- 动量守恒定律
- 共6204题
如图所示,质量为M的物体B静止在光滑水平面上,它有一个位于竖直平面内光滑的1/4圆弧轨道,底端切线水平。另一质量为m的小物体A从左边以水平初速度v0滑上光滑轨道的底端,设小物块并未冲出轨道。
求:(1)小物块A在B上上升的最大高度
(2)物体B最终的速度
正确答案
(1)mv0="(M+m)v " 解得:
(2)mv0=mvA+ MvB 解得:
略
如图所示,质量为m=3.0kg的小车在光滑水平轨道上以v1=2.0m/s速度向右运动.一股水流以v2=2.4m/s的水平速度自右向左射向小车后壁。已知水流流量为Q=m3/s,射到车壁的水全部流入车厢内.那么,经多长时间可使小车静止?(水的密度为ρ=kg/m3),
正确答案
由题意知,小车质量m="3.0kg" ,速度v1=2.0m/s;水流速度v2=2.4m/s,水流流量Q=m3/s,水的密度ρ=
kg/m3.
设经t时间,流人车内的水的质量为M,此时车开始反向运动,车和水流在水平方向没有外力,动量守恒,所以有 mv1- Mv2="0 " ①
又因为 M=ρV ②
V=Qt ③
由以上各式带入数据解得 t="50s " ④
略
光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的L形滑板(平面部分足够长),质量为4m,距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m,电量为+q的大小不计的小物体,物体与板面的摩擦不计.整个装置置于场强为E的匀强电场中,初始时刻,滑板与物体都静止.试问:
小题1:释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1,
多大?
小题2:若物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前速率
的3/5,则物体在第二次跟A碰撞之前,滑板相对于
水平面的速度v2和物体相对于水平面的速度v3分别为
多大?
小题3:物体从开始到第二次碰撞前,电场力做功为多大?(设碰撞经历时间极短且无能量损失)
正确答案
小题1:
小题2:
小题3:
小题1:释放小物体,物体在电场力作用下水平向右运动,此时,滑板静止不动,对于小物体,
由动能定理得:
小题2:)碰后小物体反弹,由动量守恒定律:得
得 之后
滑板以v2匀速运动,直到与物体第二次碰撞,从第一次碰撞到第二次碰撞时,物体与滑板
位移相等、时间相等、平均速度相等
小题3:电场力做功等于系统所增加的动能
有n个完全相同的物块放在光滑水平面上沿一直线排开,物块间距离均为d.开始物块1以初速度v0向物块2运动,碰撞后黏在一起,又向物块3运动,黏在一起后又向物块4运动……如此进行下去.求:
(1)物块n的速度vn;
(2)从物块1开始运动时,到物块n开始运动经历的总时间是多少?(忽略每次碰撞所用的时间)
正确答案
vn=;t=
.
(1)对n个物块组成的系统,满足动量守恒的条件,得:mv0=n·mvn
物块n的速度vn=.
(2)从物块1开始运动到和物块2相撞,需时间t1,则t1=
设物块1和2碰撞后具有共同速度v1,则
mv0=(m+m)v1,v1=
物块1、2以速度v1向物块3运动,需时间t2则t2==
物块1、2与3碰后,具有共同速度v2,则v2=v1=
物块1、2、3以速度v2向物块4运动,需时间t3,t3==
以此类推,最后(n-1)个物块向第n个物块运动需时间tn-1,则tn-1=
从物块1开始运动到物块n开始运动,共需时间
t=t1+t2+…+tn-1=+
+…+
=
.
如图,小球a、b质量均为m,b球用长h的细绳(承受最大拉力为2.8mg)悬挂于水平轨道BC(距地高0.5h)的出口C处.a球从距BC高h的A处由静止释放后,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起.试问:
(1)a与b球碰前瞬间的速度大小?
(2)a、b两球碰后,细绳是否会断裂?
(3)若细绳断裂,小球在DE水平地面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?
正确答案
(1)设a球经C点时速度为vC,则由机械能守恒定律得
mgh=m
解得vC=,即a与b球碰前的速度为
(2)设b球碰后的速度为v,由动量守恒定律得
mvC=(m+m)v
故v=vC=
小球被细绳悬挂绕O摆动时,若细绳拉力为T,则由牛顿第二定律有
T-2mg=2m
解得T=3mg,则有T>2.8mg,细绳会断裂,小球做平抛运动.
(3)设平抛的时间为t,则依据平抛运动的规律得
0.5h=gt2(
得t=
故落点距C的水平距离为S=vt=×
=
h
即小球最终落到地面距C水平距离是h.
答:
(1)a与b球碰前瞬间的速度大小是.
(2)a、b两球碰后,细绳会断裂.
(3)细绳断裂,小球在DE水平地面上的落点距C的水平距离是h.
如图,A、B、C三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触但不固定,将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C连接,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体,现A以初速v0沿B、C的连线方向向B运动,与B相碰并粘合在一起,以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离,已知C离开弹簧后的速度恰为v0,求弹簧释放的势能。
正确答案
试题分析:设碰后ABC的共同速度大小为,对AB的碰撞过程分析:
(1)
再设AB的最终速度为,弹簧释放的势能为
,对弹簧伸展过程分析:
(2)
(3)
联立(1)(3)得:
一质量m=50kg的人站在位于光滑水平地面上的平板小车的左端,如图示,平板车的质量为M=100kg,长为,车上表面距地面高
,若此人由静止开始向右匀加速奔跑且经时间
离开车,求:
⑴人与车间摩擦力;⑵人落地时与车的距离;
正确答案
(1)F="200N " (2)s="6m "
略
两只小船逆向航行,航线邻近.在两船首尾相齐时,由每只船上各自向对方放置一质量为m="50" kg的麻袋,结果载重较小的船停了下来,另一船则以v=8.5 m/s的速度沿原方向航行.设两只船及船上载重量分别为m1=500 kg,m2=1 000 kg.问交换麻袋前各船的速率是多大?(水的阻力不计)
正确答案
v1=1 m/s,v2=9 m/s.
每只船向对方放置麻袋过程中不会影响本船的速度,船速之所以发生变化,是接受了对方的麻袋并与之发生相互作用的结果.若选抛出麻袋后的此船与彼船扔来的麻袋所组成的系统为研究对象,在水的阻力不计的情况下,系统动量守恒.分别以各船原航行方向为正方向,则
对轻船系统有(m1-m)v1-mv2=0 ①
即(500-50)v1-50v2=0
对重船系统有(m2-m)v2-mv1=(m2-m+m)v ②
即(1 000-50)v2-50v1=1 000×8.5
解之可得:v1=1 m/s,v2=9 m/s.
如图所示,一木块静放在光滑的水平桌面上,一颗子弹以水平的初速度v0向右射向木块,穿出木块时的速度为v0/2,木块质量是子弹质量的两倍,设木块对子弹的阻力相同,若木块固定在一辆水平公路上以速度v匀速向右运动的汽车顶上,子弹仍以v0的水平初速度从同一方向水平射入该木块,汽车的速度v在什么范围内木块不会被射穿?(子弹的质量远远小于汽车的质量,放车速可视作始终不变)
正确答案
木块固定前子弹与木块组成的系统动量守恒,
设子弹质量为m,木块被击穿后的速度为v2
mv0=2mv2+mv0
解得v2=v0
设木块长d,木块固定在汽车上时,子弹穿过木块的过程木块的位移为L,时间为t,设子
弹与木块的相互作用力为f,太子弹刚能击穿木块,其相对木块的位移为d,末速度与车速v相等.
根据能的转化与守恒定律求得
fd=△E=m
-
[2m(
v0
4
)2+m(
v0
2
)2]=m
木块随汽车作匀速运动,木块的位移L=vt
若子弹刚能穿出木块,子弹位移s=(L十d)
根据动量定理得
mv0-mv=ft
根据动能定理得
m
-
mv2=f(L-d)
联立以上各式解得v=(1-)v0
所以汽车的速度v必须满足v0>v>0.2v0
答:汽车的速度v0>v>0.2v0木块不会被射穿.
如图所示,质量为M,长为L的小车静止在光滑水平面上,小车最右端固定有一个厚度不计的竖直挡板,另有一质量为的小物体以水平向右的初速度
从小车最左端出发,运动过程中与小车右端的挡板发生无机械能损失的碰撞,碰后小物体恰好停在小车的最左端。求:
(1)小物体停在小车的最左端时小车的速度多大?
(2)小物体与小车间的动摩擦因数多大?
正确答案
① ②
①小物体停在小车的最左端时小车与小物体有共同速度,设为,由动量守恒定很有:
(2分)
得 (2分)
②对系统由能量守恒定律得:
-
(3分)
得 (2分)
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