- 动量守恒定律
- 共6910题
如图,带有
光滑圆弧轨道,质量为M的滑车静止置于光滑水平面上,一质量为厨的小球m以速度VO水平冲上滑车,当小球沿滑车上行再返回并脱离滑车时,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:小球与滑车组成的系统水平方向动量守恒,
小球滑上滑车,又返回,到离开滑车的整个过程,相当于小球与滑车发生弹性碰撞的过程.
如果m<M,小球离开滑车向左做平抛运动;如果m=M,小球离开滑车做自由落体运动;
如果m>M,小球离开滑车向右做平抛运动.故AD错误,BC正确;
故选:BC.
[选修3-5]
(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的______也相等.
A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量
(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图如图1所示. 电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离______ (选填“近”或“远”). 当大量He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有______条.
(3)如图2所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1m/s. A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2m/s,求此时B的速度大小和方向.
正确答案
解:
(1)根据德布罗意波长公式λ=,一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等,则动量P亦相等,故答案选C;
(2)根据玻尔原子理论,能级越高的电子离核距离越大,故电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离近.跃迁发出的谱线条数为,代入n=4得有6条谱线,故答案为6.
(3)取v0远离空间站的方向为正方向,则A和B开始的速度为v0=0.1m/s远离空间站,推开后,A的速度vA=0.2m/s,此时B的速度为vB,根据动量守恒定律有:
(mA+mB)v0=mAvA+mBvB
代入数据解得:vB=0.02m/s
方向沿远离空间站方向;
故答案为:
(1)C;
(2)近、6
(3)0.02m/s,方向远离空间站方向.
解析
解:
(1)根据德布罗意波长公式λ=,一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等,则动量P亦相等,故答案选C;
(2)根据玻尔原子理论,能级越高的电子离核距离越大,故电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离近.跃迁发出的谱线条数为,代入n=4得有6条谱线,故答案为6.
(3)取v0远离空间站的方向为正方向,则A和B开始的速度为v0=0.1m/s远离空间站,推开后,A的速度vA=0.2m/s,此时B的速度为vB,根据动量守恒定律有:
(mA+mB)v0=mAvA+mBvB
代入数据解得:vB=0.02m/s
方向沿远离空间站方向;
故答案为:
(1)C;
(2)近、6
(3)0.02m/s,方向远离空间站方向.
一静止的U核衰变为
Th核时,只放出一个α粒子,已知
Th的质量为MT,α粒子质量为Mα,衰变过程中质量亏损为△m,光在真空中的速度为c,若释放的核能全部转化为系统的动能,求放出的α粒子的初动能.
正确答案
解:根据动量守恒定律有
0=MTvT-Mαvα
根据能量守恒得:
△mC2=MTvT2+
Mαvα2
解以上方程可得:
EKα=Mαvα2=
△mC2
故答案为:放出的α粒子的初动能为△mC2
解析
解:根据动量守恒定律有
0=MTvT-Mαvα
根据能量守恒得:
△mC2=MTvT2+
Mαvα2
解以上方程可得:
EKα=Mαvα2=
△mC2
故答案为:放出的α粒子的初动能为△mC2
光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30kg,两车间的距离足够远.现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5m/s时,停止拉绳.求:
①人在拉绳过程做了多少功?
②若人停止拉绳后,至少以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?
正确答案
解:①设甲、乙两车和人的质量分别为m甲、m乙和m人,
停止拉绳时甲车的速度大小为v甲,乙车的速度大小为v乙,
由动量守恒定律得(m甲+m人)v甲=m乙v乙,
解得:v甲=0.25m/s;
由功与能的关系可知,人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量.,
②设人跳离甲车时人的速度方向为正,大小为v人,
甲车的速度为v‘甲,人离开甲车前后由动量守恒定律得:
(m甲+m人)v甲=m甲v'甲+m人v人,
人跳到乙车时,人与乙车共同速度为:
v'乙:m人v人-m乙v乙=(m人+m乙)v'乙,
若两车不碰撞,则v'甲≤v'乙,
代入得:v人≥0.5m/s
当人跳离甲车的速度大于或等于0.5m/s时,两车才不会相撞.
答:①人在拉绳过程做了5.625J的功;
②若人停止拉绳后,至少以0.5m/s的速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞.
解析
解:①设甲、乙两车和人的质量分别为m甲、m乙和m人,
停止拉绳时甲车的速度大小为v甲,乙车的速度大小为v乙,
由动量守恒定律得(m甲+m人)v甲=m乙v乙,
解得:v甲=0.25m/s;
由功与能的关系可知,人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量.,
②设人跳离甲车时人的速度方向为正,大小为v人,
甲车的速度为v‘甲,人离开甲车前后由动量守恒定律得:
(m甲+m人)v甲=m甲v'甲+m人v人,
人跳到乙车时,人与乙车共同速度为:
v'乙:m人v人-m乙v乙=(m人+m乙)v'乙,
若两车不碰撞,则v'甲≤v'乙,
代入得:v人≥0.5m/s
当人跳离甲车的速度大于或等于0.5m/s时,两车才不会相撞.
答:①人在拉绳过程做了5.625J的功;
②若人停止拉绳后,至少以0.5m/s的速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞.
如图所示,固定的光滑的弧形轨道末端水平,固定于水平桌面上,B球静止于轨道的末端.轨道最高点距轨道末端高度及轨道末端距地高度均为R.A球由轨道最高点静止释放,A球质量为2m,B球质量为m,A、B均可视为质点,不计空气阻力及碰撞过程中的机械能的损失.求:A、B两球落地点的水平距离?
正确答案
解:A球下滑过程到与B球碰撞前机械能守恒,则有
2mgR=
解得,v=
A、B两球发生弹性碰撞,动量守恒、机械能守恒,则
2mv=2mvA+mvB =
+
解得,vA=,vB=
碰撞后两球都做平抛运动,
则 R=
A的水平位移为xA=vAt,B的水平位移为xB=vBt,则A、B两球落地点的水平距离为△x=xB-xA,
代入解得,△x=2R.
答:A、B两球落地点的水平距离为2R.
解析
解:A球下滑过程到与B球碰撞前机械能守恒,则有
2mgR=
解得,v=
A、B两球发生弹性碰撞,动量守恒、机械能守恒,则
2mv=2mvA+mvB =
+
解得,vA=,vB=
碰撞后两球都做平抛运动,
则 R=
A的水平位移为xA=vAt,B的水平位移为xB=vBt,则A、B两球落地点的水平距离为△x=xB-xA,
代入解得,△x=2R.
答:A、B两球落地点的水平距离为2R.
光滑水平面上静放两个半径相同的小球A和B,质量分别为mA=2kg、mB=3kg,现给A球一大小为v0=10m/s的水平初速度,使其与B球发生正碰.
①若测得B球被碰后的速度为vB=6m/s,求碰后A球的速度;
②若考虑碰撞过程中机械能损失的各种情况,求碰后B球速度的可能取值.
正确答案
解:①根据动量守恒定律得
mAv0=mAvA+mBvB
代入解得 vA=1m/s
②(i)若两球发生完全非弹性碰撞,损失的机械能最大,B获得的速度最小,
则 mAv0=(mA+mB)v共
代入解得 v共=4m/s
若两球发生完全弹性碰撞,B获得的速度最大.由系统动量守恒和机械能守恒,得
mAv0=mAv1+mBv2
=
+
联立解得 v2=8m/s
故碰后B球速度的可能取值范围为4m/s≤v2≤8m/s.
答:①碰后A球的速度是1m/s.
②碰后B球速度的可能取值范围为4m/s≤v2≤8m/s.
解析
解:①根据动量守恒定律得
mAv0=mAvA+mBvB
代入解得 vA=1m/s
②(i)若两球发生完全非弹性碰撞,损失的机械能最大,B获得的速度最小,
则 mAv0=(mA+mB)v共
代入解得 v共=4m/s
若两球发生完全弹性碰撞,B获得的速度最大.由系统动量守恒和机械能守恒,得
mAv0=mAv1+mBv2
=
+
联立解得 v2=8m/s
故碰后B球速度的可能取值范围为4m/s≤v2≤8m/s.
答:①碰后A球的速度是1m/s.
②碰后B球速度的可能取值范围为4m/s≤v2≤8m/s.
如图所示,有一条光滑轨道,其中一部分是水平的,有质量为2m的滑块A以速率15m/s向右滑行,又有另一质量为m的滑块B从高为5m处由静止下滑,它们在水平面相碰后,B滑块刚好能回到原出发点,则碰撞后A的瞬时速度大小为______m/s,方向为______.
正确答案
5
水平向右
解析
解:滑块B在斜抛上运动过程中,机械能守恒,与A碰撞前后速度大小相同,根据守恒定律,有:
mgh=
解得:
=
A、B滑块碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,根据守恒定律,有:
2mvA-mvB=2mvA′+mvB′
故:vA′=vA-vB-
vB′=15-
10-
=5m/s>0
故碰撞后A的瞬时速度大小为5m/s,向右;
故答案为:5,水平向右.
一质量为m1的小球A与另一质量为m2的静止小球B发生正碰.实验中测出碰撞后小球B的速度为v2,求小球A原来的速度v0的最大值和最小值分别是多少?
正确答案
解析:两球碰后粘在一起运动时,系统能量损失最大,v0最大,选球A的初速度的方向为正方向,则碰撞应满足:
m1v0max=(m1+m2)v2
v0max=v2
设碰撞后A的速度为v1;
两球发生弹性正碰时系统能量损失最小且为零,v0最小,则碰撞应满足:
m1v0min=m1v1+m2v2
m1v0min2=
m1v12+
m2v22
联立以上两式解得:
v0min=v2
答:小球A原来的速度v0的最大值和最小值分别是v0max=v2,v0min=
v2.
解析
解析:两球碰后粘在一起运动时,系统能量损失最大,v0最大,选球A的初速度的方向为正方向,则碰撞应满足:
m1v0max=(m1+m2)v2
v0max=v2
设碰撞后A的速度为v1;
两球发生弹性正碰时系统能量损失最小且为零,v0最小,则碰撞应满足:
m1v0min=m1v1+m2v2
m1v0min2=
m1v12+
m2v22
联立以上两式解得:
v0min=v2
答:小球A原来的速度v0的最大值和最小值分别是v0max=v2,v0min=
v2.
如图所示,内壁光滑的木槽小车质量为mA=m,内直径为2L,置于水平地面上,小车与地面间的动摩擦因数为μ.车槽内有两个小物块B、C,它们的质量分别是mB=m,mC=2m.现用两物块将很短的轻弹簧压紧(物块与弹簧不连接),且B物块到车槽左端、C物块到车槽右端的距离均为L,这时弹簧的弹性势能为EP=μmgL.同时释放B、C物块,并假设小物块与车槽碰撞后不分离,物块B、C的大小、轻弹簧的长度和碰撞时间不计.试求:
(1)第1个小物块与车槽碰撞后的共同速度?
(2)第2个小物块经多少时间才与车槽相碰撞?
(3)整个运动过程中,车槽运动的位移?
正确答案
解:(1)设释放瞬间,物体B、C的速度分别为vB、vc,
第1个小物块与车槽碰撞后的共同速度为v1共,
对于B、C组成的系统,
由动量守恒定律得:mBvB=mCvC,
由能量守恒定律得:EP=,
解得:vB=,vC=
;
以B与木槽小车组成的系统为研究对象,
物体B先与车槽A相撞时,由动量守恒定律可得:
mBvB=(mA+mB)v1共,
解得:v1共=;
(2)设物体B经时间t1与木槽小车A相撞,
车槽A与B球相撞后经时间t2速度减为0,
B、C分离后,B在木槽小车上做匀速直线运动,则L=vBt1,
物体B与车槽A相撞的时间:t1=;
木槽小车A与B物体相撞后,一起向左匀减速运动,
由牛顿第二定律得:μ(mA+mB+mC)g=(mA+mB)a,解得:a=2μg;
车槽A和物体B相撞后做匀减速直线运动,
由匀变速直线运动的速度公式可得:0=v1共-at2,
速度减为0的时间:;
在此期间,车槽A向左的位移:sA=t2=
t2=
;
在(t1+t2)这段时间内,物体C移动的距离为:,
由上可知:s<L-sA,
这说明在C 与A相撞前A已停止运动,
第2个小物块C经与车槽相碰撞的时间为:;
(3)设第2个小物块C与车槽碰撞后的共同速度v2共,车槽向右运动的距离为sc,
以A、B、C组成的系统为研究对象,物体C和车槽A相撞过程中,
由动量守恒定律得:mCvC=(mA+mB+mC)v2共 ,解得:v2共=;
对A、B、C组成的系统,由动能定理得:-μ(mA+mB+mC)gsc=0-(mA+mB+mC)v2共2,
解得:,整个运动过程中,车槽的位移大小为:△s=sA-sc=
,方向向左;
答:(1)第1个小物块与车槽碰撞后的共同速度是.
(2)第2个小物块经才与车槽相碰撞.
(3)整个运动过程中,车槽运动的位移大小是,方向向左.
解析
解:(1)设释放瞬间,物体B、C的速度分别为vB、vc,
第1个小物块与车槽碰撞后的共同速度为v1共,
对于B、C组成的系统,
由动量守恒定律得:mBvB=mCvC,
由能量守恒定律得:EP=,
解得:vB=,vC=
;
以B与木槽小车组成的系统为研究对象,
物体B先与车槽A相撞时,由动量守恒定律可得:
mBvB=(mA+mB)v1共,
解得:v1共=;
(2)设物体B经时间t1与木槽小车A相撞,
车槽A与B球相撞后经时间t2速度减为0,
B、C分离后,B在木槽小车上做匀速直线运动,则L=vBt1,
物体B与车槽A相撞的时间:t1=;
木槽小车A与B物体相撞后,一起向左匀减速运动,
由牛顿第二定律得:μ(mA+mB+mC)g=(mA+mB)a,解得:a=2μg;
车槽A和物体B相撞后做匀减速直线运动,
由匀变速直线运动的速度公式可得:0=v1共-at2,
速度减为0的时间:;
在此期间,车槽A向左的位移:sA=t2=
t2=
;
在(t1+t2)这段时间内,物体C移动的距离为:,
由上可知:s<L-sA,
这说明在C 与A相撞前A已停止运动,
第2个小物块C经与车槽相碰撞的时间为:;
(3)设第2个小物块C与车槽碰撞后的共同速度v2共,车槽向右运动的距离为sc,
以A、B、C组成的系统为研究对象,物体C和车槽A相撞过程中,
由动量守恒定律得:mCvC=(mA+mB+mC)v2共 ,解得:v2共=;
对A、B、C组成的系统,由动能定理得:-μ(mA+mB+mC)gsc=0-(mA+mB+mC)v2共2,
解得:,整个运动过程中,车槽的位移大小为:△s=sA-sc=
,方向向左;
答:(1)第1个小物块与车槽碰撞后的共同速度是.
(2)第2个小物块经才与车槽相碰撞.
(3)整个运动过程中,车槽运动的位移大小是,方向向左.
如图所示,C是静止放在光滑的水平面上的一块木板,木板的质量为2m.小木块B以2v0的初速度水平向右从木板左端滑上木板.当B与C相对静止后,小木块A以v0的初速度水平向右从木板左端滑上木板.小木块A和B质量均为m,它们与木板间的动摩擦因数均为μ,且木板足够长,重力加速度为g.求:
Ⅰ.小木块B的最终速度;
Ⅱ.小木块A与小木块B最终距离.
正确答案
解:Ⅰ.当B与C相对静止时,对B、C组成的系统研究,根据动量守恒有:2mv0=(m+2m)v1
得:.
当三物体均静止时,A、B、C三物体动量守恒,有:mv0+(m+2m)v1=(m+m+2m)v2
得:.
Ⅱ.从木块B滑上木板C开始,到木块B与木板C相对静止,对木块B与木板C运用能量守恒定律,有:-μmgs1=(m+2m)
-
m(2v0)2
解得:s1=.
从木块A滑上木板C开始,到木块A与木板C相对静止,对木块A、木块B与木板C运用能量守恒定律,有:-μmgs2=(m+m+2m)v22-[
(m+2m)
+
mv02]
解得:s2=.
则木块A与木块B最终距离s=s1-s2=.
答:Ⅰ、小木块B的最终速度为.
Ⅱ、小木块A与小木块B最终距离为.
解析
解:Ⅰ.当B与C相对静止时,对B、C组成的系统研究,根据动量守恒有:2mv0=(m+2m)v1
得:.
当三物体均静止时,A、B、C三物体动量守恒,有:mv0+(m+2m)v1=(m+m+2m)v2
得:.
Ⅱ.从木块B滑上木板C开始,到木块B与木板C相对静止,对木块B与木板C运用能量守恒定律,有:-μmgs1=(m+2m)
-
m(2v0)2
解得:s1=.
从木块A滑上木板C开始,到木块A与木板C相对静止,对木块A、木块B与木板C运用能量守恒定律,有:-μmgs2=(m+m+2m)v22-[
(m+2m)
+
mv02]
解得:s2=.
则木块A与木块B最终距离s=s1-s2=.
答:Ⅰ、小木块B的最终速度为.
Ⅱ、小木块A与小木块B最终距离为.
光滑的水平面上,用轻弹簧相连的质量为2kg的A、B两物体都以6m/s的速度向右运动,弹簧处于原长状态,质量为4kg的物块C静止在前方,如图所示.B与C碰撞后二者粘在一起运动,在以后的运动中( )
正确答案
解析
解:由B、C碰撞瞬间,B、C的总动量守恒,选向右的方向为正,由动量守恒定律得:
mBv0=(mB+mC)v
代入数据解得:v=2m/s;
三个物体速度相同时弹性势能最大,选向右的方向为正,由动量守恒定律得:
mAv0+mBv0=(mA+mB+mC)v共,
代入数据解得:v共=3m/s
设最大弹性势能为Ep,由机械能守恒得:EP=+
-
代入数据解得:EP=12J
故选:AC
如图所示,用细线挂一质量为M的木块,有一质量为m的子弹自左向右水平射穿此木块,穿透前后子弹的速度分别为v0和v(设子弹穿过木块的时间和空气阻力不计),木块的速度大小为( )
正确答案
解析
解:子弹射穿木块过程系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=mv+Mv′,
解得:v′=,故B正确;
故选:B.
如图所示,电荷量均为+q、质量分别为m和2m的小球A和B,中间连接质量不计的绝缘细绳(不考虑电荷之间的库仑力),在竖直方向的匀强电场中以速度v0匀速上升,某时刻细绳断开.求:
(1)电场强度大小及细绳断开后两球A、B的加速度;
(2)当球B速度为零时,球A的速度大小.
(3)自绳断开至球B速度为零的过程中,两球组成系统的机械能增量为多少?
正确答案
解:(l)设场强为E,把AB球看成一个系统.系统做匀速直线运动,由平衡条件得:
2qE=3mg,
解得电场强度为:,
绳断后,对A球,由牛顿第二定律得:qE-mg=maA,
解得:,方向:方向向上,
对B球,由牛顿第二定律得:qE-2mg=2maB,
解得:,方向:向下;
(2)自绳断开至球B速度为零的过程中,系统满足动量守恒,
由动量守恒定律得:(m+2m)v0=mAvA+0,
解得A球速度:vA=3v0;
(3)设绳断到B球速度为零的时间为t,
由动量守恒定律得:0=v0+aBt,
解得:;
A的位移:,
由功能关系对A球:,
同理,对B球:,
两球组成系统的机械能增量为:;
答:(1)电场强度大小为,细绳断开后球A的加速度为
,
方向竖直向上,球B的加速度为,方向竖直向下;
(2)当球B速度为零时,球A的速度大小为3v0.
(3)自绳断开至球B速度为零的过程中,两球组成系统的机械能增量为15mv02.
解析
解:(l)设场强为E,把AB球看成一个系统.系统做匀速直线运动,由平衡条件得:
2qE=3mg,
解得电场强度为:,
绳断后,对A球,由牛顿第二定律得:qE-mg=maA,
解得:,方向:方向向上,
对B球,由牛顿第二定律得:qE-2mg=2maB,
解得:,方向:向下;
(2)自绳断开至球B速度为零的过程中,系统满足动量守恒,
由动量守恒定律得:(m+2m)v0=mAvA+0,
解得A球速度:vA=3v0;
(3)设绳断到B球速度为零的时间为t,
由动量守恒定律得:0=v0+aBt,
解得:;
A的位移:,
由功能关系对A球:,
同理,对B球:,
两球组成系统的机械能增量为:;
答:(1)电场强度大小为,细绳断开后球A的加速度为
,
方向竖直向上,球B的加速度为,方向竖直向下;
(2)当球B速度为零时,球A的速度大小为3v0.
(3)自绳断开至球B速度为零的过程中,两球组成系统的机械能增量为15mv02.
一质量为M的大货车A停在距水平地面高为h的斜坡上,由于刹车失灵由静止开始沿斜坡下滑,与一质量为kM(k未知)静止在水平地面上的货车B发生了正碰撞,碰撞时间极短,其过程简图如图所示.大货车A在与货车B碰前的运动过程中克服阻力做功为
Mgh,碰后A、B同向滑行的距离之比为1:4.碰撞过程中A、B两车系统损失的机械能为碰前时刻A货车动能的
.假设A、B货车与水平地面的动摩擦因数相同且整个研究过程A、B均可视为质点.重力加速度为g,求:
(1)大货车A与货车B碰撞前时刻的速度;
(2)k值.
正确答案
解:(1)大货车A自开始下滑到与货车B碰撞前的过程中,设大货车A与货车B碰撞前时刻的速度为v0,
对大货车A,由动能定理得:,解得:
;
(2)大货车A立即以v1的速度与货车B发生碰撞,在碰撞的极短时间内,A、B系统满足动量守恒定律,
以碰撞前A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:Mv0+0=Mv1+kMv2,
碰撞过程中AB系统能量守恒,由能量守恒定律得:,
因碰后A、B同向滑行的距离之比为1:4,故v2=2v1,
解得:,v2=v0,
;
答:(1)大货车A与货车B碰撞前时刻的速度为;
(2)k值为.
解析
解:(1)大货车A自开始下滑到与货车B碰撞前的过程中,设大货车A与货车B碰撞前时刻的速度为v0,
对大货车A,由动能定理得:,解得:
;
(2)大货车A立即以v1的速度与货车B发生碰撞,在碰撞的极短时间内,A、B系统满足动量守恒定律,
以碰撞前A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:Mv0+0=Mv1+kMv2,
碰撞过程中AB系统能量守恒,由能量守恒定律得:,
因碰后A、B同向滑行的距离之比为1:4,故v2=2v1,
解得:,v2=v0,
;
答:(1)大货车A与货车B碰撞前时刻的速度为;
(2)k值为.
如图所示,木块B和C的质量分别为0.75m和m固定在轻质弹簧(处于原状)的两端,静止于光滑的水平面上.一质量为0.25m的木块A以速度v水平向右与木块B对心碰撞(时间极短),并粘在一起运动,求:
(1)A和B相碰后一起共同运动的速度?
(2)A和B相碰时系统减小的动能?
(3)弹簧的具有的最大弹性势能?
正确答案
解:取水平向右为正方向
(1)A、B碰撞过程,由A、B系统动量守恒得:0.25mv=(0.25m+0.75m)v1,
解得:v1=0.25v
(2)A和B相碰时系统减小的动能为△Ek=-
×(0.25m+0.75m)•
=
-
×(0.25m+0.75m)•(0.25v)2=0.09375mv2
(3)当三个木块的速度相同时,弹簧压缩到最短或伸长到最长,弹簧的具有的弹性势能最大,设A、B、C有共同速度v2,由A、B、C系统动量守恒得:
0.25mv=(0.25m+0.75m+m)v2,
解得:v2=0.125v
从弹簧开始压缩到三个物体速度相同的过程,由A、B、C系统机械能守恒得:
弹簧的具有的最大弹性势能为:EPm=×(0.25m+0.75m)•
-
×(0.25m+0.75m+m)•
=0.015625mv2.
答:
(1)A和B相碰后一起共同运动的速度为0.25v.
(2)A和B相碰时系统减小的动能是0.09375mv2.
(3)弹簧的具有的最大弹性势能是0.015625mv2.
解析
解:取水平向右为正方向
(1)A、B碰撞过程,由A、B系统动量守恒得:0.25mv=(0.25m+0.75m)v1,
解得:v1=0.25v
(2)A和B相碰时系统减小的动能为△Ek=-
×(0.25m+0.75m)•
=
-
×(0.25m+0.75m)•(0.25v)2=0.09375mv2
(3)当三个木块的速度相同时,弹簧压缩到最短或伸长到最长,弹簧的具有的弹性势能最大,设A、B、C有共同速度v2,由A、B、C系统动量守恒得:
0.25mv=(0.25m+0.75m+m)v2,
解得:v2=0.125v
从弹簧开始压缩到三个物体速度相同的过程,由A、B、C系统机械能守恒得:
弹簧的具有的最大弹性势能为:EPm=×(0.25m+0.75m)•
-
×(0.25m+0.75m+m)•
=0.015625mv2.
答:
(1)A和B相碰后一起共同运动的速度为0.25v.
(2)A和B相碰时系统减小的动能是0.09375mv2.
(3)弹簧的具有的最大弹性势能是0.015625mv2.
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