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简答题

如图所示,质量均为M=2m的木块A、B并排放在光滑水平面上,A上固定一根轻质细杆,轻杆上端的小钉(质量不计)O上系一长度为L的细线,细线的另一端系一质量为m的小球C,现将C球的细线拉至水平,由静止释放,求:

(1)两木块刚分离时B、C速度。

(2)两木块分离后,悬挂小球的细线与竖直方向的最大夹角。

正确答案

(20分)(1) 向右(2)

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简答题

在“验证碰撞中动量守恒”的实验中,所验证的是从斜槽某一位置滚下的小球A在斜槽的水平出口处与静止小球B发生对心碰撞时动量守恒.两球半径大小均为r,且已知.实验时,小球A的质量m1和小球B的质量m2的大小关系是m1_________m2.实验时,除实验装置外还需要的测量工具应有__________.实验时若球的落点分别为图中所示的M、P、N点,则A、B两小球碰撞中动量守恒的表达式是____________.

正确答案

> 天平 毫米刻度尺  m1=m1·+m2(-2r)

m1>m2的目的是保证碰撞后m1的速度方向与初速度同向.列动量守恒式时,碰撞后,m1、m2的动量都为正值,这样便于列式,减少了不必要的麻烦.若m12,则碰后m1返回,守恒式改为:m1=m1·+m2(-2r).

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简答题

如图所示,两块长度均为d=0.2m的木块A、B,紧靠着放在光滑水平面上,其质量均为M=0.9kg.一颗质量为m=0.02kg的子弹(可视为质点且不计重力)以速度υo=500m/s水平向右射入木块A,当子弹恰水平穿出A时,测得木块的速度为υ=2m/s,子弹最终停留在木块B中.求:

(1)子弹离开木块A时的速度大小及子弹在木块A中所受的阻力大小;

(2)子弹和木块B的最终速度大小.

正确答案

(1)设子弹离开A时速度为v1,对子弹和A、B系统,有:mv0=mv1+2Mv;

根据功能关系,有:fd=m-m-×2M•v2

联立解得:v1=320m/s,f=7362N;

(2)子弹从进入木块B到最后与木块B相对静止过程,系统动量守恒,根据守恒定律,有:

mv1+Mv=(m+M)v2

解得:v2=m/s≈8.9m/s;

答:(1)子弹离开木块A时的速度大小为320m/s,子弹在木块A中所受的阻力大小为7362N;

(2)子弹和木块B的最终速度大小约为8.9m/s.

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简答题

如图所示,一水平面上P点左侧光滑,右侧粗糙,质量为优的劈A在水平面上静止,上表面光滑,A轨道右端与水平面平滑连接,质量为M的物块B恰好放在水平面上P点,物块B与水平面的动摩擦因数为μ。一质量为m的小球C位于劈A的斜面上,距水平面的高度为h。小球C从静止开始滑下,然后与B发生正碰(碰撞时间极短,且无机械能损失)。已知M="2" m,求:

   ①小球C与劈A分离时,A的速度;

②小球C的最后速度和物块B的运动时间。

正确答案

①见解析②

小球C与B发生正碰后速度分别为,规定向右为正方向,由动量守恒得

      (1分)

机械能不损失    (1分)

代入     得 (1分)

(负号说明小球C最后向左运动) (1分)

物块B减速至停止运动时间设为t,由动量定理

  (1分)

 (1分)

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简答题

(9分)如图所示,是光滑的轨道,其中是水平的,为与相切于竖直平面内的半圆,半径质量的小球静止在轨道上,另一质量的小球,以初速度与小球正碰。已知相碰后小球经过半圆的最高点落到轨道上距处,重力加速度取10m/s2

求:

(1)碰撞结束时,小球的速度大小;

(2)试论证小球是否能沿着半圆轨道到达点。

正确答案

(1)(2)小球不能到达半圆轨道的最高点

表示小球碰后的速度,表示小球碰后的速度,表示小球在半圆最高点的速度,表示小球从离开半圆最高点到落在轨道上经过的时间,则有

                 ①

                   ②

      ③

              ④

由①②③④求得

代入数值得m/s,3.5m/s.

(2)假定球刚能沿着半圆轨道上升到点,则在点时,轨道对它的作用力等于零.以表示它在点的速度,以表示它在点相应的速度,由牛顿运动定律和机械能守恒定律,有

解得 代入数值得3.9m/s

m/s,可知

所以小球不能到达半圆轨道的最高点.

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简答题

质量为M的平板小车在光滑水平面上正以速度V向右做匀速直线运动,车上平板的长度为L.如果在车的前端轻轻放上一质量为m的小物体,如图所示,若不使物体从车上掉下来,物体与车面之间的动摩擦因数应满足什么条件?

正确答案

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简答题

在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B,做“验证动量守恒定律”的实验,实验步骤如下:

(1)把两滑块A、B紧贴在一起,在A上放质量为m的砝码,置于导轨上,用电动卡销卡住A、B,在与A、B的固定挡板间放入一弹簧,使弹簧处于水平方向上压缩状态.

(2)按下电钮使电动卡销放开,同时起动两个记录两滑块运动时间的电子计时器,当A、B与挡板C、D碰撞时,电子计时器自动停止,记下A至C运动时间t,B至D运动时间t2.

(3)重复几次取t1、t2的平均值.

①在调整气垫导轨时应注意______________________________________________________;

②应测量的数据还有____________________________________________________________;

③只要满足关系式________________________________________成立,即可验证动量守恒.

正确答案

①用水平仪测量使导轨水平 ②A端至C的距离L1,B端至D的距离L2 ③(M+m)=M

由于滑块和气垫导轨间的摩擦力很小,因此可以忽略不计,可认为滑块在导轨上做匀速直线运动,因此两滑块作用后的速度可分别表示为:

vA=  vB=

若(M+m)=M成立,则(M+m)vA=MvB成立,即动量守恒.

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简答题

在该实验中,两半径相同的小球质量比mA∶mB=3∶8,实验记录纸上各点(O、O′、M、P、N)位置如图所示,其中O点为斜槽末端所系重垂线指的位置.那么,A、B两球中,__________球是入射球.碰撞结束时刻,两球的动量之比pA′∶pB′=____________.

正确答案

B  3∶4

(1)由mA∶mB=3∶8知mB>mA

B球为入射球.

(2)由动量守恒式有:

pB=pB′+pA

mB=mB+mA

代入数据:pB′∶PA′=(mB)∶(mA)=4∶3.

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简答题

如图5一66所示一质量为m的小球,在B点从静止开始沿半球形容器内壁无摩擦地滑下,B点与容器底部A点的高度差为h,容器质量为M,内壁半径为R.求:

(1)当容器固定在水平桌面上,小球滑至底部A时,容器内壁对小球的作用力大小.

(2)当容器放置在光滑的水平桌面上,小球滑至底部A时,小球相对容器的速度大小.

 

正确答案

(1)mg(1+2h/R),(2)

1)m下滑只有重力做功,机械能守恒mgh=½mv2

达底端A,根据牛顿第二定律T-mg=mv2/R所以T=mg+2mgh/R=mg(1+2h/R)

(2若容器在光滑水平桌面上,选m和M为研究对象,系统机械能守恒,水平方向上动量守恒

mgh=½mv2+½Mu12,0=mv十Mu1    所以u1=-mv/M

代入得mgh=½mv2,所以v=,小球相对容器的速度大小为v/=v—u1=v十mv/M

所以v/=

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简答题

如图所示,质量为6kg的小球A与质量为3kg的小球B用轻弹簧相连,在光滑的水平面上以速度vo向左匀速运动。在A球与左侧墙壁碰撞后两球继续运动的过程中,弹簧的最大弹性势能为4J。已知A球与左墙壁碰撞过程无机械能损失,试求vo的大小。

正确答案

解:由于球与左墙壁碰撞过程无机械能损失,所以球与左侧墙壁碰撞后的速度大小仍为,方向水平向右,如图甲所示。              ①  

由题意分析可知,在球与左侧墙壁碰撞后两球继续运动的过程中,当小球的速度相等时(设大小为,如图乙所示),弹簧的弹性势能最大。     ②

对于小球和弹簧组成的系统,从甲图到乙图过程中,由动量守恒定律得:                ③

由机械能守恒得:

        ④

由③、④解得:

               ⑤

评分标准:本题9分. ①、②式各1分,③、④式各2分,⑤式3分。

本题考查了动量守恒知识以及机械能守恒,由于球与左墙壁碰撞过程无机械能损失,所以球与左侧墙壁碰撞后的速度大小仍为,方向水平向右。

由题意分析可知,在球与左侧墙壁碰撞后两球继续运动的过程中,当小球的速度相等时(设大小为,如图乙所示),弹簧的弹性势能最大。对于小球和弹簧组成的系统,从甲图到乙图过程中,由动量守恒定律以及机械能守恒小球碰撞后速度。

下一知识点 : 碰撞
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