- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,光滑水平地面上,在质量M=1kg的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量m=0.5kg的小球.此装置以速度v0=2m/s向右滑动.另一质量也为M的滑块静止于上述装置的右侧.当两滑块相撞后,便粘在一起向右运动,求
(1)两滑块相撞过程中损失的机械能.
(2)当小球向右摆到最大高度时,两滑块的速度大小.
正确答案
解:(1)两滑块相撞过程,由于碰撞时间极短,小球的宏观位置还没有发生改变,两滑块已经达到共同速度,因此悬线仍保持竖直方向.以向右为正方向,
由动量守恒定律得:Mv0=2Mv,
带入数据解得:v=1m/s,
该过程中,损失的机械能:△E=Mv02-
×2Mv2,
带入数据解得:△E=1J;
(2)两滑块碰撞完毕后,小球上升到最高点的过程,系统在水平方向上所受合外力为零,动量守恒,小球上升到最高点时,系统有相同的水平速度,则有:
2Mv+mv0=(2M+m)v′,
带入数据解得:v′=1.2m/s;
答:(1)两滑块相撞过程中损失的机械能为1J.
(2)当小球向右摆到最大高度时,两滑块的速度大小为1.2m/s.
解析
解:(1)两滑块相撞过程,由于碰撞时间极短,小球的宏观位置还没有发生改变,两滑块已经达到共同速度,因此悬线仍保持竖直方向.以向右为正方向,
由动量守恒定律得:Mv0=2Mv,
带入数据解得:v=1m/s,
该过程中,损失的机械能:△E=Mv02-
×2Mv2,
带入数据解得:△E=1J;
(2)两滑块碰撞完毕后,小球上升到最高点的过程,系统在水平方向上所受合外力为零,动量守恒,小球上升到最高点时,系统有相同的水平速度,则有:
2Mv+mv0=(2M+m)v′,
带入数据解得:v′=1.2m/s;
答:(1)两滑块相撞过程中损失的机械能为1J.
(2)当小球向右摆到最大高度时,两滑块的速度大小为1.2m/s.
(2015秋•重庆校级期中)如图所示,质量分别为mA=0.1kg,mB=0.3kg的两个小球A、B(可视为质点)处于同一竖直方向上,B球在水平地面上,A球在其正上方高度为H处.现以初速度v0=10m/s将B球竖直向上抛出,与此同时将A球由静止释放,二者在运动过程中相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间B球速度恰好为零,A球恰好返回释放点,重力加速度大小为g=10m/s2,忽略空气阻力.求:
①A、B两球最初相距的高度H;
②A、B两球碰撞过程中损失的机械能△E.
正确答案
解:①A做自由落体运动,B做竖直上抛运动,
A、B相遇时:v0t-gt2+
gt2=H,解得:t=
,
A、B碰撞前瞬间,A的速度:vA=gt=,B的速度:vB=v0-gt=v0-
,
碰撞过程系统动量守恒,以向上为正方向,
由动量守恒定律得:mBvB-mAvA=mAv,
碰撞后A恰好返回释放点,说明碰撞后瞬间A的速度大小等于碰撞前A的速度大小,
即:v=vA,解得:t==0.6s,
释放点的高度:H=v0t=6m;
②A、B碰撞前后A的机械能不变,则碰撞过程损失的机械能:
△E=mBvB2,解得:△E=2.4J;
答:①A、B两球最初相距的高度H为6m;
②A、B两球碰撞过程中损失的机械能△E为2.4J.
解析
解:①A做自由落体运动,B做竖直上抛运动,
A、B相遇时:v0t-gt2+
gt2=H,解得:t=
,
A、B碰撞前瞬间,A的速度:vA=gt=,B的速度:vB=v0-gt=v0-
,
碰撞过程系统动量守恒,以向上为正方向,
由动量守恒定律得:mBvB-mAvA=mAv,
碰撞后A恰好返回释放点,说明碰撞后瞬间A的速度大小等于碰撞前A的速度大小,
即:v=vA,解得:t==0.6s,
释放点的高度:H=v0t=6m;
②A、B碰撞前后A的机械能不变,则碰撞过程损失的机械能:
△E=mBvB2,解得:△E=2.4J;
答:①A、B两球最初相距的高度H为6m;
②A、B两球碰撞过程中损失的机械能△E为2.4J.
如图所示,8个完全相同的木板紧挨着静置于水平地面上,每个木板质量为m=0.2kg,长度l=1.0m,木板与地面间动摩擦因数μ=0.2,现有一小物块(可视为质点)以水平初速度v0=
m/s从“1”号木板左侧冲上木板,小物块质量M=0.5kg,小物块与木板间动摩擦因数μ2=0.4,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)“8”号木板对地刚开始运动时的加速度大小;
(2)小物块在整个运动过程中对地的位移大小.
正确答案
解:(1)木板受到物块的摩擦力:f0=μ2Mg=2.0N,
物块在木块上的那个木块与地面间的最大静摩擦力为:f1=μ1(M+m)g=1.4N,
其余每个木块与地面间的最大静摩擦力为:f2=μ1mg=0.4N,
设铅块到第n个木块时,第n个木块及后面的木块开始在地面上滑动,有:f0>(8-n)f2+f1,
解得:n>6.5,
即当物块滑到第7个木板上左端时,7、8两木板始在地面上滑动,
对7、8两木块组成的系统,由牛顿第二定律得:f0-f1-f2=2ma,
解得:a=0.5m/s2,
8号木板开始运动时的加速度为:0.5m/s2;
(2)木板静止时物块的加速度:a物块=μ2g=4m/s2,
小物块刚离开6号木板时速度大小为v6,有:v62-v02=2a×6l,
解得:v6=3m/s,
小物块刚运动至7号木板时,摩擦力:f=μ2Mg=2N,
设小物块在7号木板上运动时间为t,
则:l=v6t-a物块t2-
at2,
解得:t=m/s,s物块=v6t-
a物块t2=
m,
此时物块的速度:v物块=v6-a物块t=m/s,
木板8的速度:v=at=m/s,
即物块到达8号木板时它们的速度相等,它们一起做匀减速直线运动直到停止,它们的共同加速度为:
a′=μ2g=4m/s2,
位移为:x==
m,
物块在整个运动过程对地的位移大小为:s=6l+s物块+x=m=7.125m;
答:(1)“8”号木板对地刚开始运动时的加速度大小为0.5m/s2;
(2)小物块在整个运动过程中对地的位移大小为7.125m.
解析
解:(1)木板受到物块的摩擦力:f0=μ2Mg=2.0N,
物块在木块上的那个木块与地面间的最大静摩擦力为:f1=μ1(M+m)g=1.4N,
其余每个木块与地面间的最大静摩擦力为:f2=μ1mg=0.4N,
设铅块到第n个木块时,第n个木块及后面的木块开始在地面上滑动,有:f0>(8-n)f2+f1,
解得:n>6.5,
即当物块滑到第7个木板上左端时,7、8两木板始在地面上滑动,
对7、8两木块组成的系统,由牛顿第二定律得:f0-f1-f2=2ma,
解得:a=0.5m/s2,
8号木板开始运动时的加速度为:0.5m/s2;
(2)木板静止时物块的加速度:a物块=μ2g=4m/s2,
小物块刚离开6号木板时速度大小为v6,有:v62-v02=2a×6l,
解得:v6=3m/s,
小物块刚运动至7号木板时,摩擦力:f=μ2Mg=2N,
设小物块在7号木板上运动时间为t,
则:l=v6t-a物块t2-
at2,
解得:t=m/s,s物块=v6t-
a物块t2=
m,
此时物块的速度:v物块=v6-a物块t=m/s,
木板8的速度:v=at=m/s,
即物块到达8号木板时它们的速度相等,它们一起做匀减速直线运动直到停止,它们的共同加速度为:
a′=μ2g=4m/s2,
位移为:x==
m,
物块在整个运动过程对地的位移大小为:s=6l+s物块+x=m=7.125m;
答:(1)“8”号木板对地刚开始运动时的加速度大小为0.5m/s2;
(2)小物块在整个运动过程中对地的位移大小为7.125m.
如图所示,在水平面上放置质量为M=800g的木块,一质量为m=50g的子弹以v0=170m/s的水平速度射入木块,最终与木块一起运动.子弹与木块相互作用的时间很短,该过程中产生的位移可以忽略不计.若木块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2求:
(1)子弹和木块一起运动时的最大速度;
(2)子弹与木块摩擦生热Q1和地面与木块摩擦生热Q2的比值.
正确答案
解:(1)子弹射入木块的过程,根据系统的动量守恒得:
mv0=(m+M)v共
则得,v共==
m/s=10m/s
(2)根据能量守恒定律:
对子弹:=
-
J=680J
对木块:=
J=42.5J
Q1:Q2=16:1
答:(1)子弹和木块一起运动时的最大速度为10m/s;(2)子弹与木块摩擦生热Q1和地面与木块摩擦生热Q2的比值为16:1
解析
解:(1)子弹射入木块的过程,根据系统的动量守恒得:
mv0=(m+M)v共
则得,v共==
m/s=10m/s
(2)根据能量守恒定律:
对子弹:=
-
J=680J
对木块:=
J=42.5J
Q1:Q2=16:1
答:(1)子弹和木块一起运动时的最大速度为10m/s;(2)子弹与木块摩擦生热Q1和地面与木块摩擦生热Q2的比值为16:1
质量为m,长为L的木板B静止在光滑水平面上,其右端放质量为m的物块C,物块C可看做质点,质量为m的木板A以速度v0在水平面上向右运动,与B发生弹性正碰,碰撞时间极短,整个运动过程中物块C始终没有滑离木板B,B和C之间的动摩擦因数为μ,求物块C相对于B静止时距B右端的距离.
正确答案
解:由题意可知,木板A和B发生弹性正碰,碰后A的速度v1,B的速度为v2,对A、B组成的系统,由动量守恒和能量守恒定律得
mv0=mv1+mv2,
解得 v1=0,v2=v0
A与B弹开后,B、C组成的系统动量守恒,B、C最后的共同速度为v3
对木板B和物块C,由系统能量守恒得
,
解得 .
答:物块C相对于B静止时距B右端的距离为.
解析
解:由题意可知,木板A和B发生弹性正碰,碰后A的速度v1,B的速度为v2,对A、B组成的系统,由动量守恒和能量守恒定律得
mv0=mv1+mv2,
解得 v1=0,v2=v0
A与B弹开后,B、C组成的系统动量守恒,B、C最后的共同速度为v3
对木板B和物块C,由系统能量守恒得
,
解得 .
答:物块C相对于B静止时距B右端的距离为.
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