- 动量守恒定律
- 共6204题
如图,质量为M=6.0kg的滑块A在光滑的水平面上,A的竖直截面为圆弧ab,ab粗糙,ab的半径为R=0.1m。一质量为m=2.0kg的小滑块B(大小不计)以初速度
=4m/s水平向右冲上A的ab并在ab上滑动,当B离开b端后升至最大高度离b端的高度为h=0.05m。求B在A的ab上滑动过程中:
(1)A与B系统损失的动能;
(2)B通过b向上运动的瞬间的速度矢量。
正确答案
(1)11J (2)
以A、B为研究对象,在水平方向动量守恒:
最后算得:△Ek=11J
如图,长木板ab的b端固定一档板,木板连同档板的质量为M=4kg,ab间距离s=2.0。木板位于光滑水平面上。在木板a端有一小物块,其质量m=1kg,小物块与木板间的动摩擦因数μ=0.10,它们都处于静止状态。现令小物块以初速
=5.0
沿木板向前滑动,直到和档板相碰。碰撞后,小物块恰好回到a端而不脱离木板。求碰撞过程中损失的机械能。
正确答案
全过程由动量守恒定律可得:
(4分)
解得: (1分)
全过程产生的焦耳热由相对位移可得: (4分)
由能量守恒定律可得: (4分)
解得:
A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A质量为5kg,速度大小为10m/s,B质量为2kg,速度大小为5m/s,它们的总动量大小为______kgm/s;两者相碰后,A沿原方向运动,速度大小为4m/s,则B的速度大小为______m/s.
正确答案
取A球的速度方向为正方向,
AB的总动量大小为P=mAvA-mBvB=5×10-2×5=40(kgm/s).
根据动量守恒得
P=mAvA′+mBvB′,
解得,vB′=10m/s
故答案为:40,10
A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A质量为5kg,速度大小为10m/s,B质量为2kg,速度大小为5m/s,它们的总动量大小为__________________kgm/s:两者碰撞后,A沿原方向运动,速度大小为4m/s,则B的速度大小为__________________m/s。
正确答案
40,10,
总动量P=;
碰撞过程中满足动量守恒,
代入数据可得:
如图所示,质量为m=1kg的滑块A从光滑圆弧h=0.9m处由静止开始下滑,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B相连,B静止在水平导轨上,B滑块与A滑块的质量相等,弹簧处在原长状态.滑块从P点进入水平导轨,滑行S=1m后与滑块B相碰,碰撞时间极短,碰后A、B紧贴在一起运动,但互不粘连.已知最后A恰好返回水平导轨的左端P点并停止.滑块A和B与水平导轨的滑动摩擦因数都为μ=0.1,g=10m/s
求:
(1)滑块A与滑块B碰撞前的速度
(2)滑块A与滑块B碰撞过程的机械能损失
(3)运动过程中弹簧最大形变量x.
正确答案
(1)令A、B质量皆为m,A刚接触B时速度为v1(碰前),由动能定理,有
mgh=mv02
-μmgs=mv12-
mv02
解得:v1=4m/s
(2)A、B碰撞过程中动量守恒,令碰后A、B共同运动的速度为v2,有mv1=2mv2
解得:v2=2m/s
A、B碰撞过程机械能损失
△E=mv12-
(m+m)v22=4J
(3)碰后A、B先一起向左运动,接着A、B一起被弹回,在弹簧恢复到原长时,设A、B的共同速度为v3,在这过程中,由动能定理,有:-μ•(2m)g•(2x)=•(2m)v32-
•(2m)v22
此后A、B开始分离,A单独向右滑到P点停下,由动能定理有
-μmgs=0-mv32
解得:v3=m/s,x=0.5m
答:(1)滑块A与滑块B碰撞前的速度为4m/s;
(2)滑块A与滑块B碰撞过程的机械能损失为4J;
(3)运动过程中弹簧最大形变量为0.5m.
两块高度相同的木块A和B,紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为mA=2kg,
mB=0.9kg。它们的下底面光滑,但上表面粗糙。另有一质量mc=0.1kg的物体C(可视为质点)以vC=10m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,物体C最后停在B上,此时B、C的共同速度v=0.5m/s,求木块A的速度为多大?
正确答案
VA=0.25m/s
对A、B、C三个物体,因水平面光滑,在水平方向上不受外力,
设木块A的速度为vA,
根据动量守恒定律:mCvC=mAvA+(mB+mC)v
代入数据得 VA=0.25m/s
如图5-2-8所示,甲、乙两完全一样的小车,质量都为M,乙车内用绳吊一质量为0.5M的小球.当乙车静止时,甲车以速度v与乙车相碰,碰后连为一体.则碰后两车的共同速度为_________________.当小球摆到最高点时,速度为___________________.
图5-2-8
正确答案
v
在甲、乙两车碰撞瞬间,甲、乙构成的系统动量守恒,在此瞬间,小球的动量未改变,由完全非弹性碰撞可知:Mv=(M+m)v1,得v1=.当小球摆到最高点时,三者具有共同的水平速度,设为v2,由甲、乙球在水平方向动量守恒得:Mv=(M+M+0.5M)v2,故v2=
v.
如图所示,光滑水平面上,质量为2m的小球B连接着轻质弹簧,处于静止;质量为m的小球A以初速度v0向右匀速运动,接着逐渐压缩弹簧并使B运动,过一段时间,A与弹簧分离,设小球A、B与弹簧相互作用过程中无机械能损失,弹簧始终处于弹性限度以内。求当弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能E.
正确答案
当A球与弹簧接触以后,在弹力作用下减速运动,而B球在弹力作用下加速运动,弹簧势能增加,当A、B速度相同时,弹簧的势能最大.
设A、B的共同速度为v,弹簧的最大势能为E,则:
A、B系统动量守恒,有
由机械能守恒:
联立两式得
如图所示,甲车质量为2kg,静止在光滑水平面上,其顶部上表面光滑,右端放一个质量为1kg的小物体,乙车质量为4kg,以5m/s的速度向左运动,与甲车碰撞后甲车获得6m/s的速度,物体滑到乙车上,若乙车足够长,其顶部上表面与物体的动摩擦因数为0.2,则(g取10m/s2)
(1)物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止;
(2)物块最终距离乙车左端多大距离.
正确答案
对甲、乙碰撞动量守恒m乙v0=m甲v1+m乙v2,
解得:v2==2m/s
对木块、向左做匀加速运动a=μg=2m/s2
乙车和木块,动量守恒m乙v2=(m乙+m木)v
解得v==1.6m/s
所以滑行时间t==0.8s
(2)木块向右运动过程中运用动能定理得:
μm木gs=m乙
-
(m乙+m木)v2
解得:s=0.8m
答:(1)物体在乙车上表面滑行0.8s相对乙车静止;
(2)物块最终距离乙车左端0.8m处.
光滑水平面上两小球a、b用不可伸长的松弛细绳相连.开始时a球静止,b球以一定速度运动直至绳被拉紧,然后两球一起运动,在此过程中两球的总动量______(填“守恒”或“不守恒”);机械能______(填“守恒”或“不守恒”).
正确答案
两小球和细绳组成的系统合外力为零,所以动量守恒;细绳拉紧的过程是非弹性碰撞,故机械能不守恒.
故答案为:守恒,不守恒.
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