- 动量守恒定律
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如图1长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2kg的另一物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图2,则下列正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由图示图象可知,木板获得的速度为v=1m/s,A、B组成的系统动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,
解得:M=2kg,木板A的质量为 M=2kg,木板获得的动能为:Ek=Mv2=
×2×12=1J,故A错误.
B、系统损失的机械能为:△E=mv02-
mv2-
Mv2,代入数据解得:△E=2J,故B错误;
C、由图得到:0-1s内B的位移为xB=×(2+1)×1m=1.5m,A的位移为:xA=
×1×1m=0.5m,木板A的最小长度为:L=xB-xA=1m,故C正确.
D、由图示图象可知,B的加速度:a==
=-1m/s2,负号表示加速度的方向,由牛顿第二定律得:μmBg=mBa,代入解得:μ=0.1,故D正确.
故选:CD.
如图所示,质量为mB=2kg的平板车B上表面水平,开始时静止在光滑水平面上,在平板车左端静止着一块质量为mA=2kg的物体A,一颗质量为m0=0.01kg的子弹以υ0=600m/s的水平初速度瞬间射穿A后,速度变为υ2=100m/s,已知A、B之间的动摩擦因数不为零,且A与B最终达到相对静止.
①物体A的最大速度υA=______m/s;
②平板车B的最大速度υB=______m/s;
③若从B开始运动到取得最大速度历时0.25s,g=10m/s2,则A、B间动摩擦因数μ=______.
正确答案
2.5
1.25
0.5
解析
解:(1)对子弹和物体A组成的系统研究,根据动量守恒定律得:
m0v0=m0v+mAvA
代入数据得:0.01×600=0.01×100+2vA
解得:vA=2.5m/s.
(2)对A、B组成的系统研究,根据动量守恒定律得:
mAvA=(mA+mB)v1
代入数据得:2×2.5=(2+2)v1
解得:v1=1.25m/s.
(3)对B,取向右方向为正,根据动量定理得:
μmBgt=mBv1
解得:μ==
=0.5
故答案为:①2.5;②1.25;③0.5.
质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动,A球的动量为pA=9kg•m/s,B球的动量为pB=3kg•m/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰后A、B两球的动量变化的可能值是( )
正确答案
解析
解:碰撞前系统总动量:p=pA+pB=12kg•m/s,由题意可知mA=mB=m;
A、根据碰撞过程动量守恒定律,如果△pA=-3kg•m/s、△pB=3kg•m/s,
所以碰后两球的动量分别为p′A=6kg•m/s、p′B=6kg•m/s,
可以看出,,且AB速度相等,符合要求.故A正确.
B、根据碰撞过程动量守恒定律,如果△pA=-1kg•m/s、△pB=1kg•m/s,
所以碰后两球的动量分别为p′A=8kg•m/s、p′B=4kg•m/s,
可以看出,,且AB速度相等,符合要求.故B正确.
C、如果△PA=-1kg•m/s,△PB=-11kg•m/s,A动量变化量与B动量变化量不相等,则不符合系统动量守恒,故C错误;
D、如果△PA=-13kg•m/s,△PB=14kg•m/s,A动量变化量与B动量变化量不相等,则不符合系统动量守恒,故D错误;
故选:AB.
如图所示,甲车的质量是m甲=2.0kg,静止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一个质量为m=1.0kg可视为质点的小物体.乙车质量为m乙=4.0kg,以v乙=9.0m/s的速度向左运动,与甲车碰撞以后甲车获得v甲′=8.0m/s的速度,物体滑到乙车上.若乙车上表面与物体的动摩擦因数为0.50,则乙车至少多长才能保证物体不在乙车上滑下?(g取10m/s2)
正确答案
解:
乙与甲碰撞动量守恒:
m乙v乙=m乙v乙′+m甲v甲′
小物体m在乙上滑动至有共同速度v,对小物体与乙车运用动量守恒定律得:
m乙v乙′=(m+m乙)v
由能量关系得:
代入数据得:△x=2m
所以车长至少为2m
答:乙车至少为2m时才能保证物体不在乙车上滑下
解析
解:
乙与甲碰撞动量守恒:
m乙v乙=m乙v乙′+m甲v甲′
小物体m在乙上滑动至有共同速度v,对小物体与乙车运用动量守恒定律得:
m乙v乙′=(m+m乙)v
由能量关系得:
代入数据得:△x=2m
所以车长至少为2m
答:乙车至少为2m时才能保证物体不在乙车上滑下
下雨天,一汽车在笔直的高速公路上匀速行驶.司机突然发现前方停有一辆小型故障车,于是他将刹车踩到底,车轮被抱死,但汽车仍向前滑行并撞上故障车,且推着它共同滑行一段距离才停下;事故后,经测量,汽车刹车点距故障车距离为L,撞后共同滑行的距离为,假定汽车和故障车的轮胎与地面之间的动摩擦因数相同均为μ;已知故障车质量为m,汽车质量为2m,两车碰撞时间极短.求:
(1)汽车刹车前的速度;
(2)全过程两车因碰撞而损失的能量与两车的摩擦生热之比.
正确答案
解:(1)设刹车前汽车运动的方向为正方向,汽车的初速为v0,碰撞前速度为v,碰撞后瞬间速度为v‘,减速的加速度为a:…①
对汽车刹车的L有:…②
对汽车与小型故障车碰撞瞬间水平方向的动量守恒,有:2mv=3mv'…③
对撞后共同滑行的距离为L过程:
…④
由②③④式得:
(2)两车的摩擦生热:=
…⑤
两车因碰撞而损失的能量:=
…⑥
比值:
答:(1)汽车刹车前的速度是;(2)全过程两车因碰撞而损失的能量与两车的摩擦生热之比是
.
解析
解:(1)设刹车前汽车运动的方向为正方向,汽车的初速为v0,碰撞前速度为v,碰撞后瞬间速度为v‘,减速的加速度为a:…①
对汽车刹车的L有:…②
对汽车与小型故障车碰撞瞬间水平方向的动量守恒,有:2mv=3mv'…③
对撞后共同滑行的距离为L过程:
…④
由②③④式得:
(2)两车的摩擦生热:=
…⑤
两车因碰撞而损失的能量:=
…⑥
比值:
答:(1)汽车刹车前的速度是;(2)全过程两车因碰撞而损失的能量与两车的摩擦生热之比是
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