- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,在光滑的水平面上,质量为m1的小球A以速率v0向右运动.在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态,Q点处为一竖直的墙壁.小球A与小球B发生弹性碰撞后两小球均向右运动.小球B与墙壁碰撞后原速率返回并与小球A在P点相遇.
=2
,则两小球的质量之比m1:m2为( )
正确答案
解析
解:设A、B两个小球碰撞后的速度分别为v1、v2,以向右为正好方向,
由动量守恒定律有:m1v0=m1v1+m2v2…①
由能量守恒定律有:m1v02=
m1v12+
m2v22 ②
两个小球碰撞后到再次相遇,其速度率不变,由运动学规律有:
v1:v2=:(
+2
)=1:5…③
联立①②③,代入数据解得:m1:m2=5:3
故选:D.
在光滑水平面上静置有质量均为m的木板AB和滑块CD,木板AB上表面粗糙,动摩擦因数为μ,滑块CD上表面是光滑的
圆弧,它们紧靠在一起,如图所示.一可视为质点的物块P,质量也为m,它从木板AB的右端以初速度v0滑入,过B点时速度为
,后又滑上滑块,最终恰好能滑到滑块CD圆弧的最高点C处,求:
(1)物块滑到B处时木板的速度vAB.
(2)木板的长度L.
(3)滑块CD圆弧的半径R.
正确答案
解:(1)由点到点时,取向左为正.
由动量守恒得mv0=mvB+2m•vAB ,
又vB=,则vAB=
(2)由点到点时,根据能量守恒得
-2×
m(
)-
m(
)=μmgL,
则L=.
(3)由点到点,滑块与物块的水平方向动量守恒,
mv0+m
v0=2m•v共,
根据机械能守恒得
mgR=m
+
m
-
×2m
解之得v共=,R=
答:(1)物块滑到B处时木板的速度vAB=
(2)木板的长度L=.
(3)滑块CD圆弧的半径R=.
解析
解:(1)由点到点时,取向左为正.
由动量守恒得mv0=mvB+2m•vAB ,
又vB=,则vAB=
(2)由点到点时,根据能量守恒得
-2×
m(
)-
m(
)=μmgL,
则L=.
(3)由点到点,滑块与物块的水平方向动量守恒,
mv0+m
v0=2m•v共,
根据机械能守恒得
mgR=m
+
m
-
×2m
解之得v共=,R=
答:(1)物块滑到B处时木板的速度vAB=
(2)木板的长度L=.
(3)滑块CD圆弧的半径R=.
如图所示,甲车质量m1=m,在车上有质量为M=2m的人,甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h处由静止滑下,到水平面上后继续向前滑动,此时质量m2=2m的乙车正以v0的速度迎面滑来.已知
.为了避免两车发生碰撞,当两车相距适当距离时,人从甲车跳上了乙车.试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件?不计地面和斜坡的摩擦,小车和人均可看作质点.
正确答案
解:设甲车(包括人)滑下斜坡后速度v1,
由机械能守恒定律得:(m1+M)gh=(m1+M)v12,
已知,,解得:v1=2v0;
设人跳出甲车的水平速度(相对地面)为v.
在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自系统动量守恒,
设人跳离甲车和跳上乙车后,两车的速度分别为v1′和v2′,
由动量守恒定律得:人跳离甲车时:(m1+M)v1=Mv+m1v1′,
人跳上乙车时:Mv-m2v0=(M+m2)v2′,
解得:v1′=6v0-2v ①,v2′=v-
v0 ②,
两车不可能再发生碰撞的临界条件是:v1′=±v2′,
当v1′=v2′时,由①②解得:v=v0,
当v1′=-v2′时,由①②解得:v=v0,
故v的取值范围为:v0≤v≤
v0;
解析
解:设甲车(包括人)滑下斜坡后速度v1,
由机械能守恒定律得:(m1+M)gh=(m1+M)v12,
已知,,解得:v1=2v0;
设人跳出甲车的水平速度(相对地面)为v.
在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自系统动量守恒,
设人跳离甲车和跳上乙车后,两车的速度分别为v1′和v2′,
由动量守恒定律得:人跳离甲车时:(m1+M)v1=Mv+m1v1′,
人跳上乙车时:Mv-m2v0=(M+m2)v2′,
解得:v1′=6v0-2v ①,v2′=v-
v0 ②,
两车不可能再发生碰撞的临界条件是:v1′=±v2′,
当v1′=v2′时,由①②解得:v=v0,
当v1′=-v2′时,由①②解得:v=v0,
故v的取值范围为:v0≤v≤
v0;
生活中的碰撞事件极为常见:
2014年5月16日夜间.海航HU7863航班从太原飞往合肥.22时许飞机在高空突然颠簸,22时10分飞机安全降落在合肥新桥机场.后经合肥机场相关部门现场勘查,发现飞机机失的雷达罩被撞凹(如图所示),撞凹处还有血迹和鸟毛,由此初步确定是飞机在飞行中撞上了小鸟.小小飞禽如何能撞坏飞机这样的庞然大物?下面通过简要计算来说明这一问题:设鸟的质量为m=1.0kg,相撞前鸟的速度远小于飞机的速度,相撞后鸟的速度与飞机速度相同.飞机的飞行速度大小为民航客机的速度大小,一般为υ=900km/h,鸟与飞机的撞击时间约为t=1.0×10-3s,试计算鸟对飞机的平均撞击力为多大?
正确答案
解:鸟与飞机撞击时系统动量守恒,以飞机的初速度方向为正方向,
由于鸟的质量远小于飞机的质量,鸟的速度远小于飞机的速度,
鸟的动量远小于飞机的动量,可以忽略不计,由动量守恒定律可知,
碰撞后鸟与飞机的速度相等,为:v=900km/h=250m/s,
对小鸟,由动量定理得:t=mυ-0,
解得:=
=
=2.5×105N.
答:鸟对飞机的平均撞击力为2.5×105N.
解析
解:鸟与飞机撞击时系统动量守恒,以飞机的初速度方向为正方向,
由于鸟的质量远小于飞机的质量,鸟的速度远小于飞机的速度,
鸟的动量远小于飞机的动量,可以忽略不计,由动量守恒定律可知,
碰撞后鸟与飞机的速度相等,为:v=900km/h=250m/s,
对小鸟,由动量定理得:t=mυ-0,
解得:=
=
=2.5×105N.
答:鸟对飞机的平均撞击力为2.5×105N.
质量为M的均匀木块静止放在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射击手,首先左侧射击手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d1,然后右侧射手开枪,子弹射入木块的最大深度为d2,如图所示.设子弹均未射穿木块,且两子弹与木块之间的作用力大小相同,当两颗子弹均相对木块静止时,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:设向右为正方向;子弹射入木块前的速度大小为v,子弹的质量为M,子弹受到的阻力大小为f.
当两颗子弹均相对于木块静止时,由动量守恒得
Mv-Mv=(2M+m)v′,得v′=0,
即当两颗子弹均相对于木块静止时,木块的速度为零,即静止.
先对左侧射入木块的子弹和木块组成的系统研究,则有
Mv=(M+m)v1,
由能量守恒得:fd1=-
①
再对两颗子弹和木块系统为研究,得
fd2=+
②
由①②对比得,d1<d2.
故A正确.
故选:A.
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