- 动量守恒定律
- 共6204题
(1)m1、m2、m3以同一速度前进时的速度。(2)物体在拖车平板上移动的距离。(g取10m/s2)
正确答案
(1)1m/s(2)0.33m
质量为1kg的滑块以4m/s的水平速度滑上静止在光滑水平面上的质量为3kg的小车,最后以共同速度运动,滑块与车的摩擦系数为0.2,则此过程经历的时间为多少?
正确答案
1.5s
以滑块和小车为研究对象,系统所受合外力为零,系统总动量守恒。
以滑块的运动方向为正方向,由动量守恒定律可得:
滑块 小车
初:v0="4m/s " 0
末:v v
得mv0=(M+m)v,
则。
再以滑块为研究对象,其受力情况如图所示,由动量定理可得:
,即为所求。
可视为质点的两物体A和B中间夹一弹簧,压缩到一定程度后用线扎在一起后放在光滑的水平台面上(如图示),台面高0.8m,线被烧断后A、B两物体被弹出后落地的水平射程分别为1m和3m,若A的质量为0.60kg , g 取10m/s2. 求:
(1)B的质量为多大?
(2)开始时弹簧中储存的弹性势能为多大?
正确答案
(1) (2)7.5J
(1)设弹簧弹开后A、B二物体的速度分别为vA、vB,离开桌面后,二者均做平抛运动,运动时间均为
(2分)
所以 (各2分)
对A、B弹开过程用动量守恒
(3分)
代入数据可得
(2分)
(2)弹簧弹开过程,弹性势能转化为A、B的动能
(3分)
如图所示,A、B两小车的质量均为M=100kg,在光滑水平面上以相同的速率v0=2m/s在同一直线上相向运动。A车上有一质量为m = 50kg的人以某一速度跳到B车上后立即与B车一起以vB=1m/s的速度向右运动,求此时A车的速度。
正确答案
0.5m/s,方向向左
取水平向右为正方向,以A车、B车和人为系统,由动量守恒定律得:
(M+m)v0-Mv0=(M+m)vB+MvA (4分)
代入数据,解得:vA="-0.5m/s " (2分)
所以,A车的速度大小为0.5m/s,方向向左 (2分)
如图所示,一质量为M、长为L的长方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M。现以地面为参照系,给A和B以大小相等、方向相反的初速度(如图1),使A开始向左运动,B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离B板,以地面为参照系。
(1)若已知A和B的初速度大小为V0,求它们最后的速度大小和方向。
(2)若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。
正确答案
V=。方向向右 。L1=
。
用能量守恒定律和动量守恒定律求解。
A刚好没有滑离B板,表示当A滑到B板的最左端时,A、B具有相同的速度,设此速度为V, A和B的初速度的大小为V0,则据动量守恒定律可得:MV0-mV0="(m+m)V "
解得:V=。 V0,方向向右 。
对系统的全过程,由能量守恒定律得:
Q=fL=
对于A fL1=
由上述二式联立求得L1=。
(18分)如图,竖直固定轨道abcd段光滑,长为L=1.0m的平台de段粗糙,abc段是以O为圆心的圆弧.小球A和B紧靠一起静止于e处,B的质量是A的4倍.两小球在内力作用下突然分离,A分离后向左始终沿轨道运动, 与de段的动摩擦因数μ=0.2,到b点时轨道对A的支持力等于A的重力的, B分离后平抛落到f点,f到平台边缘的水平距离S= 0.4m,平台高h=0.8m,g取10m/s2,求:
(1)(8分)AB分离时B的速度大小vB;
(2)(5分)A到达d点时的速度大小vd;
(3)(5分)圆弧 abc的半径R.
正确答案
(1)vB="1" m/s
(2)vd= 2 m/s
(3)R=0.5m
(1)解: (1)B分离后做平抛运动,由平抛运动规律可知:
h=gt2……...3分 vB="s/t" ……...3分) 代入数据得: vB="1" m/s……...2分)
(2)AB分离时,由动量守恒定律得:
mAve=mBvB ……...2分) A球由 e到d根据动能定理得:
-μmAgl=mAvd2-
mAve2 ……...2分) 代入数据得: vd= 2
m/s……...1分)
(3)A球由d到b根据机械能守恒定律得:
mAgR+mAvb2=
mAvd2……...2分) A球在b由牛顿第二定律得:
mAg- mAg=mA vb2/R……...2分) 代入数据得:R=0.5m……...1分)
如图所示,O为一水平轴。细绳上端固定于O轴,下端系一质量m=1.0kg的小球,原来处于静止状态,摆球与平台的B点接触,但对平台无压力,摆长为=0.6m。平台高BD=0.80m。一个质量为M=2.0kg的小球沿平台自左向右运动到B处与摆球发生正碰,碰后摆球在绳的约束下做圆周运动,经最高点A时,绳上的拉力T恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面的C点,DC=1.2m。求:质量为M的小球与摆球碰撞前的速度大小(不计空气阻力,取g=10m/s2)。
正确答案
v0=6m/s
质量m=1.0kg的小球的在A点时: 4分
质量m=1.0kg的小球的从B点运动到A点: 4分
质量M=2.0kg的小球:DC= v1t 1分
1分
由以上得:t=0.4s,v1=3m/s,v2=6m/s
两球在碰撞过程中:Mv0=Mv1+mv2, 3分
质量为M的小球与摆球碰撞前的速度大小v0="6m/s " 2分
气球质量,载有质量为
的人,静止在空中离地
高处,气球下悬一根质量可忽略不计的绳子,一人想从气球上沿绳慢慢滑到地面,为了安全到达地面,这根绳长至少应为(不计人的高度)多长?
正确答案
5m
因为人是慢慢滑到地面,所以可视为匀速运动,系统的合外力为零,动量守恒,,所以
,所以
。
如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上固定一杆,总质量为M;杆顶系一长为L的轻绳,轻绳另一端系一质量为m的小球.绳被水平拉直处于静止状态(小球处于最左端).将小球由静止释放,小球从最左端摆下并继续摆至最右端的过程中,小车运动的距离是多少?
正确答案
该题立意新颖,但仔细分析与“人船模型”有相似之处,都是研究两个物体相互作用的过程,都具有水平方向合外力为零的特征,从而水平的动量守恒,初始状态球和车都处于静止状态,因此可借助“人船模型”来处理.
设某时刻小球速度的水平分量为v(方向向右),小车的速度为V(方向向左),取水平向左为正方向,根据动量守恒定律有:
MV-mv ="0 " 即
因为小球在摆动过程中,系统动量在每个时刻都等于零,所以每一时刻小球速度的水平分量与小车的速度都跟它们的质量成反比;从而可知小球从最左端摆至最右端的过程中,小球的水平位移s1与小车的位移s2与它们的质量成反比.即
由图4知 s1+s2=2L
由以上两式解得s2=
上面这题关键是找好球与船的相对位移。
(18分)一个质量为的小球被长为L的轻质细绳悬挂,小球可以绕悬点O在竖直平面内摆动,不计空气阻力,则开始小球静止且恰能与地面接触而不发生相互作用,一个质量为
的小物块在光滑水平面上滑行并与小球发生正碰,碰后物块静止不动而小球在竖直平面内刚好可以通过最高点做圆周运动,当小球再次与物块发生正碰后,小物块速度变为最初速度的一半,已知重力加速度为
,两物体均可视为质点,试求
小题1:小物块最初的速度V0的大小;
小题2:第二次碰撞中系统损失的机械能。
正确答案
小题1:小球恰好通过最高点作圆周运动,此时重力刚好提供向心力,设速度为V,有
(3分)
得V=
设小球第一次碰完后速度为V1,其后在摆至最高点过程中,根据动能定理:
-2·2mgL=·2m V2-
·2m V12 (3分)
代入V值可得V1=
第一次碰撞过程中,物块和小球系统动量守恒,有
mV0=2m V1
代入V1值可得V0=2 (3分)
小题2:小球从第一次碰后到第二次碰前,由于机械能守恒且同在最低点,所以第二次碰前的速度仍为V1。
设小球第二次碰完后的速度为V2,根据第二次碰撞物块和小球系统动量守恒
2m V1=2m V2+m˙V0 (2分)
代入V1、V0值可得V2= (2分)
故第二次碰撞系统损失的机械能
ΔE=·2m V12-
·2m V22-
m(
V0)2 (3分)
代入所求的的速度值可得
ΔE=mgL (2分)
略
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