- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,一水平直轨道CF与半径为R的半圆轨道ABC在C点平滑连接,AC在竖直方向,B点与圆心等高.一轻弹簧左端固定在F处,右端与一个可视为质点的质量为m的小铁块甲相连.开始时,弹簧为原长,甲静止于D点.现将另一与甲完全相同的小铁块乙从圆轨道上B点由静止释放,到达D点与甲碰撞,并立即一起向左运动但不粘连,它们到达E点后再返回,结果乙恰回到C点.已知CD长为L1,DE长为L2,EC段均匀粗糙,ABC段和EF段均光滑,弹簧始终处于弹性限度内.
(1)求直轨道EC段与物块间动摩擦因素.
(2)要使乙返回时能通过最高点A,可在乙由C向D运动过程中过C点时,对乙加一水平向左恒力,至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力,则该恒力至少多大?
正确答案
解:(1)设乙与甲碰前瞬间速度为v1,碰后瞬间速度为v2,甲乙一起返回到D时速度为v3.
乙从B到D有 ①
碰撞过程由动量守恒得 mv1=2mv2 ②
甲乙从D到E再回到D有 ③
乙从D到C 有 ④
联立解得
(2)设对乙加的最小恒力为F
从B到D有 ⑤
碰撞过程由动量守恒得 mv4=2mv5 ⑥
甲乙从D到E再回到D有 ⑦
乙从D到A有 ⑧
在A点有 ⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨解得
答:
(1)直轨道EC段与物块间动摩擦因素为.
(2)要使乙返回时能通过最高点A,可在乙由C向D运动过程中过C点时,对乙加一水平向左恒力,至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力,则该恒力至少为.
解析
解:(1)设乙与甲碰前瞬间速度为v1,碰后瞬间速度为v2,甲乙一起返回到D时速度为v3.
乙从B到D有 ①
碰撞过程由动量守恒得 mv1=2mv2 ②
甲乙从D到E再回到D有 ③
乙从D到C 有 ④
联立解得
(2)设对乙加的最小恒力为F
从B到D有 ⑤
碰撞过程由动量守恒得 mv4=2mv5 ⑥
甲乙从D到E再回到D有 ⑦
乙从D到A有 ⑧
在A点有 ⑨
联立⑤⑥⑦⑧⑨解得
答:
(1)直轨道EC段与物块间动摩擦因素为.
(2)要使乙返回时能通过最高点A,可在乙由C向D运动过程中过C点时,对乙加一水平向左恒力,至D点与甲碰撞前瞬间撤去此恒力,则该恒力至少为.
(2016•河南一模)如图所示,竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接,右边与一个足够高的
光滑圆弧轨道平滑相连,木块A、B静置于光滑水平轨道上,A、B的质量分别为1.5kg和0.5kg.现让A以6m/s的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞的时间为0.3s,碰后的速度大小变为4m/s.当A与B碰撞后会立即粘在一起运动,g取10m/s2,求:
(1)在A与墙壁碰撞的过程中,墙壁对A的平均作用力的大小;
(2)A、B滑上圆弧轨道的最大高度.
正确答案
解:(1)设水平向右为正方向,当A与墙壁碰撞时,由动量定理得:
Ft=mAv′1-mA•(-v1),
代入数据解得:F=50N.
(2)设碰撞后A、B的共同速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv′1=(mA+mB)v,
A、B在光滑圆形轨道上滑动时,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
(mA+mB)v2=(mA+mB)gh,
代入数据解得:h=0.45m.;
答:(1)在A与墙壁碰撞的过程中,墙壁对A的平均作用力的大小为50N;
(2)A、B滑上圆弧轨道的最大高度为0.45m.
解析
解:(1)设水平向右为正方向,当A与墙壁碰撞时,由动量定理得:
Ft=mAv′1-mA•(-v1),
代入数据解得:F=50N.
(2)设碰撞后A、B的共同速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv′1=(mA+mB)v,
A、B在光滑圆形轨道上滑动时,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
(mA+mB)v2=(mA+mB)gh,
代入数据解得:h=0.45m.;
答:(1)在A与墙壁碰撞的过程中,墙壁对A的平均作用力的大小为50N;
(2)A、B滑上圆弧轨道的最大高度为0.45m.
如图,质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处.质量也为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起.已知BC轨道距地面有一定的高度,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg.试问:①a与b球碰前瞬间,a球的速度多大?
②a、b两球碰后,细绳是否会断裂?(要求通过计算回答)
正确答案
解:①以a球为研究对象,在a求下滑到C点过程中,
由动能定理可得,mgh=mv2-0,解得:a的速度v=
;
②a与b两球碰撞过程动量守恒,
由动量守恒得:mv=(m+m)v′,
解得:v′=;
两小球做圆周运动,
由牛顿第二定律可得:F-2mg=2m,
解得F=3mg,F=3mg>2.8mg,细绳会断裂.
答::①a与b球碰前瞬间,a球的速度为.
②a、b两球碰后,细绳会断裂.
解析
解:①以a球为研究对象,在a求下滑到C点过程中,
由动能定理可得,mgh=mv2-0,解得:a的速度v=
;
②a与b两球碰撞过程动量守恒,
由动量守恒得:mv=(m+m)v′,
解得:v′=;
两小球做圆周运动,
由牛顿第二定律可得:F-2mg=2m,
解得F=3mg,F=3mg>2.8mg,细绳会断裂.
答::①a与b球碰前瞬间,a球的速度为.
②a、b两球碰后,细绳会断裂.
如图所示,两块平行金属板A、B带有等量异种电荷,竖直固定在光滑绝缘的小车上,小车的总质量为M,整个装置静止在光滑的水平面上.质量为m、带电量为q的小球以初速度v0沿垂直金属板的方向从B板底部小孔射入,且恰好不与A板相碰,求A、B金属板间的电势差?
正确答案
解:由于水平面光滑,所以小车与小球系统水平方向动量守恒,则有
mv0=(m+M)v
设两板间电势差为U,两板间距为d,
对车,据动能定理得:qS=
Mv 2
对小球,据动能定理得:q(S+d)=
mv0 2-
m v 2
由上式联立解得:
答:A、B金属板间的电势差是
解析
解:由于水平面光滑,所以小车与小球系统水平方向动量守恒,则有
mv0=(m+M)v
设两板间电势差为U,两板间距为d,
对车,据动能定理得:qS=
Mv 2
对小球,据动能定理得:q(S+d)=
mv0 2-
m v 2
由上式联立解得:
答:A、B金属板间的电势差是
质量为3m,速度为v的小车,与质量为2m的静止小车碰撞后连在一起运动,则两车碰撞后的总动量是( )
正确答案
解析
解:两车碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律得:
3mv=(3m+2m)v′
解得:v′=v,
两车碰撞后的总动量:
P′=(3m+2m)v′=3mv;
故选:C
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