- 动量守恒定律
- 共5880题
用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块,木块静止,如图实线所示.现有一质量为m初速度为v0的子弹自左方水平射入木块并停留在木块中,然后又与木块摆起到如图虚线所示的最大高度处,设子弹射入时间极短.求:
(1)子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度大小;
(2)子弹与木块上升的最大高度.
正确答案
解:(1)子弹射入木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,解得:v=;
(2)子弹和木块一起上升过程中,只有重力做功,机械能守恒,
由机械能守恒定律得:(M+m)v2=(M+m)h,解得:h=
;
答:(1)子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度大小为;
(2)子弹与木块上升的最大高度为.
解析
解:(1)子弹射入木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,解得:v=;
(2)子弹和木块一起上升过程中,只有重力做功,机械能守恒,
由机械能守恒定律得:(M+m)v2=(M+m)h,解得:h=
;
答:(1)子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度大小为;
(2)子弹与木块上升的最大高度为.
如图所示,粗糙水平地面上固定一半径为R的四分之一光滑半圆轨道AB,甲物块从其顶点A静止释放,进入水平部分时与原来静止在B点的乙物块相碰,并粘在一起继续运动.甲乙两物块质量分别为m、2m,均可看成质点,与水平面的摩擦因数均为μ.求两物块停止时离B点的距离.
正确答案
解:设甲到达B点的速度为,碰后速度为,静止时离点的距离为,物块甲从到的过程机械能守恒,则有:
mgR=m
解得:v1=
与碰撞过程,AB组成的系统动量守恒,则有:
,
解得:v2=
共同运动过程,由动能定理得:3m
=μ3mgL
静止时离点的距离为:L=
答:两物块停止时离B点的距离是.
解析
解:设甲到达B点的速度为,碰后速度为,静止时离点的距离为,物块甲从到的过程机械能守恒,则有:
mgR=m
解得:v1=
与碰撞过程,AB组成的系统动量守恒,则有:
,
解得:v2=
共同运动过程,由动能定理得:3m
=μ3mgL
静止时离点的距离为:L=
答:两物块停止时离B点的距离是.
如图,A为内壁长为2m的U型框,框内有一小球B.某时刻开始,小球从框的中点以1m/s的速度向右匀速直线运动,与框右侧挡板碰撞后立刻以相等的速度返回,以后的每次碰撞小球只改变速度方向,且不计碰撞时间.
(1)若框始终静止,则4s内小球与框碰撞的次数为______次.
(2)若框始终以0.5m/s的速度向右匀速直线运动,则3s末小球与框左侧挡板的距离为______m.
正确答案
2
0.5
解析
解:(1)4s内小球的路程wei:s=v球t=1m/s×4s=4m,
框静止不动,小球从中点开始向右运动,在4s内的路程为4m,小球运动1m与框发生第一次碰撞,在经过2m,共运动1m+2m=3m与框发生第二次碰撞,要发生第三次碰撞需要在运动2m,小球需一共需要运动3m+2m=5m,
在4s内小球运动了4m,因此在4s内小球与框碰撞2次;
(2)小球与框同时向右运动,小球与框的右侧发生第一次碰撞的时间:
t1==
=2s,
与框碰撞后,小球返回,向左运动,再经过1s小球的路程:
s=v球t=1m/s×s=1m,
框的路程:s′=v框t=0.5m/s×1s=0.5m,
此时小球与框左侧挡板的距离为:
2m-1m-0.5m=0.5m,
即3s末小球与框左侧挡板的距离为0.5m;
故答案为:2;0.5.
(1)写出下列两个核反应的反应方程:
1327Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子:______.
α粒子轰击714N(氮核)放出一个质子:______.
(2)如图所示,质量分别为m1,和m2,的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1,v2同向运动并发生对心碰撞,碰后m2被右侧的墙原速率弹回,又与m1相碰,碰后两球都静止.求:
①第一次碰后m1球的速度大小.
②第二次碰撞过程损失的机械能.
正确答案
解:(1)由质量数与核电荷数守恒定律可知反应方程式为:
,
;
(2)①两球碰撞过程动量守恒,以两球组成的系统为研究对象,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
第一次碰撞过程:,
第二次碰撞过程:,
联立解得:v1′=;
②第二次碰撞过程,由能量守恒定律得:,
解得损失的机械能:;
故答案为:(1);
;
(2)①第一次碰后m1球的速度大小为.
②第二次碰撞过程损失的机械能.
解析
解:(1)由质量数与核电荷数守恒定律可知反应方程式为:
,
;
(2)①两球碰撞过程动量守恒,以两球组成的系统为研究对象,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
第一次碰撞过程:,
第二次碰撞过程:,
联立解得:v1′=;
②第二次碰撞过程,由能量守恒定律得:,
解得损失的机械能:;
故答案为:(1);
;
(2)①第一次碰后m1球的速度大小为.
②第二次碰撞过程损失的机械能.
如图所示,弹枪AA′离竖直墙壁BC距离x=2.4m,质量m1=0.5kg的“愤怒的小鸟”从弹枪上A′点弹出后,抛射至光滑圆弧轨道最低点C点,A′C的竖直高度差y=1.8m.“小鸟”在C处时,速度恰好水平地与原来静止在该处的质量为m2=0.3kg的石块发生弹性碰撞,碰后石块沿圆弧轨道上滑,圆弧轨道半径R=0.5m,石块恰好能通过圆弧最高点D,之后无碰撞地从E点离开圆弧轨道进入倾斜轨道MN(无能量损失),且斜面MN的倾角θ=37°,∠EOD=37°,石块沿斜面下滑至P点与原来藏在该处的“猪头”发生碰撞并击爆它,石块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,PE之间的距离s=0.5m.已知“小鸟”、石块、“猪头”均可视为质点,重力加速度g=10m/s2,空气阻力忽略不计(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)石块与“猪头”碰撞时的速度大小;
(2)“小鸟”与石块碰前的速度大小;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离.
正确答案
解:(1)石块恰好过圆弧最高点D,设在D点时的速度为vD,则有:m2g=m2
解得:vD=m/s
设石块在P点与“猪头”碰撞时的速度为vP,石块从D至P的过程,由动能定理可知:
m2g[R(1-cosθ)+s•sinθ]-μm2gcosθ•s=-
解得:vP=3m/s
(2)设石块在C点碰后的速度为vC,石块从C至D的过程,由动能定理可知:
-m2g•2R=-
解得:vC=5m/s
设“小鸟”与石块碰前的速度为v,碰后速度为v′,在碰撞过程,取向右为正方向,以“小鸟”与石块组成的系统为研究对象,由动量守恒和能量守恒可知:
m1v=m1v′+m2vC,
=
+
联解可得:v=4m/s
(3)将“小鸟”从A′至C的运动可逆向视为从C至A′的平抛运动,设历时t,“小鸟”的速度与A′C连线平行,由vy=gt,vx=v,tanθ=
联解可得:t=0.3s,
此时“小鸟”离A′C连线的距离设为h,h=,x′=vt,
则“小鸟”离斜面MN最近的距离为△h,△h=R(1+cosθ)-h
得:△h=0.54m
答:(1)石块与“猪头”碰撞时的速度大小为3m/s;
(2)“小鸟”与石块碰前的速度大小为4m/s;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离为0.54m.
解析
解:(1)石块恰好过圆弧最高点D,设在D点时的速度为vD,则有:m2g=m2
解得:vD=m/s
设石块在P点与“猪头”碰撞时的速度为vP,石块从D至P的过程,由动能定理可知:
m2g[R(1-cosθ)+s•sinθ]-μm2gcosθ•s=-
解得:vP=3m/s
(2)设石块在C点碰后的速度为vC,石块从C至D的过程,由动能定理可知:
-m2g•2R=-
解得:vC=5m/s
设“小鸟”与石块碰前的速度为v,碰后速度为v′,在碰撞过程,取向右为正方向,以“小鸟”与石块组成的系统为研究对象,由动量守恒和能量守恒可知:
m1v=m1v′+m2vC,
=
+
联解可得:v=4m/s
(3)将“小鸟”从A′至C的运动可逆向视为从C至A′的平抛运动,设历时t,“小鸟”的速度与A′C连线平行,由vy=gt,vx=v,tanθ=
联解可得:t=0.3s,
此时“小鸟”离A′C连线的距离设为h,h=,x′=vt,
则“小鸟”离斜面MN最近的距离为△h,△h=R(1+cosθ)-h
得:△h=0.54m
答:(1)石块与“猪头”碰撞时的速度大小为3m/s;
(2)“小鸟”与石块碰前的速度大小为4m/s;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离为0.54m.
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