- 动量守恒定律
- 共6204题
如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体B与C用轻质弹簧拴接,当弹簧处于自然长度时,B在O点;当B静止时,B在M点,OM=l。在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,A、B相碰后一起压缩弹簧。A第一次脱离B后最高能上升到N点,ON=1.5l。B运动还会拉伸弹簧,使C物体刚好能脱离挡板D。A、B、C的质量都是m,重力加速度为g,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)弹簧第一次恢复到原长时B速度的大小;
(3)M、P之间的距离。
正确答案
解:(1)B静止时,弹簧形变量为l,弹簧严生弹力F=kl,B物体受力如图所示
根据物体平衡条件得kl=mgsinθ
得弹簧的劲度系数
(2)当弹簧第一次恢复原长时A、B恰好分离,设此时A、B速度的大小为v3对A物体,从A、B分离到A速度变为0的过程,根据机械能守恒定律得
此过程中A物体上升的高度△h=1. 5lsinθ
得
(3)设A与B相碰前速度的大小为v1,A与B相碰后速度的大小为v2,M、P之间距离为x
对A物体,从开始下滑到A、B相碰的过程,根据机械能守恒定律得
A与B发生碰撞,根据动量守恒定律得mv1=(m+m)v2设B静止时弹簧的弹性势能为Ep,从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程,根据机械能守恒定律得
B物体的速度变为0时,C物体恰好离开挡板D,此时弹簧的伸长量也为l,弹簧的弹性势能也为Ep对B物体和弹簧,从A、B分离到B速度变为0的过程,根据机械能守恒定律得
解得x=9l
如图所示,A、B、C三物块质量均为m,静止于光滑水平台面上,A、B间用一不可伸长的轻短细线相连。初始时刻细线处于松弛状态,C位于A右侧较远处。现突然给A一瞬时冲量,使A以初速度v0沿A、C连线方向向C运动。A与C相碰后,粘合在一起。求:
(1)A与C粘合在一起时的速度;
(2)若将A、B、C看成一个系统,则从A开始运动到A与C刚好粘合完成的过程中系统损失的机械能。
正确答案
解:(1)轻细线绷紧的过程,A、B这一系统动量守恒,则,
解得。
之后A、B均以速度v1向右匀速运动,在A与C发生碰撞过程中,A、C这一系统动量守恒,
则,解得
。
(2)轻细线绷紧的过程,A、B这一系统机械能损失为,
则
在A与C发生碰撞过程中,A、C这一系统机械能损失为,
则
则A、B、C这一系统机械能损失为。
如图所示,质量为3m的足够长木板C静止在光滑水平面上,质量均为m的两个小物体A、B放在C的左端,A、B间相距s0,现同时对A、B施加水平向右的瞬时冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若A、B与C之间的动摩擦因数分别为μ和2μ,则:
(1)最终A、B、C的共同速度为多大?
(2)求运动过程中A的最小速度?
(3)A与B最终相距多远?
(4)整个过程中A、B与木板C因摩擦所产生的热量之比为多大?
正确答案
(1)0.6v0
(2)0.5v0
(3)s0+0.425
(4)
如图所示,一轻质弹簧竖直固定在地面上,自然长度,上面连接一个质量
的物体A,平衡时物体距地面
,此时弹簧的弹性势能
。在距物体A正上方高为
处有一个质量
的物体B自由下落后,与弹簧上面的物体A碰撞并立即以相同的速度运动,已知两物体不粘连,且可视为质点,
。求:
(1)碰撞结束瞬间两物体的速度大小;
(2)两物体一起运动第一次具有竖直向上最大速度时弹簧的长度;
(3)两物体第一次刚要分离时物体B的速度大小。
正确答案
解:(1)设物体B自由下落与物体A相碰时的速度为,则
设A与B碰撞结束后的瞬间速度为,根据动量守恒定律
得
(2)设物体A静止在弹簧上端时弹簧的压缩量为,弹簧的劲度系数为
,根据胡克定律得
得
两物体向上运动的过程中,弹簧弹力等于两物体总重力时具有最大的速度,设此时弹簧的压缩量为,则
得
设此时弹簧的长度为,则
(3)两物体向上运动过程中弹簧达到原长时分离,从碰后到分离的过程,物体和弹簧组成的系统机械能守恒,则
得
如图所示,五块完全相同的长木板依次紧挨着放在水平地面上,每块木板的长度为L=0.5m,质量为M=0.6 kg。在第一块长木板的最左端放一质量为m=0.98kg的小物块。已知小物块与长木板间的动摩擦因数为μ1=0.2,长木板与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。一颗质量为m0=0.02kg的子弹以υ0=150m/s水平速度击中小物块并立即与小物块一起在长木板表面滑行,重力加速度g=10m/s2。
(1)分析小物块滑至哪块长木板时,长木板才开始在地面上滑动。
(2)求物块在整个运动过程中相对出发点滑行的最大距离s。
正确答案
(1)第5块
(2)2.27m
如图所示,在光滑的水平面上停放着一辆质量为M的小车,小车上的平台是粗糙的,停在光滑的水平桌面旁。现有一质量为m的质点C以初速度v0沿水平桌面向右运动,滑上平台后从A端点离开平台,并恰好落在小车的前端B点。此后,质点C与小车以共同的速度运动。已知OA=h,OB=s,则:
(1)质点C刚离开平台A端时,小车获得的速度多大?
(2)在质点C与小车相互作用的整个过程中,系统损失的机械能是多少?
正确答案
解:(1)设质点C离开平台时的速度为,小车的速度为
,对于质点C和小车组成的系统,动量守恒:m
=m
+M
①
从质点C离开A后到还未落在小车上以前,质点C作平抛运动,小车作匀速运动,则:
②,
③
由①、②、③式解得:
(2)设小车最后运动的速度为,在水平方向上运用动量守恒定律:m
=(M+m)
④
设OB水平面的重力势能为零,由能量守恒定律得⑤
由④、⑤两式解得
如图所示,A、B两物体与一轻质弹簧相连,静止在地面上,有一小物体C从距A物体h高度处由静止释放,当下落至与A相碰后立即粘在一起向下运动,以后不再分开,当A与C运动到最高点时,物体B对地面刚好无压力、设A、B、C三物体的质量均为m,弹簧的劲度k,不计空气阻力且弹簧始终处于弹性限度内。若弹簧的弹性势能由弹簧劲度系数和形变量决定,求C物体下落时的高度h。
正确答案
解:开始时A处于平衡状态,有
当C下落h高度时速度为v,则有:
C与A碰撞粘在一起时速度为v',由动量守恒有:
当A与C运动到最高点时,B对地面无压力,即:
可得:
所以最高点时弹性势能与初始位置弹性势能相等
由机械能守恒有:
解得:
(1)下列说法正确的是
[ ]
A.光电效应实验揭示了光的粒子性
B.某原子核经过一次α衰变后,核内质子数减少4个
C.重核的裂变过程质量增大,轻核的聚变过程有质量亏损
D.电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的
(2)如图所示,一对杂技演员(都视为质点)荡秋千时从A点(秋千绳OA处于水平位置)由静止出发绕悬点O下摆,当摆到最低点B时,男女演员在极短的时间内互相将对方沿水平方向推出,两人向相反方向做一平抛运动,并能安全落到地面。若女演员的落地点刚好在初始位置A点的正下方,且已知男演员质量是女演员质量的2倍,秋千的质量不计。秋千的绳长为R,O点距地面高度为5R,不计空气阻力。求男演员落地点C与O点的水平距离。
正确答案
(1)AD
(2)6.5R
如图所示,放在水平面上的小车上表面水平,AB是半径为R的光滑圆弧轨道,下端B的切线水平且与平板车上表面平齐,车的质量为m0。现有一质量为m的小滑块,从轨道上端A处无初速释放,滑到B端后,再滑到平板车上。若车固定不动,小滑块恰不能从车上掉下。(重力加速度为g):
(1)求滑块到达B端之前瞬间所受支持力的大小;
(2)求滑块在车上滑动的过程中,克服摩擦力所做的功;
(3)若车不固定,且地面光滑,把滑块从A点正上方的P点无初速释放,P点到A点的高度为h,滑块从A点进入轨道,最后恰停在车的中点。求车的最大速度。
正确答案
解:(1)根据机械能守恒定律有:
根据牛顿第二定律有:
联立两式,得轨道对滑块的支持力:
(2)滑块在车上滑动过程中,克服摩擦力做的功
(3)设滑块到B点速度为v2,有
滑块最后恰停在车的中点时,滑块与车速相同,车速最大,设为v3,有
解得:
如图甲所示,光滑水平面上停放着一辆上表面粗糙的质量为M的平板车,一质量为m的小金属块以水平速度v0从平板车的左端滑上平板车,在运动过程中的0~t0时间内它们的速度随时间变化的图象如图乙所示,求:
(1)小金属块与平板车的质量之比;
(2)小金属块与平板车上表面间的动摩擦因数;
(3)若小金属块最后刚好没滑离平板车,则平板车的长度为多少?
正确答案
解:(1)以平板车和小金属块为研究对象,由平板车和小金属块组成的系统受合外力为零,所以动量守恒:
代入数据得:
(2)以小金属块为研究对象,由动量定理:
代入数据得:
(3)设小金属块与平板车最后的共同速度为v,由动量守恒定律:
代入数据得:
设平板车长为L,以系统为研究对象,根据能量守恒可得:
解得:
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