- 动量守恒定律
- 共6910题
两质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h。物块从静止滑下,然后又滑上劈B。求物块在B上能够达到的最大高度。
正确答案
解:设物块到达劈A的低端时,物块和A的的速度大小分别为和V,
由机械能守恒和水平方向动量守恒得①
②
设物块在劈B上达到的最大高度为,此时物块和B的共同速度大小为
,
由机械能守恒和动量守恒得③
④
联立①②③④式得⑤
(选修3-5选做题)
如图所示,两个质量都是=0.4Kg的沙箱、并排放在光滑的水平面上,一颗质量为=0.1Kg的子弹以0=200m/s的水平速度射向,射穿后,进入并最终一起运动,已知子弹恰好射穿时,子弹的速度1=100m/s,求沙箱、的最终速度。
正确答案
解:子弹在沙箱内运动过程中,动量守恒,012A
子弹在沙箱内运动过程中,动量守恒,1A()B
由以上各式可得:A12.5m/s,B=30m/ s
如图所示,光滑水平面上A、B两小车质量都是M,A车头站立一质量为m的人,两车在同一直线上相向运动。为避免两车相撞,人从A车跃到B车上,最终A车停止运动,B车获得反向速度v0,试求:
(1)两小车和人组成的系统的初动量大小;
(2)为避免两车相撞,且要求人跳跃速度尽量小,则人跳上B车后,A车的速度多大?
正确答案
解:(1)由动量守恒定律可知,系统的初动量大小
(2)为避免两车恰好不会发生碰撞,最终两车和人具有相同速度,设为v,则
解得
如图所示,两相同的磁铁分别固定在两相同的小车上,水平面光滑,开始两车相向运动,va=3m/s,vb=2m/s,设相互作用时两车不会相碰,则当b车速度为零时,va =_____________,方向_____________;当两车相距最近时,vb=_____________,方向_____________。
正确答案
1m/s,向右,0.5m/s,向右
甲、乙两个溜冰者相对而立,质量分别为m甲=60kg,m乙=70kg,甲手中另持有m=10kg的球,如果甲以相对地面的水平速度v0=4m/s把球抛给乙,求:
(1)甲抛出球后的速度多大?
(2)乙接球后的速度多大?
正确答案
解:(1)甲抛球过程由动量守恒可得:
解得:
(2)乙接球过程动量守恒可得:
解得:
【选修3-5选做题】
如图所示,平放在水平面上的轻质弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m1的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接。一个质量为m2的小球从槽h高处由静止开始下滑,要使小球能与弧形槽发生第二次作用,m1、m2应满足怎样的条件?
正确答案
解:设弧形槽与小球第一次分离后的速度大小分别为和
弧形槽和小球在水平方向满足动量守恒
小球与弹簧发生作用后以原速率返回,要使小球和弧形槽发生第二次作用则满足
所以弧形槽和小球的质量应满足
如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平面上,小车的最右端站着质量为m的人。若人水平向右以相对车的速度u跳离小车,则人脱离小车后小车的速度多大?方向如何?
正确答案
解:设速度u的方向为正方向,并设人脱离车后小车的速度大小为v,则人对地的速度大小为(u -v)
根据动量守恒定律得0=m(u-v)-Mv
所以小车速度,方向和u的方向相反
如图所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板B和C,重物A(视为质点)位于B的右端,A、B、C的质量相等,现A和B以同一速度滑向静止的C,B与C发生正碰,碰后B和C粘在一起运动,A在C上滑行,A与C间有摩擦力,已知A滑到C的右端而未掉下。求:从B、C发生正碰到A刚移到C右端期间,C所走过的距离是C板长度的多少倍?
正确答案
解:设A、B、C的质量均为m。碰撞前,A与B的共同速度为v0,碰撞后B与C的共同速度为v1。
对B、C,由动量守恒定律得mv0=2mv1①
设A滑至C的右端时,三者的共同速度为v2。
对A、B、C,由动量守恒定律得2mv0=3mv2②
设A与C的动摩擦因数为μ,从发生碰撞到A移至C的右端时C所走过的距离为s,
对B、C由功能关系③
设C的长度为l,对A,由功能关系④
由以上各式解得⑤
如图所示,O为一水平轴,轴上系一长=0.6m的细绳,细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球(可视为质点),原来处于静止状态,球与平台的B点接触但对平台无压力,平台高
=0.80m,一质量M=2.0kg的小球沿平台自左向右运动到B处与小球m发生正碰,碰后小球m在绳的约束下做圆周运动,经最高点A点,绳上的拉力恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面上的C点,其水平位移为s=1.2m,求质量为M的小球与m碰撞前的速度。(取g=10 m/s2)
正确答案
解:M与碰撞前后①
M离开平台后②
③
m从B到A的过程中④
m在A点时⑤
由①②③④⑤联立解得。
如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为m=1kg的相同小球A、B、C,现让A球以v0=2m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后黏合在一起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,C球的最终速度vc=1m/s。
(1)两球跟球相碰前的共同速度多大?
(2)两次碰撞过程中一共损失了多少动能?
正确答案
解:(1)A、B相碰满足动量守恒
得两球跟C球相碰前的速度v1=1m/s
(2)两球与C碰撞同样满足动量守恒
得两球碰后的速度v2=0.5m/s
两次碰撞损失的动能=1.25J。
(选修3-5选做题)
两磁铁各固定放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动。已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg。两磁铁的N极相对,推动一下,使两车相向运动。某时刻甲的速率为2 m/s,乙的速率为3 m/s,方向与甲相反。两车运动过程中始终未相碰,则两车最近时,乙的速度为多大?
正确答案
解:两车相距最近时,两车的速度相同,设该速度为v,取乙车的速度方向为正方向
由动量守恒定律得m乙v乙-m甲v甲=(m甲+m乙)v
所以两车最近时,乙车的速度为v=m/s
【选修3-5选做题】
如图所示,物体静止在光滑平直轨道上,其左端固定有轻质弹簧,物体以速度0=2.0m/s沿轨道向物体运动,并通过弹簧与物体发生相互作用.设、两物体的质量均为=2kg,求当物体的速度多大时,、组成的系统动能损失最大?损失的最大动能为多少?
正确答案
解:当两物体速度相等时,弹簧压缩量最大,系统损失动能最大.由动量守恒定律知
损失的动能为
(选修3-5选做题)
花样滑冰是集运动、健美、舞蹈于一身的竞技表演项目,一质量m1=60 kg的男滑冰运动员以v1=9.2 m/s的速度匀速滑行,另一质量为m2=40 kg的女滑冰运动员也匀速滑行且在t=0时刻与男运动员相距s=4.0 m,t=2.0 s时女运动员追上男运动员且被男运动员抱住完成阿尔塞托举动作,则男运动员抱住女运动员后共同速度为多少?
正确答案
解:设女运动员被抱住前的速度为v2,男运动员抱住女运动员后的共同速度为v,二者抱住的过程由动量守恒定律得m1v1+m2v2=(m1+m2)v ①
由题给条件,t=2.0s后两人相遇,即s=(v2-v1)t ②
由①②代入数据可得v=10 m/s
如图所示,质量为m=1kg的滑块,以v0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面上的平板车,车的质量M=4kg,车长L=3.6m,滑块在平板车上滑动一段时间后相对小车静止。求滑块与小车的共同速度v。
正确答案
解:根据动量守恒定律:
如图所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,则小车的最大速度是____________m/s;物块在车面上滑行的时间是____________s。
正确答案
0.8,0.24
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