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题型:简答题
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简答题

如图所示,A、B两木块靠在一起放在光滑的水平面上,A、B的质量分别为mA=2.0kg和mB=1.5kg.一个质量为mc=0.5kg的小铁块C以v0=8m/s的速度滑到木块A上,离开木块A后最终与木块B一起匀速运动.若木块A在铁块C滑离后的速度为vA=0.8m/s,铁块C与木块A、B间存在摩擦,求:

①铁块C在滑离A时的速度.

②摩擦力对B做的功.

正确答案

解:①铁块C在滑离A的过程中,A、B、C系统动量守恒,以C的初速度方向我i正方向,由动量守恒定律得:

mCv0=(mA+mB)vA+mCvC

代入数据解得:vC=2.4m/s;

②铁块C和木块B相互作用最终和B达到相同的速度,铁块C和B作用过程中动量守恒、能量守恒,以C达到初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mCvC+mBvA=(mC+mB)vB

由动能定理得:W=mBvB2-mBvA2

代入数据解答:W=0.6J,

答:①铁块C在滑离A时的速度为2.4m/s.

②摩擦力对B做的功为0.6J.

解析

解:①铁块C在滑离A的过程中,A、B、C系统动量守恒,以C的初速度方向我i正方向,由动量守恒定律得:

mCv0=(mA+mB)vA+mCvC

代入数据解得:vC=2.4m/s;

②铁块C和木块B相互作用最终和B达到相同的速度,铁块C和B作用过程中动量守恒、能量守恒,以C达到初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mCvC+mBvA=(mC+mB)vB

由动能定理得:W=mBvB2-mBvA2

代入数据解答:W=0.6J,

答:①铁块C在滑离A时的速度为2.4m/s.

②摩擦力对B做的功为0.6J.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量mB的平板车B上表面水平,开始时静止在光滑水平面上,在平板车左端静止着一块质量mA的物块A,一颗质量m0的子弹以v0的水平初速度瞬间射穿A后,速度变为v.已知A与B之间的动摩擦因数不为零,且A与B最终达到相对静止,则系统产生的热量为多少?

正确答案

解:对于子弹、物块A相互作用过程系统动量守恒,

以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m0v0=m0v+mAvA

对于A、B相互作用过程中,以A的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mAvA=(mA+mB)v,

由能量守恒定律得,系统产生的热量:

△E=m0v02-m0v2-(mA+mB)v2

解得:△E=m0v02-m0v2-

答:系统产生的热量为:m0v02-m0v2-

解析

解:对于子弹、物块A相互作用过程系统动量守恒,

以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m0v0=m0v+mAvA

对于A、B相互作用过程中,以A的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mAvA=(mA+mB)v,

由能量守恒定律得,系统产生的热量:

△E=m0v02-m0v2-(mA+mB)v2

解得:△E=m0v02-m0v2-

答:系统产生的热量为:m0v02-m0v2-

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题型:填空题
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填空题

质量为0.4kg的小球甲以速度3m/s沿光滑水平面向右运动,质量为4kg的小球乙以速度5m/s沿光滑水平面与甲在同一直线上向左运动,它们相碰后,甲球以速度8m/s被弹回,则此时乙球的速度大小为______m/s,方向______

正确答案

3.9

水平向左

解析

解:A、取碰撞前甲的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得:

mv-mv=-mv′+mv

得:v′=(mv-mv+mv′)=(0.4×3-4×5+0.4×8)m/s=-3.9m/s,即方向水平向左.

故答案为:3.9,水平向左

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,M=5m,A、B间动摩擦因素为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:

(1)A、B最后的速度大小和方向.

(2)A在B上相对运动的时间.

(3)平板车的最小长度.

正确答案

解:(1)A、B系统动量守恒,以向右为正方向,

由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)v,解得:v=v0

将M=5m代入上式可得:v=v0,方向与平板车B初速度方向相同;

(2)对B车,由动量定理得:-μmgt=Mv-Mv0,解得:t=

(3)由能量守恒定律的:μmgL=(M+m)v02-(M+m)v2,解得:L=

答:(1)A、B最后的速度大小为:v0,方向与平板车B初速度方向相同.

(2)A在B上相对运动的时间为

(3)平板车的最小长度为

解析

解:(1)A、B系统动量守恒,以向右为正方向,

由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)v,解得:v=v0

将M=5m代入上式可得:v=v0,方向与平板车B初速度方向相同;

(2)对B车,由动量定理得:-μmgt=Mv-Mv0,解得:t=

(3)由能量守恒定律的:μmgL=(M+m)v02-(M+m)v2,解得:L=

答:(1)A、B最后的速度大小为:v0,方向与平板车B初速度方向相同.

(2)A在B上相对运动的时间为

(3)平板车的最小长度为

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题型:简答题
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简答题

如图所示,小车上固定有一内壁光滑的弯管,弯管左、右两端管口在同一水平面上.弯管及小车的总质量为M,小车静止于光滑水平面上,质量为m=M的小球以水平速度v0(未知)射入弯管,小球直径略小于弯管,弯管最高处到管口的竖直高度为h.设小球与弯管在相互作用过程中无机械能损失,小球离开小车时,速度仍是水平的.

(1)若小球恰好能到达弯管的最高点,试求v0的大小

(2)若小球恰好能到达弯管的最高点后,从右端离开小车,试求离开小车时小球的速度(用v0表示)

正确答案

解(1):小球到达最高点时恰与小车等速.这一过程系统水平方向动量守恒且系统机械能守恒,规定向右为正方向:

mv0=(m+M)v,

解得:

(2)当小球将从右边离开小车时,设小球和车的末速度分别为v1、v2,规定向右为正方向,有

mv0=mv1+Mv2

解出两组解,小球从左边离开的解是:(舍去)

对应于小球从右边离开的解是:v1=v0,v2=0.

答:(1)v0的大小为

(2)离开小车时小球的速度为v0

解析

解(1):小球到达最高点时恰与小车等速.这一过程系统水平方向动量守恒且系统机械能守恒,规定向右为正方向:

mv0=(m+M)v,

解得:

(2)当小球将从右边离开小车时,设小球和车的末速度分别为v1、v2,规定向右为正方向,有

mv0=mv1+Mv2

解出两组解,小球从左边离开的解是:(舍去)

对应于小球从右边离开的解是:v1=v0,v2=0.

答:(1)v0的大小为

(2)离开小车时小球的速度为v0

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题型:简答题
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简答题

如图所示,长为L的细绳竖直悬挂着一质量为2m的小球A,恰好紧挨着放置在水平光滑桌面右端质量为m的物块B.现保持细绳绷直,把小球向左上方拉至细绳与竖直方向成600的位置,然后释放小球.小球到达最低点时恰好与物块发生碰撞,碰后小球向右摆动的最大高度为,物块获得速度后向右离开光滑桌面.

(1)A球与B碰撞前后瞬间A球速度各是多大

(2)A球与B碰撞前对细绳的拉力是多大

(3)物块落地时距离桌面右端的水平距离是多少.

正确答案

解:(1)A球小球下摆至最低点的过程中,根据机械能守恒:

  2mg(L-Lcos60°)=   ①

得:v=                          

A球碰撞后在上摆过程中,根据机械能守恒:

 =2mg    ②

得:v1=                              

(2)在最低点对A球:T-2mg=2m      

得:T=4mg                          

(3)小球A和物块碰撞瞬间分析,根据动量守恒:

  2mv=2mv1+mv2  ③

得:v2=                           

对碰后物块分析,根据平抛运动规律有:

竖直方向有:h=  ④

水平方向有:s=v2t  ⑤

解得:s=                       

答:(1)A球与B碰撞前A球速度是,碰撞后瞬间速度是.    

(2)A球与B碰撞前对细绳的拉力是4mg.

(3)物块落地时距离桌面右端的水平距离是

解析

解:(1)A球小球下摆至最低点的过程中,根据机械能守恒:

  2mg(L-Lcos60°)=   ①

得:v=                          

A球碰撞后在上摆过程中,根据机械能守恒:

 =2mg    ②

得:v1=                              

(2)在最低点对A球:T-2mg=2m      

得:T=4mg                          

(3)小球A和物块碰撞瞬间分析,根据动量守恒:

  2mv=2mv1+mv2  ③

得:v2=                           

对碰后物块分析,根据平抛运动规律有:

竖直方向有:h=  ④

水平方向有:s=v2t  ⑤

解得:s=                       

答:(1)A球与B碰撞前A球速度是,碰撞后瞬间速度是.    

(2)A球与B碰撞前对细绳的拉力是4mg.

(3)物块落地时距离桌面右端的水平距离是

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,甲木块的质量为m,以速度v沿光滑水平地面向前运动,正前方有一静止的、质量为2m的乙木块,乙上连有一轻质弹簧.甲木块与弹簧接触后(  )

A当弹簧被压缩到最短时弹性势能为

B甲、乙两木块的动量分别守恒

C甲、乙两木块和弹簧所组成的系统能量守恒

D甲、乙两木块所组成的系统动量守恒

正确答案

A,C,D

解析

解:甲木块与弹簧接触后,由于弹簧弹力的作用,甲、乙的动量要发生变化,但对于甲、乙所组成的系统因所受合力的冲量为零,故甲乙系统动量守恒,

当甲乙速度相等时,弹簧被压缩到最短,乙甲的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得:

mv=(m+2m)v′

解得:v

压缩过程中,甲、乙两木块和弹簧所组成的系统机械能守恒,则有弹簧被压缩到最短时弹性势能为:=,故ACD正确,B错误

故选:ACD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计,可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2kg,现对A施加一个水平向右的恒力F=10N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s,二者的速度达到vt=2m/s,求

(1)A开始运动时加速度a的大小;

(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小;

(3)A的上表面长度l.

正确答案

解:(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律得:

F=mAa,

代入数据得:a=2.5m/s2

(2)A、B碰撞后共同运动过程中,选向右的方向为正,由动量定理得:

Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v,

代入数据解得:v=1m/s;

(3)A、B碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mAvA=(mA+mB)v,

A从开始运动到与B发生碰撞前,由动能定理得:

Fl=mAvA2-0,

联立并代入数据得:l=0.45m;

答:(1)A开始运动时加速度a的大小为2.5m/s2

(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小为1m/s;

(3)A的上表面长度为0.45m.

解析

解:(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律得:

F=mAa,

代入数据得:a=2.5m/s2

(2)A、B碰撞后共同运动过程中,选向右的方向为正,由动量定理得:

Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v,

代入数据解得:v=1m/s;

(3)A、B碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mAvA=(mA+mB)v,

A从开始运动到与B发生碰撞前,由动能定理得:

Fl=mAvA2-0,

联立并代入数据得:l=0.45m;

答:(1)A开始运动时加速度a的大小为2.5m/s2

(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小为1m/s;

(3)A的上表面长度为0.45m.

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题型:简答题
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简答题

如图,光滑水平地面上静止放置三个滑块A,B,C,A和B的质量均为2m,C的质量为m.A,B之间用一根轻质弹簧粘连,B,C接触但不粘连,现给A施加一向右的瞬时冲量,使A获得一水平向右的初速度v0.在此后的运动过程中,求:

(1)C最终的速度大小;

(2)当弹簧第二次被压缩至最短时,弹簧储存的最大弹性势能.

正确答案

解:(1)弹簧第一次压缩最短时弹性势能最大,此后第一次恢复原长时,C的速度达到最大值,设向右为正;由动量守恒定律可知:

2mv0=2mv1+3mv2

×2m×v02=×2mv12+×3m×v22

联立解得:

v1=-0.2v0,v2=0.8v0

C最终速度为0.8v0

(2)弹簧第二次压缩到最短时,A、B速度相等,故:

2m•v1+2mv2=4mv

解得:

v=0.3v0

故弹簧的弹性势能为:

Epm=(2m)v12+(2m)v22-(4m)v2=mv02

解:(1)C最终的速度大小为0.8v0

(2)当弹簧第二次被压缩至最短时,弹簧储存的最大弹性势能为mv02

解析

解:(1)弹簧第一次压缩最短时弹性势能最大,此后第一次恢复原长时,C的速度达到最大值,设向右为正;由动量守恒定律可知:

2mv0=2mv1+3mv2

×2m×v02=×2mv12+×3m×v22

联立解得:

v1=-0.2v0,v2=0.8v0

C最终速度为0.8v0

(2)弹簧第二次压缩到最短时,A、B速度相等,故:

2m•v1+2mv2=4mv

解得:

v=0.3v0

故弹簧的弹性势能为:

Epm=(2m)v12+(2m)v22-(4m)v2=mv02

解:(1)C最终的速度大小为0.8v0

(2)当弹簧第二次被压缩至最短时,弹簧储存的最大弹性势能为mv02

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题型:简答题
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简答题

[物理选修3-5模块]

(1)下列说法中正确的是______

A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H

B.铀核裂变的核反应是:92235U→56141Ba+3692Kr+201n

C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3.质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是:(m1+m2-m3)c2

D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子

(2)如图所示,质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点,水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上,另一端与靶盒A连接.Q处有一固定的发射器B,它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m/s,质量m=0.010kg的弹丸,当弹丸打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短.不计空气阻力.求弹丸进入靶盒A后,弹簧的最大弹性势能为多少?

正确答案

解:(1)A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H,故A正确.

B.铀核裂变的核反应是:92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n,故B错误.

C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3.质子和中子结合成一个α粒子,方程为:211H+201n→24He

释放的能量是:(2m1+2m2-m3)c2 ,故C错误.

D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子,故D正确.

故选AD.

(2)解:(1)弹丸进入靶盒A后,弹丸与靶盒A的共同速度设为v,由系统动量守恒得

 mv0=(m+M)v   

靶盒A的速度减为零时,弹簧的弹性势能最大,由系统机械能守恒得

 Ep=(m+M)v2  

解得:Ep=v02   

代入数值得  Ep=2.5J   

 故答案为:(1)AD.

(2)Ep=2.5J

解析

解:(1)A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H,故A正确.

B.铀核裂变的核反应是:92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n,故B错误.

C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3.质子和中子结合成一个α粒子,方程为:211H+201n→24He

释放的能量是:(2m1+2m2-m3)c2 ,故C错误.

D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子,故D正确.

故选AD.

(2)解:(1)弹丸进入靶盒A后,弹丸与靶盒A的共同速度设为v,由系统动量守恒得

 mv0=(m+M)v   

靶盒A的速度减为零时,弹簧的弹性势能最大,由系统机械能守恒得

 Ep=(m+M)v2  

解得:Ep=v02   

代入数值得  Ep=2.5J   

 故答案为:(1)AD.

(2)Ep=2.5J

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题型:简答题
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简答题

一质量为M的木块静止光滑的水平面上,一质量为m的子弹以初速度v0水平飞来打进木块并留在其中,设木块与子弹的相互作用力为f.试求:

(1)子弹、木块相对静止时的速度v?

(2)系统系统增加的内能为多少?

(3)子弹打进木块的深度L多少?

正确答案

解:(1)子弹与木块组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:

mv0=(M+m)v,

解得:v=

(2)对子弹与木块组成的系统,由能量守恒定律得:

mv02=(M+m)v2+Q,

解得:Q=

(3)系统损失的机械能:Q=fL,

解得子弹打进木块的深度:L=

答:(1)子弹、木块相对静止时的速度v=

(2)系统系统增加的内能为:

(3)子弹打进木块的深度为

解析

解:(1)子弹与木块组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:

mv0=(M+m)v,

解得:v=

(2)对子弹与木块组成的系统,由能量守恒定律得:

mv02=(M+m)v2+Q,

解得:Q=

(3)系统损失的机械能:Q=fL,

解得子弹打进木块的深度:L=

答:(1)子弹、木块相对静止时的速度v=

(2)系统系统增加的内能为:

(3)子弹打进木块的深度为

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题型:简答题
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简答题

在光滑水平地面上放有一质量为M带光滑弧形槽的小车,一个质量为m的小铁块以速度V0沿水平槽口滑去,如图所示,求:

①铁块能滑至弧形槽内的最大高度:(设m不会从左端滑离M)

②小车的最大速度;

③若M=m,则铁块从右端脱离小车后将作什么运动?

正确答案

解:(1)铁块滑至最高处时,有共同速度V,

由动量守恒定律得:mV0=(M+m)V    ①

由能量守恒定律得:

由①②解得:

(2)铁块从小车右端滑离小车时,小车的速度最大为V1,此时铁块速度为V2

由动量守恒定律得:mv=MV1 +mV2  ③

由能量守恒定律得:

由③④解得:

(3)由上面③④解得:

由已知当M=m时,由⑤得:V2=0

又因铁块滑离小车后只受重力,所以做自由落体运动.

答:①铁块能滑至弧形槽内的最大高度是

②小车的最大速度是

③若M=m,则铁块从右端脱离小车后将作自由落体运动.

解析

解:(1)铁块滑至最高处时,有共同速度V,

由动量守恒定律得:mV0=(M+m)V    ①

由能量守恒定律得:

由①②解得:

(2)铁块从小车右端滑离小车时,小车的速度最大为V1,此时铁块速度为V2

由动量守恒定律得:mv=MV1 +mV2  ③

由能量守恒定律得:

由③④解得:

(3)由上面③④解得:

由已知当M=m时,由⑤得:V2=0

又因铁块滑离小车后只受重力,所以做自由落体运动.

答:①铁块能滑至弧形槽内的最大高度是

②小车的最大速度是

③若M=m,则铁块从右端脱离小车后将作自由落体运动.

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题型: 多选题
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多选题

质量为m、速度为v的A球跟质量为3m的静止B球发生正碰,碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,碰后B球的速度可能是(  )

A0.6v

B0.4v

C0.2v

D0.25v

正确答案

B,D

解析

解:A、若vB=0.6v,由动量守恒得:mv=mvA+3m•0.6v,得vA=-0.8v,碰撞前系统的总动能为Ek=mv2

碰撞后系统的总动能为Ek′=mvA2+•3m•vB2=m(0.8v)2+3mvB2mv2,违反了能量守恒定律,不可能.故A错误.

B、若vB=0.4v,由动量守恒得:mv=mvA+3m•0.4v,得vA=-0.2v,

碰撞后系统的总动能为Ek′=mvA2+•3m•vB2=m(-0.2v)2+×3m(0.4v)2mv2,不违反能量守恒定律,是可能的.故B正确.

C、A、B发生完全非弹性碰撞,则有:mv=(m+3m)vB,vB=0.25v,这是B获得的最小速度,所以vB=0.2v,是不可能的.故C错误D正确.

故选:BD.

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题型: 单选题
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单选题

两球A、B在光滑水平面上沿同一直线同一方向运动,mA=1kg,mB=2kg,vA=4m/s,vB=2m/s.当A追上B并发生碰撞后,两球A、B速度的可能值是(  )

AvA′=3 m/s,vB′=2.5 m/s

BvA′=0 m/s,vB′=4 m/s

CvA′=2 m/s,vB′=3 m/s

DvA′=4 m/s,vB′=-2 m/s

正确答案

C

解析

解:碰前系统总动量为:P=4×1+2×2=8kg•m/s,碰前总动能为:Ek总=×1×42+×2×22=12J;

A、如果vA′=3 m/s,vB′=2.5 m/s,则碰后A的速度大于B的速度,不符合实际,故A错误;

B、如果vA′=0 m/s,vB′=4 m/s,系统动量守恒,碰后总动能为E′k总=×1×02+×2×42=16J,系统动能增加,不符合实际,故B错误;

C、如果vA′=2 m/s,vB′=3 m/s,系统动量守恒,碰后总动能为E″k总=×1×22+×2×32=11J,故C正确;

D、如果vA′=4 m/s,vB′=-2 m/s,碰后B反向,这是不可能的,故D错误;

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

质量为m的人站在质量为M、长为L的静止小船的右端,小船的左端靠在岸边(如图所示),当他向左走到船的左端时,船左端离岸的距离是(  )

AL

B

C

D

正确答案

D

解析

解:人、船系统动量守恒,总动量始终为零,所以人、船动量大小始终相等.

从图中可以看出,人、船的位移大小之和等于L.设人、船位移大小分别为l1、l2

以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv1=Mv2

两边同乘时间t得:mv1t=Mv2t,即:ml1=Ml2

而l1+l2=L,解得:l2=L;

故选:D.

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