- 动量守恒定律
- 共1004题
质量是2g的子弹,以30m/s的速度水平射入厚度是5cm的木板(如图所示),射穿木板后的速度是100m/s。子弹在射穿木板的过程中所受的平均阻力是多大?
正确答案
处于静止状态的某原子核X,发生α衰变后变成质量为M的原子核Y,被释放的α粒子垂直射人磁感强度为B的匀强磁场中,测得其圆周运动的半径为r,设α粒子质量为m,质子的电量为e,试求:
(1)衰变后α粒子的速率和动能Eka;
(2)衰变后Y核的速率和动能Eky;
(3)衰变前X核的质量Mx.
正确答案
(1),
,(2)
,(3)
(1)α粒子在匀强磁场中做圆周与运动所需的向心力同洛仑兹力提供,
即,
粒子的带电量为q=2e (2分)
所以α粒子的速率:, 动能:
(2分)
(2)由动量守恒, (2分)
所以 (2分)
(3)由质能方程:,而
, (2分)
所以 (2分)
衰变前X核的质量: (2分)
如图,质量为m1=1kg,m2=4.5kg的两个小滑块固定在轻质弹簧两端,静止于光滑水平面上,m1靠在光滑竖直墙上。现在一质量为m=0.5kg的小滑块,以=12m/s,极短时间内撞上m2并粘在一起,最后m1与m2、m都将向右运动。在这个过程中,竖直墙对m1的冲量。
正确答案
12NS 水平向右
试题分析:以和
组成的系统为研究对象,在碰撞极短时间内可认为动量守恒,以初速度的方向为正方向,根据动量守恒定律得:
以、
和
组成的系统为研究对象,取向右的方向为正方向,根据动量定理得:
方向水平向右
在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M="0.6" kg,m="0.2" kg的两个小球,中间夹着一个被压缩的具有Ep="10.8" J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连),原来处于静止状态.现突然释放弹簧,球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R="0.425" m的竖直放置的光滑半圆形轨道,如图所示.g取10 m/s2.则下列说法正确的是:
正确答案
AD
试题分析:据题意,由动量守恒定律可知:,即
,又据能量守恒定律有:
,求得
,则弹簧对小球冲量为:
,故选项B错误而选项D正确;球从A到B速度为:
,计算得到:
,则从A到B过程合外力冲量为:
,故选项A正确;半径越大,飞行时间越长,而小球的速度越小,水平距离不一定越小,故选项C错误。
如图所示, 质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当速度为V0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大?
正确答案
以汽车和拖车系统为研究对象,全过程系统受的合外力始终为,该过程经历时间为V0/μg,末状态拖车的动量为零。全过程对系统用动量定理可得:
注意:这种方法只能用在拖车停下之前。因为拖车停下后,系统受的合外力中少了拖车受到的摩擦力,因此合外力大小不再是。
质量为的物体以速率
在半径为
的圆周上做匀速圆周运动,在一个周期内,它受到的合外力冲量是( )
正确答案
A
一个周期后,物体回到出发点,速度不变,所以动量变化为零,冲量为零。
一个物体的质量是2 kg,沿竖直方向下落,以10 m/s的速度碰到水泥地上,随后又以8 m/s的速度被反弹回,若取竖直向上为正方向,则小球与地面相碰前的动量是_______kg·m/s.若碰撞过程时间为0.1s则小球给地面的平均作用力为_______N(g=10m/s2)
正确答案
-16 -340
小球以8 m/s的速度被反弹回,重新落到地面上的速度不变,依然为8 m/s,所以小球与地面相碰前的动量是,根据动量定理可得
,则小球给地面的平均作用力为
,根据牛顿第三定律可知小球给地面的平均作用力为-380N
故答案为:-20 -380
正确答案
增大
增大,因为绳子缓慢下移,说明绳子的动能保持不变,由于人对绳子的拉力作正功,则绳子的重力做负功,即绳子的重力势能增大。
如图所示,矩形盒B的质量为M,放在水平面上,盒内有一质量为m的物体A,A与B、B与地面间的动摩擦因数分别μ1、μ2,开始时二者均静止。现瞬间使物体A获取一向右且与矩形盒B左、右侧壁垂直的水平速度V0,以后物体A在盒B的左右壁碰撞时,B始终向右运动。当A与B最后一次碰撞后,B停止运动,A则继续向右滑行距离S后也停止运动,求盒B运动的时间t。
正确答案
以物体A、盒B组成的系统为研究对象,它们在水平方向所受的外力就是地面盒B的滑动摩擦力,而A与B间的摩擦力、A与B碰撞时的相互作用力均是内力。设B停止运动时A的速度为V,且假设向右为正方向,由系统的动量定理得:
当B停止运动后,对A应用动能定理得:
由以上二式联立解得:
正确答案
(1) (2)
(3)
拉力F所做的功: (2分)
摩擦力所做的功: (2分)
根据动能定理得:(2分+2分)
滑雪运动员依靠手中的撑杆用力往后推地,获得向前的动力,一运动员的质量为60kg撑杆对地面向后的平均水平作用力是300N,不计摩擦阻力,力的持续作用时间是0.4s,两次用力时间间隔为0.2s,若运动员从静止开始做直线运动,求1s内的位移是多少?
正确答案
对前0.4s过程根据动量定理,有:
Ft1=mv1
解得:
v1==
=2m/s
对最后0.4s过程程根据动量定理,有:
Ft3=mv2-mv1
解得:
v2=+v1=
+2=4m/s
故总位移为:
x=t1+v1t2+
t3=
×0.4+2×0.2+
×0.4=2m
答:1s内的位移是2m.
如图所示,物块A的质量为、物块B的质量为
,开始都静止在光滑水平面上,现用大小均为F=5N的两个力分别作A和B上,使A、B沿一条直线相向运动,物块A上的力作用时间为
,物块B上的力作用时问为
,先后撤去这两个力后两物块发生对心正碰。如果碰撞后两个物块粘合为一体,求其运动的速度。
正确答案
m/s 方向向左
试题分析:对物块A由动量定理有 (2分)
对物块B由动量定理有 (1分)
设撤去外力F后A、B碰撞并粘合在一起的共同速度大小为v,规定向左为运动的正方向,
由动量守恒定律有 (2分)
解得:m/s
m/s (1分)
方向向左 (1分)
一质量为500kg的汽艇,在静水中航行时能达到的最大速度为10m/s,若汽艇的牵引力恒定不变,航行时所受阻力与航行速度满足关系f=kv,其中k=100Ns/m.
(1)求当汽艇的速度为5m/s时,它的加速度;
(2)若水被螺旋桨向后推动的速度为8m/s,则螺旋桨每秒向后推动水的质量为多少?(以上速度均以地面为参考系)
正确答案
(1)汽艇以v=5m/s速度航行时所受阻力为
f=kv ①
其牵引力为:F=fm=kvm ②
根据牛顿运动定律有:F-f=ma ③
代入数据得:a=1m/s2 ④
(2)水向后的速度为u,根据动量定理有:
F△t=△mu-0 ⑤
代入数据解得:=
=125kg/s ⑥
答:(1)当汽艇的速度为5m/s时,它的加速度为1m/s2;
(2)若水被螺旋桨向后推动的速度为8m/s,则螺旋桨每秒向后推动水的质量为125kg.
(19分)
水平固定的光滑U型金属框架宽为L,足够长,其上放一质量为m的金属棒ab,左端连接有一阻值为R的电阻(金属框架、金属棒及导线的电阻均可忽略不计),整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.现给棒一个初速度v0,使棒始终垂直框架并沿框架运动.则
(1)金属棒从开始运动到达稳定状态的过程中,求通过电阻R的电量和电阻R中产生的热量.
(2)金属棒从开始运动到达稳定状态的过程中,求棒通过的位移.
(3)如果将U型金属框架左端的电阻R换为一电容为C的电容器,其他条件不变,如题25图所示.求金属棒从开始运动到达稳定状态时电容器的带电量和电容器所储存的能量(不计电路向外辐射的能量).
正确答案
(1);
(2)
(3)
(1)由动量定理得 即
(2分)
所以 (2分)
由能量守恒定律得(2分)
(2)
(3分
所以(2分)
(3)当金属棒ab做切割磁力线运动时,要产生感应电动势,这样,电容器C将被充电,ab棒中有充电电流存在,ab棒受到安培力的作用而减速,当ab棒以稳定速度v匀速运动时,
(2分)
而对导体棒ab利用动量定理可得(2分)
由上述二式可求得: (2分)
(2分)
[
某同学做拍打篮球的游戏,要控制篮球,使其重心在距地面高度为h=0.9m的范围内做竖直方向上的往复运动,如图所示.每次要在最高点时用手开始击打篮球,手与球作用一段距离后分开,球落地反弹.已知球反弹的速度v2的大小是落地速度v1大小的4/5,反弹后恰好达到最高点,球与地面的作用时间为t=0.1s,篮球的质量m=0.5kg,半径为R=0.1m,若地面对球的作用力可视为恒力,篮球与地面碰撞时认为重心不变,忽略空气阻力和篮球的转动.求
(1)球反弹的速度v2.
(2)地面对球的作用力F(g取10m/s2)
正确答案
(1)从球反弹后至达最高点,此过程由0-v22=-2g(h1-R),
可得:v2==
m/s=4m/s
(2)设球与地面接触时的平均力为F,
由题知:v1=v2=
×4m/s=5m/s
由动量定理得:(F-mg)t=mv2-mv1
代入数据解得:F=ma+mg=50N
答:(1)球反弹的速度为4m/s;
(2)地面对球的作用力为50N.
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