- 动量守恒定律
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质量为ma=1kg,mb=2kg的小球在光滑的水平面上发生碰撞,碰撞前后两球的位移-时间图象如图所示,则可知碰撞属于( )
正确答案
解析
解:根据x-t图象可知:a球的初速度为:va==3m/s,b球的初的速度为vb=0,
碰撞后a球的速度为:va′=-=-1m/s
碰撞后b球的速度为:vb′==2m/s
两球碰撞过程中,动能变化量为:△Ek=mava2+0-
mava′2
=
×1×32-
×1×12-
×2×22=0
则知碰撞前后系统的总动能不变,此碰撞是弹性碰撞;
故选:A.
细线下吊一个质量为m0的沙袋,构成一个单摆,摆长为l,单摆原来静止;一颗质量为m的子弹水平射入沙袋并留在沙袋中,随沙袋一起摆动.已知沙袋摆动时摆线的最大偏角是θ,求子弹射入沙袋前的速度.
正确答案
解:子弹射入沙袋后,与沙袋一起从最低位置摆至最高位置的过程中,机械能守恒.设在最低位置时,子弹和沙袋的共同速度为v0,则由机械能守恒定律可得:
(m+m0)v
=(m+m0)g(l-lcosθ)
得:v0=
设射入沙袋前子弹速度为v,子弹和沙袋一起的瞬间速度为v0,
该过程中,系统动量守恒,选子弹的初速度方向为正,由动量守恒定律可得:mv=(m+m0)v0,
则得:v=
所以子弹射入沙袋前的速度为.
答:子弹射入沙袋前的速度为.
解析
解:子弹射入沙袋后,与沙袋一起从最低位置摆至最高位置的过程中,机械能守恒.设在最低位置时,子弹和沙袋的共同速度为v0,则由机械能守恒定律可得:
(m+m0)v
=(m+m0)g(l-lcosθ)
得:v0=
设射入沙袋前子弹速度为v,子弹和沙袋一起的瞬间速度为v0,
该过程中,系统动量守恒,选子弹的初速度方向为正,由动量守恒定律可得:mv=(m+m0)v0,
则得:v=
所以子弹射入沙袋前的速度为.
答:子弹射入沙袋前的速度为.
如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球,mA=1kg,mB=2kg,A、B两球有一被压缩弹簧,弹簧被细线锁定.现烧断细线解除锁定弹开小球,B球获得的动量大小为4kg•m/s,若规定向右为正方向,求
①A球的速度;
②烧断细线前弹簧的弹性势能.
正确答案
解:①烧断细线过程中,系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mBvB-mAvA=0,由题意知:mBvB=4kg•m/s,
代入数据解得:vA=4m/s,方向:水平向左;
②烧断细线过程弹簧的弹性势能转化为球的动能,
由能量守恒定律得:E=vAvA2+
vBvB2,
代入数据解得:E=24J;
答:①A球的速度大小为4m/s,方向:水平向左;
②烧断细线前弹簧的弹性势能为24J.
解析
解:①烧断细线过程中,系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mBvB-mAvA=0,由题意知:mBvB=4kg•m/s,
代入数据解得:vA=4m/s,方向:水平向左;
②烧断细线过程弹簧的弹性势能转化为球的动能,
由能量守恒定律得:E=vAvA2+
vBvB2,
代入数据解得:E=24J;
答:①A球的速度大小为4m/s,方向:水平向左;
②烧断细线前弹簧的弹性势能为24J.
如图所示,质量为m=1kg的滑块,以υ0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面的平板小车,若小车质量M=4kg,平板小车足够长,滑块在平板小车上滑移1s后相对小车静止.求:(g取10m/s2 )
(1)滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数μ;
(2)此时小车在地面上滑行的位移?
正确答案
解:(1)m滑上平板小车到与平板小车相对静止,速度为v1,设向左为正方向,根据动量守恒定律有:
mv0=(m+M)v1
对m,根据动量定理有:-μmgt=mv1-mv0
代入数据得:μ=0.4
(2)对M由动能定理有:
代入数据解得:S车=0.5m
答:(1)滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数μ为0.4;
(2)此时小车在地面上滑行的位移为0.5m.
解析
解:(1)m滑上平板小车到与平板小车相对静止,速度为v1,设向左为正方向,根据动量守恒定律有:
mv0=(m+M)v1
对m,根据动量定理有:-μmgt=mv1-mv0
代入数据得:μ=0.4
(2)对M由动能定理有:
代入数据解得:S车=0.5m
答:(1)滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数μ为0.4;
(2)此时小车在地面上滑行的位移为0.5m.
如图所示,质量均为m的小滑块P和Q都视作质点,与轻质弹簧相连的Q静止在光滑水平面上.P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞,在整个过程中,P、Q 的共同速度为______,弹簧具有的最大弹性势能等于______.
正确答案
v
mv2
解析
解:P、Q相互作用过程系统动量守恒,以P的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv=(m+m)v1,
解得:v1=v;
由能量守恒定律得:mv2=
(m+m)v12+EP,
解得:EP=mv2;
故答案为:v,
mv2.
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