- 动量守恒定律
- 共6910题
如图所示,质量为M=0.7kg的靶盒位于光滑水平导轨上。在O点时,恰能静止,每当它离开O点时便受到一个指向O点的大小恒为F=50N的力。P处有一固定的发射器,它可根据需要瞄准靶盒。每次发射出一颗水平速度v0=50m/s,质量m=0.10kg的球形子弹(它在空中运动过程中不受任何力的作用)。当子弹打入靶盒后,便留在盒内不反弹也不穿出。开始时靶盒静止在O点。今约定,每当靶盒停在或到达O点时,都有一颗子弹进入靶盒内。
(1)当第三颗子弹进入靶盒后,靶盒离开O点的最大距离为多少?第三颗子弹从离开O点到又回到O点经历的时间为多少?
(2)若P点到O点的距离为S=0.20m,问至少应发射几颗子弹后停止射击,才能使靶盒来回运动而不会碰到发射器。
正确答案
略
两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素).已知氘核的质量mD=2.01360u,氦核的质量mHe=3.0150u,中子的质量mn=1.0087u.
(1)写出聚变方程并计算释放的核能.
(2)若反应前两个氘核的动能为0.35Mev.它们正面对撞发生聚变,且反应后释放的核能全部转化为动能,则产生的氦核和中子的动能各为多大?
正确答案
(1)聚变的核反应方程:212H→23He+01n
核反应过程中的质量亏损为△m=2mD-(mHe+mn)=0.0035u
释放的核能为△E=△mc2=0.0035uc2=3.26MeV
(2)对撞过程动量守恒,由于反应前两氘核动能相同,其动量等值反向,因此反应前后系统的动量为0.即:
0=mHevHe+mnvn,
反应前后总能量守恒,得:
mHevHe2+
mnvn2=△E+2Ek0,
解得:EkHe=0.99Mev,Ekn=2.97Mev.
答:(1)聚变的核反应方程:212H→23He+01n,释放的核能为3.26MeV;
(2)产生的氦核的动能为0.99Mev,中子的动能为2.97Mev.
两个氘核发生了如下核反应H+
H→
He+
n,其中氘核的质量为2.0136u,氦核的质量为3.0150u,中子的质量为1.0087u.
(1)若反应前两个氘核的动能都为0.35MeV,进行对心碰撞,并且结合能全部转化为机械能,求反应中产生的中子和氦核的动能.
(2)假设反应中产生的氦核沿直线向静止的碳核(C)接近,受库仑力的影响,当它们距离最近时,两个原子核的动能各是多少?
正确答案
(1)反应中的质量亏损△m=2mD-mHe-mn=2×2.0136-(3.0150+1.0087)=0.0035u
所以释放的能量为△E=△mC2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV
设反应中生成的中子和氦核的速率分别为v′1和v′2由反应中能量守恒和动量守恒有
0=mnv′1-mHev′2 ①
△E+2E0=mn
+
mHe
②
其中E0=0.35MeV
由①得到
∴EkHe=0.99MeV,Ekn=2.97MeV
(2)氦核与静止的碳核对心正碰后,当它们相距最近时,两核的速度相等,相当于完全非弹性碰撞模型,
由动量守恒定律有 mHev′2=(mHe+mc)v′3
∴v′3=,此时,氦核的动能E′kHe和碳核的动能E′kc分别为
E′kHe=EkHe≈0.04MeV
E′kc=EkHe≈0.16MeV.
如图所示,木块质量,它以速度
水平地滑上一辆静止的平板小车,已知小车质量
,木块与小车间的动摩擦因数为
,木块没有滑离小车,地面光滑,g取10
,求:
①木块相对小车静止时小车的速度的大小;
②从木块滑上小车到木块相对于小车刚静止时,小车移动的距离.
正确答案
①;②16m
①设木块相对小车静止时小车的速度为根据动量守恒定律有:
(2分)
(1分)
②对小车,根据动能定理有:
(2分)
(1分)
(1)下面列出的是一些核反应方程
其中( )
(2)(10分)如图2所示,质量M=4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上,其右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0.5 m,这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数μ=0.2,而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑.小木块A以速度v0=10 m/s由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动.已知木块A的质量m=1 kg,g取10 m/s2.求:
(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度;
(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能.
正确答案
(1)D(1)2 m/s (2)39 J
试题分析:(1)D根据质量数和电荷数守恒可得:X为:,即正电子;Y为:
,即中子;Z为:
,即质子,故ABC错误,D正确.故选D.
(1)弹簧被压缩到最短时,木块A与滑板B具有相同的速度,设为v,从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中,A、B系统的动量守恒:mv0=(M+m)v
解得.
代入数据得木块A的速度v=2 m/s.
(2)木块A压缩弹簧过程中,弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大.由能量关系,最大弹性势能
Ep=m
-
(m+M)v2-μmgL
代入数据得Ep=39 J.
点评:核反应方程的质量数和电荷数守恒;第二问是难度较大的一道题,考察的知识面非常广,这就要求大家要熟练的掌握解决力学问题的三大法宝:牛顿运动定律、动量守恒定律和能量的转化与守恒定律.
如图所示,在光滑的水平桌面上有一长为L=2m的木板C,它的两端各有一块挡板,C的质量为mC=5kg,在C的中央并排放着两个可视为质点的滑块A与B,其质量分别为mA=1kg、mB=4kg,开始时A、B、C均处于静止状态,并且A、B间夹有少许炸药,炸药爆炸使得A以vA=6m/s的速度水平向左运动,不计一切摩擦,两滑块中任一块与挡板碰撞后就与挡板合成一体,爆炸与碰撞时间不计,求:
(1)当两滑块都与挡板碰撞后,板C的速度多大?
(2)从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止,板C的位移多大?方向如何?
正确答案
炸药爆炸,滑块A与B分别获得向左和向右的速度,由动量守恒可知,A的速度较大(A的质量小),A、B均做匀速运动,A先与挡板相碰合成一体(满足动量守恒)一起向左匀速运动,最终B也与挡板相碰合成一体(满足动量守恒),整个过程满足动量守恒.
(1)整个过程A、B、C系统动量守恒,有:
0=(mA+mB+mC)v,
所以v=0
(2)炸药爆炸,A、B获得的速度大小分别为vA、vB.以向左为正方向,有:
mAvA-mBvB=0,
解得:vB=1.5m/s,方向向右
然后A向左运动,与挡板相撞并合成一体,共同速度大小为vAC,
由动量守恒,有:
mAvA=(mA+mC)vAC,
解得:vAC=1m/s
此过程持续的时间为:t1==
s
此后,设经过t2时间B与挡板相撞并合成一体,则有:
=vACt2+vB(t1+t2),解得:t2=0.3s
所以,板C的总位移为:xC=vACt2=0.3m,方向向左
答案:(1)板C的速度是0
(2)板C的位移大小是0.3m,方向向左.
有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B,A静止,B以速度v0与之发生碰撞.己知:碰撞前后二者的速度均在一条直线上,碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收.从而该原子由基态跃迁到激发态,然后,此原子向低能级态跃迁,并发出光子.如欲碰后发出一个光子,则速度v0至少需要多大?己知氢原子的基态能量为E1 (E1<0).
正确答案
两个氢原子碰撞过程动量守恒,当两个氢原子发生完全非弹性碰撞时,损失动能最大,根据动量守恒定律,有:
mv0=2mv
解得:v=v0;
减小的动能为:△E=m
-
×2m×v2;
根据题意,减小的动能完全转化为氢原子的激发态的能量,故有:
△E=E2-E1=-E;
解得:v0=;
答:速度v0至少需要为.
(1)下列说法正确的是
(2)如图所示,两个质量均为M =" 2" kg的木块A、B并排放置于光滑水平地面上,上表面粗糙。质量为m =" 0.2" kg的铁块C,以初速度v0从A的左端向右滑动,最后A的速度大小为vA =" 0.45" m/s,铁块C与B的共同速度大小为v2 =" 0.5" m/s。求:
①铁块C的初速度v0的大小;
②铁块刚滑上B时的速度v1的大小。
正确答案
(1)BC(2)①v0 =" 10" m/s②v1 =" 1" m/s
试题分析:(1) 氢原子光谱不是连续光谱,A错误;放射性同位素的衰变是指原子核自动转化成新核的过程,有一定的半衰期,遵守质量数和电荷数守恒B正确;人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是,C正确;卢瑟福通过实验证实了原子核的存在,D错误; 2分
(2)解:
①铁块C在木块A、B上表面滑动过程,对A、B、C系统由动量守恒定律得:
2分
解得:v0 =" 10" m/s 1分
②铁块C在木块A上滑动过程中,对A、B、C系统由动量守恒定律得:
2分
解得:v1 =" 1" m/s 1分
点评:特别要注意解题中速度的方向,并且能根据速度的大小判断是否符合实际情况,
如图所示,将质量为m1的铅球以大小为v0、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中,砂车与水平地面间的摩擦可以忽略.求:
(1)球和砂车的共同速度;
(2)球和砂车获得共同速度后,砂车底部出现一小孔,砂子从小孔中流出,当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度.
正确答案
(1) (2)
(1)以铅球、砂车为系统,水平方向动量守恒,m1v0cos θ=(M+m1)v,
得球和砂车的共同速度v=.
(2)球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统水平方向动量也守恒,设当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度为v′,砂子漏出后做平抛运动,水平方向的速度仍为v,
由(M+m1)v=m2v+(M+m1-m2)v′,
得v′=v=.
如图17,光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为、
,开始时B、C均静止,A以初速度v0向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。
正确答案
设A与B碰撞后,A的速度为vA,B与C碰撞前B的速度为vB,B与C碰撞后粘在一起的速度为v,由动量守恒定律得
对A、B木块:
对B、C木块:
由A与B间的距离保持不变可知
联立123式,代入数据得
本题考查动量守恒定律,找到碰撞前后两个状态列式求解
如图所示,小车A静止在光滑水平面上,半径为R的_光滑圆弧轨道固定在小车上,光滑圆弧下端部分水平,圆弧轨道和小车的总质量为M0质量为m的小滑块B以水平初速度V0滑上小车,滑块能从圆弧上端滑出。求:
①小滑块刚离开圆弧轨道时小车的速度大小;
②小滑块到达最高点时距圆弧轨道上端的距离。
正确答案
①②
①以小滑块和小车(含光滑圆弧轨道)为研究对象,水平方向动量守恒,当小滑块从圆弧轨道上端滑出后,小滑块的水平速度与小车速度相同,则有 (2分)
故小车的速度大小为 (1分)
②小滑块到达最高点时的速度与小车速度相同,由①并结合机械能守恒定律有
(2分)
小滑块距光滑圆弧轨道上端的距离为 (2分)
联立解得 (2分)
本题考查了动量守恒和功能关系,小车和滑块组成的系统动量守恒,可得小车的速度,当小滑块到达最高点时的速度与小车速度相同,并结合机械能守恒定律可得
从而算出距离
如图示,质量M=2kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直固定挡板。现有一小物体A(可视为质点)质量为m=1kg,以初速度从B的左端水平滑上B。已知A与B间的动摩擦因数
,A始终未滑离B,B与竖直挡板碰前A和B已相对静止,B与挡板的碰撞时间极短,碰后以原速率弹回(g取10m/s2)。求:
(1)B与挡板相碰时的速度
(2)A滑上B至B与挡板相碰前瞬间,A相对B的位移
(3)最终AB的速度
正确答案
(1)设B与挡板相碰时的速度大小为,由动量守恒定律
(4分)
(2分)
(2)A滑上B至B与挡板相碰过程中,A、B间的相对位移为,根据动能定理,有
(4分) 解得
(2分)
B与挡板碰后,A、B最后一起向左运动,共同速度大小为,由动量守恒定律
(4分)
(2分)
略
如图所示,物体A、B的质量分别是、
,用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上,物体B左侧与竖直墙相接触.另有一个物体C以速度
向左运动,与物体A相碰,碰后立即与A粘在一起不再分开,然后以
的共同速度压缩弹簧,试求
(1)物块C的质量
(2)在B离开墙壁之后,弹簧的最大弹性势能
正确答案
(1)2kg(2)6J
本题考查系统东来那个守恒和机械能守恒,首先应选取适当的对象分析受力情况,看动量是否守恒,该题中AC碰撞瞬间弹簧弹力为零,AC动量守恒,当ABC速度向右相同时弹簧弹性势能最大,可根据能量守恒求解
①对A、C在碰撞过程中动量守恒
可知: 2分
代入可得:=2kg 2分
②当B离开墙壁时,弹簧处于原长,A、C以2m/s速度向右运动。当A、B、C获得共同速度时,弹簧弹性势能最大。
对A、B、C系统,动量守恒
可知: 可得:
3分
由能量守恒可知: 2分
如题24图所示,一小车静置于光滑水平面上,小车左端被固定在地面上的竖直档板挡住,半径为R的光滑四分之一圆弧轨道固定在小车上,圆弧轨道最低点与小车水平面相切于Q点,圆弧轨道与小车总质量为M,质量为m可视为质点的物块从轨道最高点P无初速释放,恰好未从小车右端N滑落,已知物块与小车QN段间动摩擦因素为,重力加速度为g.求:
(1)物块滑到Q点时的速度大小v;
(2)小车QN段长度;
(3)在整个过程中,小车给档板的冲量.
正确答案
(1)(2)
(3)
首先根据机械能守恒求速度;再根据动量守恒及能量守恒求长度;根据定量定理求冲量。
(1)物块从P点下滑到Q点过程机械能守恒,有(3分)
(3分)
(2)设物块恰好滑到小车右端N点时两者共同速度为,由动量守恒定律得:
(3分)
由能量守恒得:(3分)解得:
(2分)
(3)在整个过程中,小车受到档板的冲量(2分)
小车给档板的冲量大小 方向水平向左(2分)
(4分)如图所示为《探究碰撞中的动量守恒》实验装置示意图。关于该实验,下列说法正确的是 (不定项选择)
E.必须测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间
正确答案
(4分) AB
防止入射小球被反弹,所以要求A球质量应大于B球质量,故A正确
为保证每次A小球与B小球碰撞时具有相同的速度,要求每次A球开始下滑的位置G必须固定,故B正确
为保证小球水平抛出,所以槽的末端一定保持水平,故C错误
要求每次A小球与B小球碰撞时具有相同的速度,并不需要知道速度大小,所以也就不需要测量G点相对于水平槽面的高度,故D错误
此实验验证动量守恒的表达式为:,故不需要测量测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间,故E错误
故选AB
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