- 动量守恒定律
- 共1004题
质量为0.5kg的弹性球,从高度为5m处由静止自由下落,与水平地面相碰后,竖直弹起的高度为1.25 m,取g="10" m/s2,不计空气阻力.求:
(1)下落过程中重力的冲量;
(2)上升过程中重力的冲量;
(3)球与地相碰过程中的动量变化量.
正确答案
(1)5 N·s (2)2.5 N·s (3)7.5 kg·m/s 方向竖直向上
(1)规定竖直向下为正方向
由h=gt2可解得下落时间t1=
="1" s
则=mgt1="5" N·s,方向竖直向下.
(2)上升时间为t2=="0.5" s
则=mgt2="2.5" N·s,方向竖直向下.
(3)由v=gt可知,球落地时的速度为:v1=gt1="10" m/s
球离地时的速度为:v2=gt2="5" m/s
设竖直向下为正方向,则小球与地相碰过程中的动量变化为
Δp=p2-p1="-7.5" kg·m/s
“-”表示方向竖直向上.
一个质量为m的物体竖直上抛后,测得物体从开始抛出到落回抛出点的总时间为t,空气阻力恒为f,大小不变.在时间t内物体受到的总冲量比mgt___________.(填“大”或“小”)
正确答案
小
设上升的时间为t1,则下降时间为t-t1,物体上升时,所受的力为力的向下的重力和空气阻力f,物体下降时,所受的力为力为向下的重力和向上的空气阻力f.因此,t1
质量为M=It的重锤由静止自由下落1.8 cm后打到要加工的工件上,重锤打到工件上经0.1 s静止不动,试求重锤打到工件上时对工件的平均作用力.(取g="10" m/s2)
正确答案
作用力是70 000 N,方向向下.
重锤打击工件的整个过程可分为两个阶段.第一阶段是重锤自由落体运动,下落的时间和与工件接触瞬间的速度可求.第二阶段是重锤打击工件,时间已知,这是研究力、力作用时间和物体运动状态变化的问题,应使用动量定理分析,在哪一段时间范围内使用动量定理呢?一种方法是对重锤打击工件的0.1 s时间内使用动量定理;另一种方法是从重锤开始自由下落到重锤打击工件结束,这一整个过程使用动量定理.哪种方法比较好,通过下面分析就可以看出来.
方法一:重锤下落1.8 m时的速度v=m/s="6" m/s重锤打击工件时,重锤受到向下的重力mg和工件对它向上的力N的作用,对重锤打击工件这段时间使用动量定理,取向上为正方向,重锤受到的总冲量为Nt-mgt,动量的增量为0-mv,根据动量定理有:Nt-mgt=0-mv,工件对重锤的作用力:N=mg-
=[1 000×10-
]N="70" 000 N.根据牛顿第三定律,重锤对工件的作用力为70 000 N,方向向下.
方法二:重锤下落时间为t0=s="0.6" s,重锤在自由下落过程中只受重力mg,重锤打击工件阶段受到向下的重力mg和工件对它向上的作用力N.对从重锤开始下落到打击工件结束的整个过程使用动量定理,以向下为正方向,重锤受到的冲量总和为mg(t0+t)-Nt,重锤初、末状态的动量均为零.根据动量定理,有:
mg(t0+t)-Nt=0,N=="1" 000×10×(0.6+0.1)/0.1 N="70" 000 N,根据牛顿第三定律,重锤打击工件的作用力是70 000 N,方向向下.上述两种方法中,动量定理使用的范围不同,但最终结果相同.两种方法比较第二种解法比较简单.
一个质量为0.1kg的小球,从5m高处下落,若落地时受到1.6Ns的合外力的冲量作用,则小球反跳速率是 。(g=10 m/s2)
正确答案
6m/S
根据机械能守恒:
可得小球下落到地面时的速度
根据动量定理(取向上为正方向):
所以
如图所示,有一半径为R的半球形凹槽P,放在光滑的水平地面上,一面紧靠在光滑墙壁上,在槽口上有一质量为m的小球,由A点静止释放,沿光滑的球面滑下,经最低点B又沿球面上升到最高点C,经历的时间为t,B、C两点高度差为0.6R,求:
(1)小球到达C点的速度。
(2)在t这段时间里,竖墙对凹槽的冲量
正确答案
(1),方向水平向右。
(2) ,方向水平向右。
(1)这道题中没给M,所以不能直接由动量求出。
小球从A到B的过程中,凹槽P不动,对m
①
小球从B到C的过程中,凹槽和球构成系统动量守恒(水平方向)和机械能守恒,所以有
②
③
解①②③得小球到达C点的速度,
,方向水平向右。
(2)竖直墙对凹槽的冲量等于系统在水平方向获得的动量,所以有
,方向水平向右。(答)
误点警示:要分析清楚小球和凹槽系统在各个运动阶段动量守恒或不守恒的原因。
一个质量为0.2kg的木块从光滑斜面的顶端由静止开始滑下,斜面倾角为37°,滑到底时速度大小为3 m/s,求这个过程中重力对木块的冲量大小。(g=10 m/s2)
正确答案
1N·s
应用冲量的定义去求: I=mg·t=2×(3m/s÷6m/s2)N·s=1N·s。
河水对横停在其中的大船侧弦能激起2m高的浪,试估算将要建造的拦河大坝单位面积上所受河水的冲击力为多大?(g取 10 m/s2)
正确答案
4. ×104 N/m2
设水速度为v,则可将水等效为竖直上抛,v= = 2
m/s
取以速度v冲击拦河大坝的水在时间Δt的柱体模型的研究对象,则有在Δt内质量Δm = ρSvΔt,
根据牛顿第二定律F = Δm,在较短的时间Δt,Δv = v,则对于面积S的压强(单位面积上的冲
击力)P = = ρv2 = 1.0×103×(2
)2 N/m2 =" 4." ×104 N/m2
如图甲所示,用水平向右的力拉放在光滑水平地面上、质量为500 kg的物体,作用时间为20 s,使物体获得0.5 m/s的速度.若力大小的变化为:前15 s从零开始随时间均匀增大,后5 s均匀减小为零,如图乙所示,求:
(1)力对物体的冲量;
(2)力的最大值.
正确答案
解:(1)拉力对物体的冲量等于物体的动量增加,有:==500×0.5 Ns=250 Ns
由于拉力均匀变化,设拉力最大值为max,则拉力的冲量大小为图乙中图线与时间轴所围成的面积,则:=
max,得max=25 N
把质量为10kg的物体放在光滑的水平面上,如图7所示,在与水平方向成53°的10N的力F作用下从静止开始运动,在2s内力F对物体的冲量为___________?物体获得的动量是___________?
正确答案
20N·s 16 kg·m/s
略
某消防队员从一平台上跳下,下落2米后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5米,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( )
正确答案
将一个物体沿水平方向抛出,物体在空中运动的过程中,以下所说的物理量中保持不变的是( )
正确答案
目前,载人宇宙飞船返回舱的回收常采用强制减速的方法,整个回收过程可以简述为以下几个主要的阶段:第一阶段,在返回舱进入大气层的过程中,返回舱在大气阻力和重力共同作用下匀速下降;第二阶段,当返回舱离地一定高度时打开降落伞,使返回舱以较低速度匀速下降;第三阶段,在返回舱接近地面时点燃反冲火箭,使返回舱做减速运动直至落地.设在每个阶段返回舱受到的阻力不变.关于这三个阶段中返回舱机械能及动量的变化情况,以下说法正确的是( )
正确答案
某研究性学习小组为了测量地面对篮球的最大弹力,提出了以下四个方案,你认为可行的是( )
正确答案
一瀑布落差为h=20m,水流量为Q=0.10m3/s,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水在最高点和落至石头上后的速度都认为是零,试估算水对石头的冲击力的大小(落在石头上的水立即流走,在讨论石头对水的作用时可以不考虑水的重力,g=10m/s2).( )
正确答案
在以下几种运动中,相等时间内物体的动量变化不相同的是( )
正确答案
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