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题型: 单选题
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单选题

如图所示,质量为M,长度为L的车厢,静止于光滑的水平面上,车厢内有一质量为m的物体以初速度v0向右运动,与车厢壁来回碰撞n次后静止在车厢中,这时车厢的速度是(  )

Av0,水平向右

B0

C  水平向右

D  水平向左

正确答案

C

解析

解:以物体与车厢组成的系统为研究对象,系统所受合外力为零,系统动量守恒,以m的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:

mv0=(M+m)v′,

最终车的速度:v′=,方向与v0的速度相同,水平向右;

故选:C.

1
题型: 单选题
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单选题

下列说法中正确的是(  )

A一个质点在一个过程中如果其动量不变,其动能也一定不变

B一个质点在一个过程中如果其动能不变,其动量也一定不变

C几个物体组成的物体系统在一个过程中如果动量守恒,其机械能也一定守恒

D几个物体组成的物体系统在一个过程中如果机械能守恒,其动量也一定守恒

正确答案

A

解析

解:A、一个质点在一个过程中如果其动量不变,根据EK=则动能也不变,A正确;

B、一个质点在一个过程中如果其动能不变,可能是速度的大小不变而方向改变,则动量改变,B错误;

C、几个物体组成的物体系统在一个过程中如果动量守恒,其机械能不一定守恒,比如非弹性碰撞,C错误;

D、几个物体组成的物体系统在一个过程中如果机械能守恒,可能是只有重力做功,则系统在竖直方向上可能的合外力不为零,则动量不守恒,D错误;

故选:A.

1
题型:填空题
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填空题

质量都是1kg的物体A,B中间用一轻弹簧连接,放在光滑的水平地面上,现使B物体靠在墙上,用力推物体A压缩弹簧,如图所示,这个过程中外力做功为8J,待系统静止后突然撤去外力,从撤去外力到弹簧第一次恢复到原长时B物体的动量为______,当A,B间距离最大时B物体的速度大小为______m/s.

正确答案

0

2

解析

解:由题意知,根据能量守恒定律可知外力F对A做的功全部转化为弹簧的弹性势能Ep=8J,撤去外力F后,AB组成的系统机械能守恒,所以当弹簧第一次恢复原长时,弹性势能完全转化为A的动能,故此时有:

A获得的速度为:

因为B在墙壁间,故当弹簧第一次恢复原长时,物体B的速度为0,动量为0;

撤去外力F后,AB组成的系统动量守恒,在弹力作用下A做减速运动,B做加速运动,当速度相等时AB相距最远,

根据动量守恒定律有:

mvA=(m+m)v

此时共同速度为:v=

故答案为:0,2.

1
题型:简答题
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简答题

如图所示,静止在光滑水平面上的小车质量为M=20kg.从水枪中喷出的水柱的横截面积为S=10cm2,速度为v=10m/s,水的密度为ρ=1.0×103kg/m3.若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁,且冲击到小车前壁的水全部沿前壁流进小车中.当有质量为m=5kg的水进入小车时,试求:

(1)小车的速度大小;

(2)小车的加速度大小.

正确答案

解:(1)流进小车的水与小车组成的系统动量守恒,当淌入质量为m的水后,小车速度为v1

则mv=(m+M)v1

解得:

(2)质量为m水流进小车后,在极短的时间△t内,冲击小车的水的质量为△m=ρS(v-v1)△t

此时,水对车的冲击力为F,则车对水的作用力也为F,

据动量定理有

-F△t=△mv1-△mv

解得:

根据牛顿第二定律得:

答:(1)小车的速度大小为2m/s;

(2)小车的加速度大小为2.56m/s2

解析

解:(1)流进小车的水与小车组成的系统动量守恒,当淌入质量为m的水后,小车速度为v1

则mv=(m+M)v1

解得:

(2)质量为m水流进小车后,在极短的时间△t内,冲击小车的水的质量为△m=ρS(v-v1)△t

此时,水对车的冲击力为F,则车对水的作用力也为F,

据动量定理有

-F△t=△mv1-△mv

解得:

根据牛顿第二定律得:

答:(1)小车的速度大小为2m/s;

(2)小车的加速度大小为2.56m/s2

1
题型: 单选题
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单选题

质量为m的物块以速度v运动,与质量M的静止物块发生正撞,碰撞后两者的动量正好相等,则两者的质量之比可能为(  )

A2

B4

C6

D8

正确答案

A

解析

解:根据动量守恒和能量守恒得,设碰撞后两者的动量都为P,则总动量为2P,

根据动量和动能的关系有:P2=2mEK

根据能量的关系得,由于动能不增加,则有:+

解得:,故A正确.

故选:A

1
题型:填空题
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填空题

如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平地面上,车上装有半径为R的半圆形光滑轨道.现将质量为m的小球放于半圆形轨道的边缘上,并由静止开始释放,当小球滑至半圆形轨道的最低点位置时,小车移动的距离为______,小球的速度为______

正确答案

解析

解:当小球滚到最低点时,设此过程中

小球水平位移的大小为s1,车水平位移的大小为s2

在这一过程中,由系统水平方向总动量守恒得(取水平向左为正方向)

m-M=0

又 s1+s2=R

由此可得:s2=

当小球滚至凹槽的最低时,小球和凹槽的速度大小分别为v1和v2.据水平方向动量守恒

  mv1=Mv2

另据机械能守恒得:mgR=mv12+Mv22

得:v1=

故答案为:

1
题型:简答题
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简答题

如图,一长木板A放在水平地面上.可视为质点的滑块B静止放在距A左端为L0的木板上;与B完全相同的C以水平初速度v0冲上A并能与B相碰,B、C碰后粘在一起不再分开并一起向右运动.

已知:A、B、C的质量均为m;重力加速度为g;B、C与A的动摩擦因数μ1=,A与地面的动摩擦因数μ2=,v=gL0,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:

(1)物块C冲上木板瞬间,物块A、B、C的加速度各为多少?

(2)C与B发生碰撞前后的速度大小为多少?

(3)为使B、C结合体不从A右端掉下来,A的长度至少要多长?

正确答案

解:(1)C冲上A后,C受到的摩擦力大小为:

…①

A受地面的最大静摩擦力大小为:

…②

由于fAm>fC,所以A、B保持静止,即加速度aA=0,aB=0,

由牛顿第二定律:fc=maC…③

ac=                               

(2)C在A上做减速运动,设其碰前速度为vc,由动能定理得

-…④

滑块B、C碰撞过程满足动量守恒,设碰后速度为vBC,有

mvC=2mvBC…⑤

解得:

vC=

vBC=                          

(3)B、C结合体受到A的摩擦力,方向向左.

根据牛顿第三定律,结合体给A向右的摩擦力=fBC(>fAm)…⑥

故A做初速度为零的匀加速直线运动,BC做匀减速直线运动.设刚达到的共同速度为vABC,由牛顿第二定律知:

对BC:fBC=2maBC…⑦

对A:…⑧

由运动学方程:vABC=vBC-aBCt…⑨

…⑩

设A从运动到共速,对地的位移为SAB,BC在这段时间的对地位移为SBC,由动能定理:

对BC:-…⑪

对A:(SAB=…⑫

结合体BC在A上运动的距离为:△L=SBC-SA1…⑬

若达到共同速度vABC时,结合体BC恰好运动至木板A的最右端,木板长度最少:

L=L0+△L=

答:(1)物块C冲上木板瞬间,物块A、B、C的加速度分别为、0、0;

(2)C与B发生碰撞前的速度大小为;C与B发生碰撞后的速度大小为

(3)为使B、C结合体不从A右端掉下来,A的长度至少为

解析

解:(1)C冲上A后,C受到的摩擦力大小为:

…①

A受地面的最大静摩擦力大小为:

…②

由于fAm>fC,所以A、B保持静止,即加速度aA=0,aB=0,

由牛顿第二定律:fc=maC…③

ac=                               

(2)C在A上做减速运动,设其碰前速度为vc,由动能定理得

-…④

滑块B、C碰撞过程满足动量守恒,设碰后速度为vBC,有

mvC=2mvBC…⑤

解得:

vC=

vBC=                          

(3)B、C结合体受到A的摩擦力,方向向左.

根据牛顿第三定律,结合体给A向右的摩擦力=fBC(>fAm)…⑥

故A做初速度为零的匀加速直线运动,BC做匀减速直线运动.设刚达到的共同速度为vABC,由牛顿第二定律知:

对BC:fBC=2maBC…⑦

对A:…⑧

由运动学方程:vABC=vBC-aBCt…⑨

…⑩

设A从运动到共速,对地的位移为SAB,BC在这段时间的对地位移为SBC,由动能定理:

对BC:-…⑪

对A:(SAB=…⑫

结合体BC在A上运动的距离为:△L=SBC-SA1…⑬

若达到共同速度vABC时,结合体BC恰好运动至木板A的最右端,木板长度最少:

L=L0+△L=

答:(1)物块C冲上木板瞬间,物块A、B、C的加速度分别为、0、0;

(2)C与B发生碰撞前的速度大小为;C与B发生碰撞后的速度大小为

(3)为使B、C结合体不从A右端掉下来,A的长度至少为

1
题型:简答题
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简答题

如图所示,质量M=2kg的盒子放在光滑的水平面上,盒子长L=1m,质量为m=1kg的小物块从盒子的右端以υ0=6m/s的初速度向左运动,小物块与盒子底部间动摩擦因数μ=0.5,与盒子两侧壁间的碰撞无机械能损失,则小物块最终将相对静止于盒子的何处?

正确答案

解:由动量守恒定律得,设最终速度为v,有:mv0=(M+m)v         ①

设相对路程为d,由功能关系可得:      ②

代入数据可解得:从开始运动到小物块与盒子相对静止的过程中,小物块的相对路程为d=2.4m.

故小物块最终相对静止于距盒子右端0.4m处.

解析

解:由动量守恒定律得,设最终速度为v,有:mv0=(M+m)v         ①

设相对路程为d,由功能关系可得:      ②

代入数据可解得:从开始运动到小物块与盒子相对静止的过程中,小物块的相对路程为d=2.4m.

故小物块最终相对静止于距盒子右端0.4m处.

1
题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为m的小球用长为l的细线悬挂在O′点,开始时悬线与竖直方向之间的夹角为θ=60°,某时刻让小球从静止开始释放,当小球运动到最低点B时,恰好炸成质量相等的甲、乙两块,其中甲脱离悬线水平向左做平抛运动,落到水平面上的D点,乙仍做圆周运动且刚好可以通过最高点C.已知O、B两点间的高度为h,重力加速度为g,炸药质量忽略不计,试计算O、D两点间的水平距离x.

正确答案

解:小球从静止运动到最低点的过程中,根据动能定理得:

解得:v=

乙仍做圆周运动且刚好可以通过最高点C看,则乙在C点由重力提供向心力,则:

解得:

乙从B到C的过程中,根据动能定理得:

=-

解得:vB=

设甲做平抛运动的初速度为v1,小球炸成甲乙两块的过程中,动量守恒,以小球速度方向为正,根据动量守恒定律得:

解得:v1=

甲做平抛运动的时间t=

则O、D两点间的水平距离x==

答:O、D两点间的水平距离x为

解析

解:小球从静止运动到最低点的过程中,根据动能定理得:

解得:v=

乙仍做圆周运动且刚好可以通过最高点C看,则乙在C点由重力提供向心力,则:

解得:

乙从B到C的过程中,根据动能定理得:

=-

解得:vB=

设甲做平抛运动的初速度为v1,小球炸成甲乙两块的过程中,动量守恒,以小球速度方向为正,根据动量守恒定律得:

解得:v1=

甲做平抛运动的时间t=

则O、D两点间的水平距离x==

答:O、D两点间的水平距离x为

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题型: 单选题
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单选题

在静水上浮着一只长为L=3m、质量为m=300kg的小船,船尾站着一质量m=60kg的人,开始时人和船都静止.若人匀速从船尾走到船头,不计水的阻力.则船将(  )

A后退0.5m

B后退0.6m

C后退0.75m

D一直匀速后退

正确答案

A

解析

解:A、船和人组成的系统,在水平方向上动量守恒,人在船上行进,船向后退,以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv-mV=0.

人从船头走到船尾,设船后退的位移大小为x,则人相对于岸的位移大小为L-x.

则:m-m=0,

代入数据解得:x=0.5m,船向后退了0.5m,故A正确,BC错误;

D、人与船组成的系统动量守恒,系统初动量为零,人停止运动时人的动量为零,由动量守恒定律可知,船的动量也为零,船停止运动,故D错误;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图,长为0.49m的木板A的质量为1kg,板上右端有物块B,质量为3kg,他们一起在光滑水平面上向左做匀速运动,速度为v0=2.0m/s,木板与等高的竖直固定挡板C发生碰撞,时间极短,没有机械能损失,物块与木板之间的摩擦系数为μ=0.5取g=10m/s2

求:(1)第一次碰撞后,A、B的共同速度的大小和方向?

(2)第一次碰撞后,A、C之间的最大距离是多少?

(3)A与固定的挡板C碰撞几次以后B可以脱离A板?

正确答案

解:(1)以A、B整体为研究对象,从A与C碰后至AB有共同速度v,

系统所受的合外力为零,即系统动量守恒,选向右为正方向:

mAv0-mBv0=(mA+mB)v,代入数据解得:v=-1 m/s,方向:向左;

(2)以A为研究对象,从与C碰后至对地面速度为零,受力为f,位移为s即最大位移.

由f=μmBg,-fs=0-mAv02,代入数据解得:s=0.13m;

(3)第一次A与C碰后至AB有共同速度v,B在A上相对于A滑行L1

根据动能定理得:-μmBgL1=(mA+mB)v2-(mA+mB)v02,解得L1=0.4m,

第二次A与C碰后至AB有共同速度v′,B在A上相对于A滑行L2

以向右为正方向,由动量守恒定律得:mAv-mBv=(mA+mB)v′,

由动能定理得:-μmBgL2=(mA+mB)v′2-(mA+mB)v2,解得:L2=0.1m,

L1+L2=0.4+0.1=0.5m>0.49m,则两次碰撞后B可脱离A板. 

答:(1)第一次碰撞后,A、B的共同速度的大小为1m/s,方向:水平向左;

(2)第一次碰撞后,A、C之间的最大距离是0.4m;

(3)A与固定的挡板C碰撞2次以后B可以脱离A板.

解析

解:(1)以A、B整体为研究对象,从A与C碰后至AB有共同速度v,

系统所受的合外力为零,即系统动量守恒,选向右为正方向:

mAv0-mBv0=(mA+mB)v,代入数据解得:v=-1 m/s,方向:向左;

(2)以A为研究对象,从与C碰后至对地面速度为零,受力为f,位移为s即最大位移.

由f=μmBg,-fs=0-mAv02,代入数据解得:s=0.13m;

(3)第一次A与C碰后至AB有共同速度v,B在A上相对于A滑行L1

根据动能定理得:-μmBgL1=(mA+mB)v2-(mA+mB)v02,解得L1=0.4m,

第二次A与C碰后至AB有共同速度v′,B在A上相对于A滑行L2

以向右为正方向,由动量守恒定律得:mAv-mBv=(mA+mB)v′,

由动能定理得:-μmBgL2=(mA+mB)v′2-(mA+mB)v2,解得:L2=0.1m,

L1+L2=0.4+0.1=0.5m>0.49m,则两次碰撞后B可脱离A板. 

答:(1)第一次碰撞后,A、B的共同速度的大小为1m/s,方向:水平向左;

(2)第一次碰撞后,A、C之间的最大距离是0.4m;

(3)A与固定的挡板C碰撞2次以后B可以脱离A板.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出,此时木块动能增加了6J,那么此过程产生的内能可能为(  )

A10J

B8J

C6J

D4J

正确答案

A,B

解析

解:设子弹的初速度为V,射入木块后子弹与木块共同的速度为v,木块的质量为M,子弹的质量为m.

根据动量守恒定律得:mV=(M+m)v

得,v=

木块获得的动能为△Ek=Mv2==

系统产生的内能为Q=mV2-(M+m)v2=

可得 Q>△Ek=6J,故AB正确.

故选:AB.

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题型: 单选题
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单选题

船和人的总质量为M,原来静止在水面上,质量为m的人从船头水平跳出后,船获得的反冲速度为V,则人跳出去时的速度为(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:人跳出船的过程系统动量守恒,以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv+(M-m)V=0,

解得:v=

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

(1)如图1所示,光滑水平面上有两个小球A、B,A球以速度v1与原来静止的B球发生正碰,且碰撞过程中无机械能损失.设A球的质量为m1,B球的质量为m2

a.求碰撞后它们的速度v1‘和v2';

b.若A的初动能Ek1是一个定值,试论证当m1、m2满足什么关系时,A传给B的动能最少?

(2)如图2所示,将A、B球分别用等长的细线竖直悬挂起来,使它们刚好接触.悬点到球心的距离均为L.让B球静止在最低点,将A球向左拉起一个很小的偏角θ,然后释放,两球在最低点发生正碰且碰撞过程中无机械能损失.若m2=3m1,不考虑空气阻力的影响,释放A球时开始计时(t=0),求两球每次碰撞后的速度以及每次碰撞的时刻.

正确答案

解:(1)a、两个小球A、B发生弹性碰撞,动量守恒、机械能守恒,以A、B组成的系统为研究对象,A的初速度方向为正方向,由动量守恒得:

m1v1=m1v1′+m2v2′,

由机械能守恒定律得:

解得碰撞后它们的速度:

b、对B,由动能定理得:

当 m1>>m2或 m1<<m2时,A传给B的动能最少;

(2)A球向下摆动的过程中,由机械能守恒定律得:

解得:

以A、B组成的系统为研究对象,A的初速度方向为正方向,由动量守恒得:

m1v1=m1v1′+m2v2′,

由机械能守恒定律得:

已知:m2=3m1

解得A、B第一次碰撞后两球的速度:

A、B第二次碰撞,由动量守恒定律得:m1+3m1(-)=m1v1″+3m1v2″,

由能量守恒定律得:m1+•3m1=m1v12+=•3m1v22

第二次碰撞后两球的速度:v1″=-v1,v1″=0;

第三次碰撞过程与第一次相同,第四次碰撞过程与第二次相同,…

第一次、第三次、第五次、…A、B碰撞后的速度:

第二次、第四次、第六次、…A、B碰撞后的速度:v1″=-,v2″=0,

单摆做简谐运动的周期:

两球发生碰撞的时刻:(其中n=0,1,2,3,…).

答:(1)a、两球碰撞后它们的速度分别为:

b、当 m1>>m2或 m1<<m2时,A传给B的动能最少.

(2)两球每次碰撞后的速度为:

第一次、第三次、第五次、…A、B碰撞后的速度:

第二次、第四次、第六次、…A、B碰撞后的速度:v1″=-,v2″=0,

每次碰撞的时刻为:(其中n=0,1,2,3,…).

解析

解:(1)a、两个小球A、B发生弹性碰撞,动量守恒、机械能守恒,以A、B组成的系统为研究对象,A的初速度方向为正方向,由动量守恒得:

m1v1=m1v1′+m2v2′,

由机械能守恒定律得:

解得碰撞后它们的速度:

b、对B,由动能定理得:

当 m1>>m2或 m1<<m2时,A传给B的动能最少;

(2)A球向下摆动的过程中,由机械能守恒定律得:

解得:

以A、B组成的系统为研究对象,A的初速度方向为正方向,由动量守恒得:

m1v1=m1v1′+m2v2′,

由机械能守恒定律得:

已知:m2=3m1

解得A、B第一次碰撞后两球的速度:

A、B第二次碰撞,由动量守恒定律得:m1+3m1(-)=m1v1″+3m1v2″,

由能量守恒定律得:m1+•3m1=m1v12+=•3m1v22

第二次碰撞后两球的速度:v1″=-v1,v1″=0;

第三次碰撞过程与第一次相同,第四次碰撞过程与第二次相同,…

第一次、第三次、第五次、…A、B碰撞后的速度:

第二次、第四次、第六次、…A、B碰撞后的速度:v1″=-,v2″=0,

单摆做简谐运动的周期:

两球发生碰撞的时刻:(其中n=0,1,2,3,…).

答:(1)a、两球碰撞后它们的速度分别为:

b、当 m1>>m2或 m1<<m2时,A传给B的动能最少.

(2)两球每次碰撞后的速度为:

第一次、第三次、第五次、…A、B碰撞后的速度:

第二次、第四次、第六次、…A、B碰撞后的速度:v1″=-,v2″=0,

每次碰撞的时刻为:(其中n=0,1,2,3,…).

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题型: 单选题
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单选题

两个小木块B、C中间夹着一根轻弹簧,将弹簧压缩后用细线将两个木块绑在一起,使它们一起在光滑水平面上沿直线运动,这时它们的运动图线如图中a线段所示,在t=4s末,细线突然断了,B、C都和弹簧分离后,运动图线分别如图中b、c线段所示.从图中的信息可知(  )

A木块B、C都和弹簧分离后的运动方向相反

B木块B、C都和弹簧分离后,系统的总动量增大

C木块B、C分离过程中B木块的动量变化较大

D木块B的质量是C木块质量的

正确答案

D

解析

解:A、s-t图象的斜率表示速度,故木块B、C都和弹簧分离后的运动方向相同,故A错误;

B、两个木块系统(包括弹簧)水平方向不受外力,总动量守恒,故木块B、C都和弹簧分离后,系统的总动量不变,故B错误;

C、木块B、C分离过程中B木块的速度增加了,故B木块的动量变大,由于系统的总动量不变,故B的动量增加等于A木块的动量减小,故C错误;

D、两个木块分离前速度:v==1m/s;分离后,B的速度v1=,C的速度v2=,根据动量守恒定律,有:

(mB+mC)v=mBv1+mCv2 

解得:

故选:D.

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