- 动量守恒定律
- 共6910题
(1)下列说法中正确的是:
A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时,电子的动能增加,电势能增加,原子的总能量增加
B.α射线是原子核发出的一种粒子流,它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的
C.原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律
D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度,它的半衰期不发生改变
(2)竖直平面内的轨道ABCD由水平滑道AB与光滑的四分之一圆弧滑道CD组成AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道放在光滑的水平面上,如图所示.一个质量为m的小物块(可视为质点)从轨道的D点静止释放,沿着轨道运动恰停在水平滑道AB的A点.已知圆弧滑道的半径为R,物块与AB间的动摩擦因数为μ,轨道ABCD的质量为3m.若为了保证小物块从A点刚好滑到滑道的D端而不离开滑道,在A点应给物块多大的初速度?
正确答案
解:(1)A、氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时,电子的动能增加,而电势能减小,且电势能减少得多,故原子总能量减小,故A错误.
B、α射线是原子核发出的一种粒子流,它的电离能力在α、β、γ三种射线中应是最强的,故B错误.
C、原子核反应过程中的质量亏损现象不违背能量守恒定律,只是换种形式存在,符合质能联系方程.
D、将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度,但它的半衰期不发生改变,因为半衰期只由原子核本身因素决定与外界条件无关,故D正确.
故选D.
(2)、设物体从D点滑到A点时具有的共同速度为v,根据水平方向动量守恒,有(3m+m)v=0 ①
解得 v=0
说明两物体都停下,此过程中能量守恒,所以有
mgR=μmgL ②
物体刚好滑到最高点时水平方向速度相同,设为v1,根据水平方向动量守恒,有
m=(m+3m)
③
根据能量转化与守恒,有
m
-
(3m+m)
=mgR+μmg ④
由①②③④式解得 =
.
故若为了保证小物块从A点刚好滑到滑道的D端而不离开滑道,在A点应给物块 =
的初速度.
解析
解:(1)A、氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时,电子的动能增加,而电势能减小,且电势能减少得多,故原子总能量减小,故A错误.
B、α射线是原子核发出的一种粒子流,它的电离能力在α、β、γ三种射线中应是最强的,故B错误.
C、原子核反应过程中的质量亏损现象不违背能量守恒定律,只是换种形式存在,符合质能联系方程.
D、将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度,但它的半衰期不发生改变,因为半衰期只由原子核本身因素决定与外界条件无关,故D正确.
故选D.
(2)、设物体从D点滑到A点时具有的共同速度为v,根据水平方向动量守恒,有(3m+m)v=0 ①
解得 v=0
说明两物体都停下,此过程中能量守恒,所以有
mgR=μmgL ②
物体刚好滑到最高点时水平方向速度相同,设为v1,根据水平方向动量守恒,有
m=(m+3m)
③
根据能量转化与守恒,有
m
-
(3m+m)
=mgR+μmg ④
由①②③④式解得 =
.
故若为了保证小物块从A点刚好滑到滑道的D端而不离开滑道,在A点应给物块 =
的初速度.
如图所示,A、B两物体质量分别为mA=5kg和mB=4kg,与水平地面之间的动摩擦因数分别为μA=0.4和μB=0.5,开始时两物体之间有一压缩的轻弹簧(不拴接),并用细线将两物体拴接在一起放在水平地面上.现将细线剪断,则两物体将被弹簧弹开,最后两物体都停在水平地面上.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,A物体所受的滑动摩擦力大小为fA=μAmAg=20N,方向水平向右;B物体所受的滑动摩擦力大小为fB=μBmBg=20N,方向水平向左,可知两物体组成的系统合外力为零,故两物体组成的系统动量守恒.故A正确.
B、在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,整个系统克服摩擦力做功,机械能减小转化为内能,故B错误.
C、在两物体被弹开的过程中,弹簧的弹力先大于摩擦力,后小于摩擦力,故物体先做加速运动后做减速运动,机械能先增大后减小,故C正确.
D、对任一物体,根据动量定理得:-μmgt=-P,得物体运动的时间为t=,由上分析可知,两个物体的动量P的大小相等,所受的摩擦力f大小相等,故滑行时间相等,应同时停止运动.故D错误.
故选:AC.
(2015秋•陕西校级月考)2015年9月3日,为庆祝抗战胜利70周年,在北京天安门广场56门礼炮鸣放70响,举行盛大阅兵仪式,若某个礼炮弹质量为m,从地面竖直升空h高度后速度减小到零,爆炸成质量相等的两块弹片,礼炮弹升空过程中受到的空气阻力恒为f,礼炮弹爆炸过程中释放的能量为E且全部转化为两块弹片的动能,求:
(1)礼炮弹从地面到最高点的过程中空气阻力对礼炮弹的冲量;
(2)礼炮弹爆炸后瞬间其中一片的速度大小.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律得:a=,
由匀变速直线运动的位移公式得:h=at2,
上升过程的时间:t=,
空气阻力的冲量:I=ft=f,方向:竖直向下;
(2)由能量守恒定律得:E=2××
v2,
解得,速度:v=;
答:(1)礼炮弹从地面到最高点的过程中空气阻力对礼炮弹的冲量大小为:f,方向:竖直向下;
(2)礼炮弹爆炸后瞬间其中一片的速度大小为.
解析
解:(1)由牛顿第二定律得:a=,
由匀变速直线运动的位移公式得:h=at2,
上升过程的时间:t=,
空气阻力的冲量:I=ft=f,方向:竖直向下;
(2)由能量守恒定律得:E=2××
v2,
解得,速度:v=;
答:(1)礼炮弹从地面到最高点的过程中空气阻力对礼炮弹的冲量大小为:f,方向:竖直向下;
(2)礼炮弹爆炸后瞬间其中一片的速度大小为.
甲、乙两溜冰者,质量分别为50kg和52kg,甲手里拿着一个质量为2kg的球,两人均以2m/s的速度在冰面上相向滑行,甲将球抛给乙,乙再将球抛给甲,这样抛接若干次后,乙的速度变为零,则甲的速度为______ m/s.
正确答案
0
解析
解:以两人和球组成的系统为研究对象,系统所受的合外力为零,动量守恒.
设甲溜冰者的运动方向为正方向,根据动量守恒定律,选择开始和最后两个状态列方程得:
(M甲+m球)v0-M乙v0=M乙×0+(M甲+m球)v,
代入数据解得:v==0m/s,
故答案为:0.
如图所示,质量分别为2m和m的物体A、B放在光滑、无限大的水平地面上,中间夹着一个被压缩的弹簧.将两物体同时由静止开始释放,最终A的速度达到v,则B的最大速度为______.当A的速度为
v时,弹簧的弹性势能为______.
正确答案
2v
mv2
解析
解:释放弹簧过程中,A、B、弹簧组成的系统动量守恒,
以向左为正方向,由动量守恒定律得:2mv-mv′=0,解得:v′=2v;
以向左为正方向,由动量守恒定律得:2m•v-mv″=0,
由能量守恒定律得:•2mv2+
mv′2=
•2m(
v)2+
mv″2+EP,
解得:EP=mv2;
故答案为:2v;mv2.
如图所示,一带电量为q,质量为m的小球A在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,与同质量的静止小球B发生碰撞,并粘在一起,水平进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场(磁感应强度为B)的复合场中,粘合体在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,重力加速度为g,试求:
(1)小球A、B碰撞前后的速度各为多少?
(2)电场强度E为多少?
(3)小球做匀速圆周运动过程中,从轨道的最低点到最高点机械能改变了多少?
正确答案
解:(1)设碰撞前A球速度为v0,由动能定理有:
qU=mv02-0,
解得:v0=,
设碰撞后A、B球的速度为v,碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律有:
mv0=2mv,
解得:v=;
(2)带电小球在复合场中做匀速圆周运动,重力与电场力平衡:2mg=qE,
解得:E=;
(3)带电小球从轨道最低点到最高点过程中,受到重力、电场力和洛伦兹力,其中洛伦兹力不做功,电场力做正功,使小球机械能增加,设轨道半径为R,则机械能改变:
△E=2qER,
由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:
qvB=2m,
联立各式得出:△E=;
答:(1)小球A、B碰撞前的速度为:、0,碰撞后的速度都为
.
(2)电场强度E为;
(3)小球做匀速圆周运动过程中,从轨道的最低点到最高点机械能改变了.
解析
解:(1)设碰撞前A球速度为v0,由动能定理有:
qU=mv02-0,
解得:v0=,
设碰撞后A、B球的速度为v,碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律有:
mv0=2mv,
解得:v=;
(2)带电小球在复合场中做匀速圆周运动,重力与电场力平衡:2mg=qE,
解得:E=;
(3)带电小球从轨道最低点到最高点过程中,受到重力、电场力和洛伦兹力,其中洛伦兹力不做功,电场力做正功,使小球机械能增加,设轨道半径为R,则机械能改变:
△E=2qER,
由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:
qvB=2m,
联立各式得出:△E=;
答:(1)小球A、B碰撞前的速度为:、0,碰撞后的速度都为
.
(2)电场强度E为;
(3)小球做匀速圆周运动过程中,从轨道的最低点到最高点机械能改变了.
如图所示,质量为M,长为L的木排,停在静水中.质量为m1和m2的两个人从木排两端由静止开始同时向对方运动,当质量为m1的人到达木排另一端时,另一人恰到达木排中间.不计水的阻力,则关于此过程中木排的位移s的大小和方向的说法正确的有( )
正确答案
解析
解:假设木排向右后退,运动时间为t.取向右方向为正方向.
则甲的平均速度v1=,乙的平均速度为v2=-
,M的平均速度为V=
根据动量守恒定律得
m1v1+m2v2+MV=0
代入得到 m1+m2(-
)+M
=0
解得s=-
AD、根据上述表达式可知,若m1>,s<0,说明木排向左运动,位移大小s=
,故A正确,D错误.
B、若m1<,s>0,说明木排向右运动,位移大小s=
.故B正确.
C、若m1=,s=0.故C正确.
故选:ABC.
如图所示,光滑水平面上静止放置质量M=2kg,长L=0.84m的长木板C;离板左端S=0.12m处静止放置质量mA=1kg的小物块A,A与C间的动摩擦因数μ=0.4;在板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B,B与C间的摩擦忽略不计.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A、B均可视为质点,g=10m/s2.现在木板上加一水平向右的力F,问:
(1)当F=9N时,小物块A的加速度为多大?
(2)若F足够大,则A与B碰撞之前运动的最短时间是多少?
(3)若在A与B发生弹性碰撞时撤去力F,A最终能滑出C,则F的取值范围是多少?
正确答案
解:(1)设A和C一起向右加速,它们之间静摩擦力为f,
由牛顿第二定律得:F=(M+mA)a,
解得:a=3m/s2,
对A,f=mAa=1×3=3N<μmAg=4N,则A、C相对静止,一起加速运动;
(2)A在与B碰之前运动时间最短,必须加速度最大,
由牛顿第二定律得:fm=μmAg=mAa1,
位移:L-S=a1t12,解得:t1=0.6s;
(3)在A与B发生碰撞时,A刚好滑至板的左端,则此种情况推力最大,设为F1,
对板C,由牛顿第二定律得:F1-μmAg=MaC,位移:L=aCt12,解得:F1=
N≈13.3N,
若A与C没有发生相对滑动,设推力最小为F2.A与B发生弹性碰撞之前,
对A和C,由动能定理得:F2(L-s)=(M+mA)v12-0,
A与B发生弹性碰撞,因质量相等,A的速度交换给B,A静止,
而后刚好撤去外力,A与C发生相对滑动,A滑至C的左端时A、C刚好共速,
以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:Mv1=(M+mA)v2,
由能量守恒定律得:μmAgs=Mv12-
(M+mA)v22,
解得:F2=3N,
综合以上分析,推力的范围:3N<F<13.3N;
答:(1)当F=9N时,小物块A的加速度为3m/s2;
(2)若F足够大,则A与B碰撞之前运动的最短时间是0.6s;
(3)若在A与B发生弹性碰撞时撤去力F,A最终能滑出C,则F的取值范围是3N<F<13.3N.
解析
解:(1)设A和C一起向右加速,它们之间静摩擦力为f,
由牛顿第二定律得:F=(M+mA)a,
解得:a=3m/s2,
对A,f=mAa=1×3=3N<μmAg=4N,则A、C相对静止,一起加速运动;
(2)A在与B碰之前运动时间最短,必须加速度最大,
由牛顿第二定律得:fm=μmAg=mAa1,
位移:L-S=a1t12,解得:t1=0.6s;
(3)在A与B发生碰撞时,A刚好滑至板的左端,则此种情况推力最大,设为F1,
对板C,由牛顿第二定律得:F1-μmAg=MaC,位移:L=aCt12,解得:F1=
N≈13.3N,
若A与C没有发生相对滑动,设推力最小为F2.A与B发生弹性碰撞之前,
对A和C,由动能定理得:F2(L-s)=(M+mA)v12-0,
A与B发生弹性碰撞,因质量相等,A的速度交换给B,A静止,
而后刚好撤去外力,A与C发生相对滑动,A滑至C的左端时A、C刚好共速,
以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:Mv1=(M+mA)v2,
由能量守恒定律得:μmAgs=Mv12-
(M+mA)v22,
解得:F2=3N,
综合以上分析,推力的范围:3N<F<13.3N;
答:(1)当F=9N时,小物块A的加速度为3m/s2;
(2)若F足够大,则A与B碰撞之前运动的最短时间是0.6s;
(3)若在A与B发生弹性碰撞时撤去力F,A最终能滑出C,则F的取值范围是3N<F<13.3N.
如图,A、B、C三个木块的质量均为m.置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块固连,弹簧处于原长状态.现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动.
(1)若A与B相碰后立即粘合在一起,求以后运动过程中弹簧的最大弹性势能
(2)若A与B发生弹性碰撞,求以后 运动过程中弹簧的最大弹性势能.
正确答案
解:(1)若A与B相碰后立即粘合在一起,选择向右为正方向,设碰后A、B共同速度的大小为v1,由动量守恒得:
mv0=2mv1 ①
解得A、B相碰后瞬间的速度大小为v0
设A、B、C的最终的速度大小为v2,由动量守恒得:
2mv1=3mv2 ②
解得A、B、C最终的速度大小为v0
设弹簧的最大弹性势能为Ep1,A、B相碰后机械能守恒,有
(2m)v
=
(3m)v22+Ep1 ③
联立①②③式解得:Ep1=mv
(2)若A与B发生弹性碰撞,设碰撞后二者的速度分别为vA和vBv,由动量守恒得:mv0=mvA+mvB ④
由能量守恒定律得: ⑤
联立④⑤得:vA=0,vB=v0
mv0=2mv3 ⑥
B与C共同的速度: ⑦
设弹簧的最大弹性势能为Ep2,B与C相互作用的过程中机械能守恒,有
+Ep2 ⑧
联立⑦⑧式解得:Ep2=mv
答:(1)若A与B相碰后立即粘合在一起,以后运动过程中弹簧的最大弹性势能是mv
;
(2)若A与B发生弹性碰撞,以后 运动过程中弹簧的最大弹性势能是mv
.
解析
解:(1)若A与B相碰后立即粘合在一起,选择向右为正方向,设碰后A、B共同速度的大小为v1,由动量守恒得:
mv0=2mv1 ①
解得A、B相碰后瞬间的速度大小为v0
设A、B、C的最终的速度大小为v2,由动量守恒得:
2mv1=3mv2 ②
解得A、B、C最终的速度大小为v0
设弹簧的最大弹性势能为Ep1,A、B相碰后机械能守恒,有
(2m)v
=
(3m)v22+Ep1 ③
联立①②③式解得:Ep1=mv
(2)若A与B发生弹性碰撞,设碰撞后二者的速度分别为vA和vBv,由动量守恒得:mv0=mvA+mvB ④
由能量守恒定律得: ⑤
联立④⑤得:vA=0,vB=v0
mv0=2mv3 ⑥
B与C共同的速度: ⑦
设弹簧的最大弹性势能为Ep2,B与C相互作用的过程中机械能守恒,有
+Ep2 ⑧
联立⑦⑧式解得:Ep2=mv
答:(1)若A与B相碰后立即粘合在一起,以后运动过程中弹簧的最大弹性势能是mv
;
(2)若A与B发生弹性碰撞,以后 运动过程中弹簧的最大弹性势能是mv
.
如图所示,两质量分别为M1=M2=1.0kg的木板和足够高的光滑凹槽静止放置在光滑水平面上,木板和光滑凹槽接触但不粘连,凹槽左端与木板等高.现有一质量m=2.0kg的物块以初速度vo=5.0m/s从木板左端滑上,物块离开木板时木板的速度大小为1.0m/s,物块以某一速度滑上凹槽.已知物块和木板间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2.求:
Ⅰ.木板的长度;
Ⅱ.物块滑上凹槽的最大高度.
正确答案
解:(Ⅰ).物体在木板上滑行的过程中,设向右为正方向,对系统由动量守恒和能量守恒可得:
mv0=mv1+(M1+M2)v2 …①
mv02=
mv12+
(M1+M2)v22+μmgL…②
联立并代入数据得:v1=4m/s,L=0.8m…③
(Ⅱ).物体在凹槽上滑行的过程中,同理可得:mv1+M2v2=(m+M2)v…④
mv12+
M2v22=
(m+M2)v2+mgh…⑤
联立并代入数据得:h=0.15m…⑥
答:Ⅰ.木板的长度是0.8m.
Ⅱ.物块滑上凹槽的最大高度是0.15m.
解析
解:(Ⅰ).物体在木板上滑行的过程中,设向右为正方向,对系统由动量守恒和能量守恒可得:
mv0=mv1+(M1+M2)v2 …①
mv02=
mv12+
(M1+M2)v22+μmgL…②
联立并代入数据得:v1=4m/s,L=0.8m…③
(Ⅱ).物体在凹槽上滑行的过程中,同理可得:mv1+M2v2=(m+M2)v…④
mv12+
M2v22=
(m+M2)v2+mgh…⑤
联立并代入数据得:h=0.15m…⑥
答:Ⅰ.木板的长度是0.8m.
Ⅱ.物块滑上凹槽的最大高度是0.15m.
如图所示,小车质量为M=2.0kg,带有光滑的圆弧轨道AB和粗糙的水平轨道BC,一小物块(可视为质点)质量为m=0.5kg,与轨道BC的动摩擦因数为μ=0.10,BC部分总长度为L=0.80m,重力加速度g取10m/s2.
(1)若小车固定在水平面上,将小物块从AB轨道的D点静止释放,小物块恰好可运动到C点.试求D点与BC轨道的高度差;
(2)若将小车置于光滑水平面上,小物块仍从AB轨道的D点静止释放,试求小物块滑到BC中点时的速度大小.
正确答案
解:(1)设D点与BC轨道的高度差为h,根据动能定理有mgh=μmgL,解得:h=8.0×10-2m.
(2)设小物块滑到BC中点时小物块的速度为v1,小车速度为v2,对系统根据水平方向动量守恒有:
mv1-Mv2=0;根据功能关系有:μmgL=mgh-(
mv12+
Mv22);
由以上各式,解得:v1=0.80m/s.
答:(1)若小车固定在水平面上,D点与BC轨道的高度差为8.0×10-2m;
(2)若将小车置于光滑水平面上,小物块滑到BC中点时的速度大小为0.80m/s.
解析
解:(1)设D点与BC轨道的高度差为h,根据动能定理有mgh=μmgL,解得:h=8.0×10-2m.
(2)设小物块滑到BC中点时小物块的速度为v1,小车速度为v2,对系统根据水平方向动量守恒有:
mv1-Mv2=0;根据功能关系有:μmgL=mgh-(
mv12+
Mv22);
由以上各式,解得:v1=0.80m/s.
答:(1)若小车固定在水平面上,D点与BC轨道的高度差为8.0×10-2m;
(2)若将小车置于光滑水平面上,小物块滑到BC中点时的速度大小为0.80m/s.
质量为M=2m的A球静止在光滑水平桌面上,质量为m的B球以水平速度v0撞向A球,后以水平速度沿相反方向被弹回.则( )
正确答案
解析
解:以碰撞前B球的速度方向为正方向,以两球组成的系统为研究对象,根据动量守恒定律得:
mv0=-m•+MvA;
又M=2m
解得A球获得的速度:vA=
碰撞前系统的总动能为:Ek=;
碰撞后系统的总动能为:Ek′=+
=
可见,此过程两球的总机械能减少.
故选:D.
如图所示,质量为2m、高度为h的光滑弧形槽末端水平,放置在光滑水平地面上,质量为m的小球A从弧形槽顶端静止释放,之后与静止在水平面上质量为m的小球B发生对心碰撞并粘在一起.求:
(1)小球A滑下后弧形槽的速度大小;
(2)小球A、B碰撞过程损失的机械能.
正确答案
解:(1)小球滑下过程,对小球和圆弧槽系统
水平方向动量守恒0=mv1-2mv2
系统机械能守恒mgh=+
联立解得v1=,v2=
(2)小球AB发生非弹性正碰,对AB系统
由动量守恒mv1=2mv3
系统机械能守恒△E=-
联立解得△E=
答:(1)小球A滑下后弧形槽的速度大小;
(2)小球A、B碰撞过程损失的机械能
解析
解:(1)小球滑下过程,对小球和圆弧槽系统
水平方向动量守恒0=mv1-2mv2
系统机械能守恒mgh=+
联立解得v1=,v2=
(2)小球AB发生非弹性正碰,对AB系统
由动量守恒mv1=2mv3
系统机械能守恒△E=-
联立解得△E=
答:(1)小球A滑下后弧形槽的速度大小;
(2)小球A、B碰撞过程损失的机械能
(1)随着现代科学技术的发展,大量的科学发展促进了人们对原子、原子核的认识,下列有关原子、原子核的叙述正确的是______.
A、汤姆孙对电子的发现使人们认识到原子核内部具有复杂的结构
B、贝克勒尔发现天然放射现象表明原子核内部有电子
C、轻核骤变反应方程有:
D、氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级,前者跃迁辐射出的光子波长比后者的短
(2)某进行军事演习的炮艇总质量为M,以速度v0匀速行驶,从船上以相对海岸的水平速度v1向正后方射出一质量为m的炮弹,发射炮弹后艇的速度为v2,不计水的阻力,则下列各关系式中正确的是______.
A、Mv0=(M-m)v1+mv2B、Mv0=(M-m)v2-mv1
C、Mv0=(M-m)v1-m(v2+v1)
D、Mv0=M(v1-v2)+mv2.
正确答案
D
B
解析
解:(1)A、汤姆孙对电子,得出原子的枣糕模型,并没有得出原子核内部结构.故A错误.
B、贝克勒尔发现天然放射现象表明原子核内部有复杂结构,而放出的电子是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来.故B错误.
C、该核反应方程电荷数不守恒、质量数不守恒.故C错误.
D、氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级,前者辐射的光子能量大,则光子频率大,波长短.故D正确.
故选D.
(2)炮弹和船组成的系统,动量守恒,有:Mv0=(M-m)v2-mv1.故B正确,A、C、D错误
故选B.
故答案为:①D ②B
如图所示,光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C,质量分别为mA=mC=2m,mB=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的轻弹簧 (弹簧与滑块不栓接).开始时A、B以共同速度v0运动,C静止.某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同.求:
(1)B与C碰撞前B的速度;
(2)弹簧具有的弹性势能.
正确答案
解:(1)A、B被弹开的过程中,AB系统动量守恒,设弹开后AB速度分别为vA、vB,设三者最后的共同速度为v共,由动量守恒得:
(mA+mB)v0=mAv共+mBvB
mBvB=(mB+mC)v共
三者动量守恒得:(2m+m)v0=(2m+m+2m)v共
得 所以
(2)B与C碰撞前后,机械能的损失为:
弹簧释放的弹性势能Ep则:
代入数据整理得:
答:(1)B与C碰撞前B的速度为.
(2)弹簧释放的弹性势能为.
解析
解:(1)A、B被弹开的过程中,AB系统动量守恒,设弹开后AB速度分别为vA、vB,设三者最后的共同速度为v共,由动量守恒得:
(mA+mB)v0=mAv共+mBvB
mBvB=(mB+mC)v共
三者动量守恒得:(2m+m)v0=(2m+m+2m)v共
得 所以
(2)B与C碰撞前后,机械能的损失为:
弹簧释放的弹性势能Ep则:
代入数据整理得:
答:(1)B与C碰撞前B的速度为.
(2)弹簧释放的弹性势能为.
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