- 动量守恒定律
- 共5880题
质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、向同一方向运动,A球的动量为7kg•m/s,B球的动量为 5kg•m/s,当A球追上B球发生碰撞后,A、B两球的动量可能为( )
正确答案
解析
解:碰撞前总动量为12kgm/s,根据动量守恒知,碰撞后总动量为12kgm/s,故C、D错误.
因为碰撞的过程中总动能不增加,有:,则B错误,A正确.
故选:A.
如图所示,在光滑水平面上有质量均为m的两辆小车A和B,A车上表面光滑水平,其上表面左端有一质量为M的小物块C(可看作质点).B车上表面是一个光滑的
圆弧槽,圆弧槽底端的切线与A的上表面相平.现在A和C以共同速度v0冲向静止的B车,A、B碰后粘合在一起,之后物块C滑离A,恰好能到达B的圆弧槽的最高点.已知M=2m,v0=4.0m/s,取g=l0m/s2.求圆弧槽的半径R.
正确答案
解:设AB碰后的共同速度为v1,C到达最高点时A、B、C的共同速度为v2,规定向右为正方向,
A、B碰撞过程动量守恒:mv0=2mv1
C冲上圆弧最高点过程中系统动量守恒:Mv0+2mv1=(M+2m)v2
C冲上圆弧最高点过程中机械能守恒:Mv02+2×
mv12=
(M+2m)v22+MgR
联立以上三式得:R=
代入数据得:R=0.1m
答:圆弧槽的半径R为0.1m.
解析
解:设AB碰后的共同速度为v1,C到达最高点时A、B、C的共同速度为v2,规定向右为正方向,
A、B碰撞过程动量守恒:mv0=2mv1
C冲上圆弧最高点过程中系统动量守恒:Mv0+2mv1=(M+2m)v2
C冲上圆弧最高点过程中机械能守恒:Mv02+2×
mv12=
(M+2m)v22+MgR
联立以上三式得:R=
代入数据得:R=0.1m
答:圆弧槽的半径R为0.1m.
如图所示.在光滑的水平地面上停着一辆质量为m1=20Kg的小车A,有一质量为m2=15Kg的小木块C静止于小车A的右端,另有一辆质量为m3=25Kg的小车B以V0=3m/s的速度向右运动,与小车A发生碰撞,碰撞后连在一起运动(两车相碰时间极短).假定车A足够长,木块与小车A的动摩擦因数为µ=0.2(g取10m/s2,计算结果小数点后保留两位).试求:
(1)碰撞结束瞬间小车A的速度大小
(2)木块在小车A上滑动的距离.
正确答案
解:A、B两车碰撞瞬间,设向右为正,由动量守恒定律得
m3V0=(m1+m3)V
解得V=1.67 m/s
②A、B两车以及木块为对象,由动量守恒定律得
m3V0=(m1+m3+m2)V共
由功能关系得
µm2gS=(m1+m3)V2-
(m1+m3+m2)V共2
联立解得S=0.52 m
答:(1)碰撞结束瞬间小车A的速度大小为1.67m/s
(2)木块在小车A上滑动的距离为0.52m
解析
解:A、B两车碰撞瞬间,设向右为正,由动量守恒定律得
m3V0=(m1+m3)V
解得V=1.67 m/s
②A、B两车以及木块为对象,由动量守恒定律得
m3V0=(m1+m3+m2)V共
由功能关系得
µm2gS=(m1+m3)V2-
(m1+m3+m2)V共2
联立解得S=0.52 m
答:(1)碰撞结束瞬间小车A的速度大小为1.67m/s
(2)木块在小车A上滑动的距离为0.52m
如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m的物块B,B的下端连接一轻质弹簧,弹簧下端与挡板相连接,B平衡时,弹簧的压缩量为x0,O点为弹簧的原长位置.在斜面顶端另有一质量也为m的物块A,距物块B为3x0,现让A从静止开始沿斜面下滑,A与B相碰后立即一起沿斜面向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又一道向上运动,并恰好回到O点(A、B均视为质点).试求:
(1)A、B相碰后瞬间的共同速度的大小;
(2)A、B相碰前弹簧具有的弹性势能;
(3)若在斜面顶端再连接一光滑的半径R=x0的半圆轨道PQ,圆轨道与斜面相切于最高点P,现让物块A以初速度v从P点沿斜面下滑,与B碰后返回到P点还具有向上的速度,试问:v为多大时物块A恰能通过圆弧轨道的最高点?
正确答案
解:(1)A与B球碰撞前后,A球的速度分别是v1和v2,因A球滑下过程中,机械能守恒,有:
mg(3x0)sin30°=
解得:…①
又因A与B球碰撞过程中,动量守恒,有:mv1=2mv2…②
联立①②得:
(2)碰后,A、B和弹簧组成的系统在运动过程中,机械能守恒.
则有:
解得:=
…③
(3)设物块在最高点C的速度是vC,
物块A恰能通过圆弧轨道的最高点C点时,重力提供向心力,得:
所以: ④
C点相对于O点的高度:
h=2x0sin30°+R+Rcos30°=x0…⑤
物块从O到C的过程中机械能守恒,得:
…⑥
联立④⑤⑥得:…⑦
设A与B碰撞后共同的速度为vB,碰撞前A的速度为vA,滑块从P到B的过程中机械能守恒,得:
…⑧
A与B碰撞的过程中动量守恒.得:mvA=2mvB…⑨
A与B碰撞结束后从B到O的过程中机械能守恒,得:
…⑩
由于A与B不粘连,到达O点时,滑块B开始受到弹簧的拉力,A与B分离.
联立⑦⑧⑨⑩解得:
答:(1)A、B相碰后瞬间的共同速度的大小是;
(2)A、B相碰前弹簧的具有的弹性势能是;
(3)若在斜面顶端再连接一光滑的半径R=x0的半圆轨道PQ,圆轨道与斜面相切于最高点P,现让物块A以初速度v从P点沿斜面下滑,与B碰后返回到P点还具有向上的速度,物块A恰能通过圆弧轨道的最高点时物体的速度是.
解析
解:(1)A与B球碰撞前后,A球的速度分别是v1和v2,因A球滑下过程中,机械能守恒,有:
mg(3x0)sin30°=
解得:…①
又因A与B球碰撞过程中,动量守恒,有:mv1=2mv2…②
联立①②得:
(2)碰后,A、B和弹簧组成的系统在运动过程中,机械能守恒.
则有:
解得:=
…③
(3)设物块在最高点C的速度是vC,
物块A恰能通过圆弧轨道的最高点C点时,重力提供向心力,得:
所以: ④
C点相对于O点的高度:
h=2x0sin30°+R+Rcos30°=x0…⑤
物块从O到C的过程中机械能守恒,得:
…⑥
联立④⑤⑥得:…⑦
设A与B碰撞后共同的速度为vB,碰撞前A的速度为vA,滑块从P到B的过程中机械能守恒,得:
…⑧
A与B碰撞的过程中动量守恒.得:mvA=2mvB…⑨
A与B碰撞结束后从B到O的过程中机械能守恒,得:
…⑩
由于A与B不粘连,到达O点时,滑块B开始受到弹簧的拉力,A与B分离.
联立⑦⑧⑨⑩解得:
答:(1)A、B相碰后瞬间的共同速度的大小是;
(2)A、B相碰前弹簧的具有的弹性势能是;
(3)若在斜面顶端再连接一光滑的半径R=x0的半圆轨道PQ,圆轨道与斜面相切于最高点P,现让物块A以初速度v从P点沿斜面下滑,与B碰后返回到P点还具有向上的速度,物块A恰能通过圆弧轨道的最高点时物体的速度是.
如图所示,质量为m的圆环套在光滑的水平直杆上,一轻绳一端连接在环上,另一端连有一质量也为m的小球,绳长为L,将球放在一定高度,绳刚好拉直且绳与竖直方向的央角为θ=53°,将小球由静止释放,小球到最低点时绳的拉力为F1,若将圆环固定,再将小球由开始的位置释放,小球到最低点时绳的拉力为F2,则
为( )
正确答案
解析
解:环没有固定时,当小球到最低点时小球的速度为v1,环的速度为v2,则
mgL(1-cos53°)=mv12+
mv22
球和环组成的系统水平方向动量守恒,设向右为正方向:mv1-mv2=0
联立得:v1=v2=,
小球在最低点时,F1-mg=m,
得F1=2.6mg;
环固定时,
mgL(1-cos53°)=mv2,
F2-mg=m
得:F2=1.8mg,因此
=
故选:C.
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