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题型:简答题
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简答题

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

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

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

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

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

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题型:简答题
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简答题

(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.

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型:简答题
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简答题

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

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A

B2mv

C3mv

D5mv

正确答案

C

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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