.
试在下述简化情况下由牛顿定律导出动量守恒定律的表达式:系统是两个质点,相互作用力是恒力,不受其他力,沿直线运动,要求说明推导过程中每步的根据,以及式中各符号和最后结果中各项的意义.
正确答案
m2=-m1
m2=-m1·
m1+m2=m1+m2
略
如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车,车的上表面右侧是一段水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的1/4圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在点相切.车右端C点固定一个处于自然状态的弹簧,弹簧左端恰与水平轨道上B点相齐。一质量m=1.0kg的小物块从圆弧形轨道顶端由静止释放,小车
B部分与小物块间摩擦系数为μ=0.2,其余各部分摩擦不计。已知
B的长度L=1m, g取10m/s2.求:
(1) 小物块经过点时的速度大小;
(2) 弹簧的最大弹性势能;
(3) 小物块最终离小车B点的距离。
正确答案
(1),
,
(2)解得v=0,
或
(3)解得v′=0,
,解得L′=0.25m
略
如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平地面上,车上装有半径为R的半圆形光滑轨道。现将质量为m的小球放于半圆形轨道的边缘上,并由静止开始释放,当小球滑至半圆形轨道的最低点位置时,小车移动的距离为______________,小球的速度为_________
正确答案
mR/(M+m)
由水平方向动量守恒可知小车移动的距离为mR/(M+m)
光滑水平面上静止着一个质量为M的木块,一颗质量为m的子弹,以水平速度v0射向该木块并最终停在其中。
(1)求木块的末速度;
(2) 求子弹、木块系统在上述过程中机械能的损失。
正确答案
(1)(2)
(1)由动量守恒得:m v0=(m+ M)v …… …… …………………………
V=" ……" …… …………………………………………………………………………
(2)系统在上述过程中机械能的增量
……………………………………………
…………………………………………………………
机械能的增量ΔE<0说明子弹、木块系统在上述过程中机械能是损失的。…………
评分参考:本题满分10分。式各2分各3分。
一列火车共有n节车厢且均停在光滑的长直轨道上,各车厢间距相等,间距总长为a.若第一节车厢以速度v向第二节车厢运动,碰撞时间极短且碰后不分开,然后一起向第三节车厢运动,……依次直到第n节车厢.试求:
(1)火车的最后速度是多大?
(2)整个过程经历的时间是多长?
正确答案
(1) (2)
解:(1)由动量守恒,有 (3分)
解得 (2分)
(2)设每两节相邻车厢间距为,
(1分)
碰撞后连接在一起的车厢节数依次为2节、3节…... (n-1)节,它们的速度相应为v/2, v/3…,所以火车的最后速度为v/n. (2分)
通过各间距的时间相应为:
( 2分)总时间为:
(2分)
扫码查看完整答案与解析