- 动量守恒定律
- 共5880题
质量为m=1kg的滑块以水平初速度v0=4m/s滑上静止在光滑水平面上的质量M=3kg的长木板,最后二者以共同速度运动,滑块与木板间的动摩擦因数为0.2,求:
①二者共运动时速度大小;
②滑块从开始滑上木板到相对静止经历的时间;
③滑块相对木板滑动的距离.
正确答案
解:①滑块与木板组成的系统动量守恒,以滑块的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,代入数据解得:v=1m/s;
②对木板,由动量定理得:μmgt=Mv-0,代入数据解得:t=1.5s;
③对系统,由能量守恒定律得:mv02=μmgs+
(M+m)v2,
代入数据解得:s=0.75m;
答:①二者共运动时速度大小为1m/s;
②滑块从开始滑上木板到相对静止经历的时间为1.5s;
③滑块相对木板滑动的距离为0.75m.
解析
解:①滑块与木板组成的系统动量守恒,以滑块的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,代入数据解得:v=1m/s;
②对木板,由动量定理得:μmgt=Mv-0,代入数据解得:t=1.5s;
③对系统,由能量守恒定律得:mv02=μmgs+
(M+m)v2,
代入数据解得:s=0.75m;
答:①二者共运动时速度大小为1m/s;
②滑块从开始滑上木板到相对静止经历的时间为1.5s;
③滑块相对木板滑动的距离为0.75m.
如图所示,质量为m的重锤从高h处自由下落,打在质量为M的木桩上,重锤与木桩一起下沉距离S.
求:木桩在下沉过程中遇到的平均阻力.
正确答案
解:由自由落体运动的速度位移公式得:v02=2gh,
重锤与木桩碰撞过程系统动量守恒,以向下为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
木桩向下运动过程中,由动能定理得:
(M+m)gs-fs=0-(M+m)v2,
解得:f=(M+m)g+;
答:木桩在下沉过程中遇到的平均阻力为(M+m)g+.
解析
解:由自由落体运动的速度位移公式得:v02=2gh,
重锤与木桩碰撞过程系统动量守恒,以向下为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
木桩向下运动过程中,由动能定理得:
(M+m)gs-fs=0-(M+m)v2,
解得:f=(M+m)g+;
答:木桩在下沉过程中遇到的平均阻力为(M+m)g+.
如图,在光滑水平桌面上,小物块P1、P2分别静止在A,B点,P1的质量为2m,P2的质量为m,长为l的细线一端固定在桌面上的O点、另一端系着P2,开始时细线绷直且处于垂直于AB连线的方向上,细线能承受的最大拉力为F0.光电计时器用来监控AB连线上的C点并可记录P1、P2通过C点的时间差,BC距离也为l,.现将一大小为
的水平恒力F作用在P1上,P1沿AB方向加速一段距离后撤去该力,之后P1与P2发生碰撞且碰后P1总以碰前P1的一半速度同向运动.
(1)若P1、P2碰撞时,细线恰好断裂,求恒力F作用过程P1的位移L与l之间的关系.
(2)若P1、P2碰撞后,P2先绕O点运动一周,在细线碰到OB中点O 处的钉子时细线恰好断裂,此后P2沿BC方向飞出,求光电计时器记录到的时间差t.
正确答案
解:(1)设碰撞前P1的速度为v0,碰撞后P2的速度为v,碰撞过程中动量守恒,则
…①
若P1P2碰撞时,细线刚好断裂,则:
…②
根据动能定理有:…③
联立①②③得,L=2l…④
(2)设碰撞前P1的速度为v0′,碰撞后P2的速度为v′,碰撞过程动量守恒,则:
…⑤
细线碰到钉子O′时恰好断裂,则:
…⑥
解得:…⑦
P2绕O做匀速圆周运动的周期为:T=…⑧
由题意可知:t=…⑨
由⑤⑦⑧⑨解得:t=.
答:(1)恒力F作用过程P1的位移L与l之间的关系为L=2l.
(2)光电计时器记录到的时间差为.
解析
解:(1)设碰撞前P1的速度为v0,碰撞后P2的速度为v,碰撞过程中动量守恒,则
…①
若P1P2碰撞时,细线刚好断裂,则:
…②
根据动能定理有:…③
联立①②③得,L=2l…④
(2)设碰撞前P1的速度为v0′,碰撞后P2的速度为v′,碰撞过程动量守恒,则:
…⑤
细线碰到钉子O′时恰好断裂,则:
…⑥
解得:…⑦
P2绕O做匀速圆周运动的周期为:T=…⑧
由题意可知:t=…⑨
由⑤⑦⑧⑨解得:t=.
答:(1)恒力F作用过程P1的位移L与l之间的关系为L=2l.
(2)光电计时器记录到的时间差为.
如图所示,固定点O上系一长L=0.6m的细绳,细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球(可视为质点),原来处于静止状态,球与平台的B点接触但对平台无压力,平台高h=0.80m,一质量M=2.0kg的物块开始静止在平台上的P点,现对M施予一水平向右的初速度V0,物块M沿粗糙平台自左向右运动到平台边缘B处与小球m发生正碰,碰后小球m在绳的约束下做圆周运动,经最高点A时,绳上的拉力恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面上的C点,其水平位移S=1.2m,不计空气阻力,g=10m/s2,求:
(1)求物块M碰撞后的速度.
(2)若平台表面与物块间动摩擦因数μ=0.5,物块M与小球的初始距离为S1=1.3m,物块M在P处的初速度大小为多少?
正确答案
解:(1)碰后物块M做平抛运动,设其平抛运动的初速度为…①
S=Vt …②
得:=3.0 m/s …③
(2)物块与小球在B处碰撞,设碰撞前物块的速度为V1,碰撞后小球的速度为V2,由动量守恒定律:
MV1=mV2+MV …⑥
碰后小球从B处运动到最高点A过程中机械能守恒,设小球在A点的速度为VA:…⑦
小球在最高点时依题给条件有:…⑧
由⑦⑧解得:V2=6.0 m/s …⑨
由③⑥⑨得:=6.0 m/s
物块M从P运动到B处过程中,由动能定理:
解得:=7.0 m/s
答:(1)物块M碰撞后的速度为3.0 m/s.
(2)若平台表面与物块间动摩擦因数μ=0.5,物块M与小球的初始距离为S1=1.3m,物块M在P处的初速度大小为7.0 m/s.
解析
解:(1)碰后物块M做平抛运动,设其平抛运动的初速度为…①
S=Vt …②
得:=3.0 m/s …③
(2)物块与小球在B处碰撞,设碰撞前物块的速度为V1,碰撞后小球的速度为V2,由动量守恒定律:
MV1=mV2+MV …⑥
碰后小球从B处运动到最高点A过程中机械能守恒,设小球在A点的速度为VA:…⑦
小球在最高点时依题给条件有:…⑧
由⑦⑧解得:V2=6.0 m/s …⑨
由③⑥⑨得:=6.0 m/s
物块M从P运动到B处过程中,由动能定理:
解得:=7.0 m/s
答:(1)物块M碰撞后的速度为3.0 m/s.
(2)若平台表面与物块间动摩擦因数μ=0.5,物块M与小球的初始距离为S1=1.3m,物块M在P处的初速度大小为7.0 m/s.
一静止的U核经α衰变成为
Th,释放出的总动能为4.27MeV.问此衰变后
Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?
正确答案
解:据题意知,U核经α衰变成为
Th,根据却是守恒定律得
0=MThvTh-Mαvα ①
式中,Mα和MTh分别为α粒子和Th核的质量,
vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小.
由题设条件知
EK=Mαvα2+
MThvTh2 ②
=
③
由①②③式得,衰变后Th核的动能
MThvTh2=0.07MeV
答:衰变后Th核的动能为0.07MeV.
解析
解:据题意知,U核经α衰变成为
Th,根据却是守恒定律得
0=MThvTh-Mαvα ①
式中,Mα和MTh分别为α粒子和Th核的质量,
vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小.
由题设条件知
EK=Mαvα2+
MThvTh2 ②
=
③
由①②③式得,衰变后Th核的动能
MThvTh2=0.07MeV
答:衰变后Th核的动能为0.07MeV.
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