- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,有一固定在水平地面上光滑凹形长槽,槽内放置一个滑块,滑块的左端面是半圆柱形光滑圆弧面,滑块的宽度恰与凹形槽的两内侧壁的间距相等,滑块可在槽内左右自由滑动.现有一金属小球(可视为质点)以水平初速度v0沿槽的一侧壁冲向滑块.已知金属小球的质量为m,滑块的质量为3m,整个运动过程中无机械能损失.求:
①当金属小球从另一侧壁离开滑块时,金属小球和滑块各自的速度;
②当金属小球经过滑块半圆形端面的顶点A时,金属小球的动能.
正确答案
解:①.设滑离时小球和滑块的速度分别为v1和v2,规定小球初速度的方向为正方向,由动量守恒得:
mv0=mv1+3mv2
由机械能守恒得:
解得:,
;
②.小球过A点时沿轨道方向两者必有共同速度v,规定小球初速度的方向为正方向,则根据动量守恒有
mv0=(m+3m)v
根据机械能守恒小球的动能应为:
解得小球动能为:
答:①当金属小球从另一侧壁离开滑块时,金属小球和滑块各自的速度分别为;
②当金属小球经过滑块半圆形端面的顶点A时,金属小球的动能为.
解析
解:①.设滑离时小球和滑块的速度分别为v1和v2,规定小球初速度的方向为正方向,由动量守恒得:
mv0=mv1+3mv2
由机械能守恒得:
解得:,
;
②.小球过A点时沿轨道方向两者必有共同速度v,规定小球初速度的方向为正方向,则根据动量守恒有
mv0=(m+3m)v
根据机械能守恒小球的动能应为:
解得小球动能为:
答:①当金属小球从另一侧壁离开滑块时,金属小球和滑块各自的速度分别为;
②当金属小球经过滑块半圆形端面的顶点A时,金属小球的动能为.
如图所示,一轻质弹簧两端连着物体A、B,放在光滑的水平面上,若物体A被水平速度为v0的子弹射中,且后者嵌在物体A的中心,已知物体A的质量是物体B质量的0.75,子弹质量是物体B的0.25,弹簧被压缩到最短时,求物体A、B的速度.
正确答案
解:对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹簧被压缩到最短.
设B的质量为m,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:
0.25mv0=(0.25m+0.75m+m)v,
由此解得:v=v0;
答:物体A、B的速度为v0.
解析
解:对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹簧被压缩到最短.
设B的质量为m,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:
0.25mv0=(0.25m+0.75m+m)v,
由此解得:v=v0;
答:物体A、B的速度为v0.
A、B两球沿同一条直线运动,图示的x-t图象记录了它们碰撞前后的运动情况,其中a、b分别为A、B碰撞前的x-t图线,c为碰撞后它们的x-t 图线.若A球质量为1kg,则B球质量是( )
正确答案
解析
解:x-t图象的斜率表示速度,碰撞前A球速度为:v1==
=-3m/s,B球速度为:v2=2m/s,
碰撞后的共同速度为:v==-1m/s;
规定B球初速度方向为正,AB碰撞过程,根据动量守恒定律,有:
-m1v1+m2v2=(m1+m2)v
解得:m2==0.67kg;
故选:C.
试用牛顿运动定律推导动量守恒定律.
正确答案
解:设两物体质量分别为m1、m2,两物体在光滑水平面上发生碰撞,碰撞前后物体速度分别为:v1、v1′、v2、v2′,
碰撞过程物体加速度:a1=,a2=
,
由牛顿第二定律得,对m1:F1=m1a1=,
对m2:F2=m2a2=,
水平面光滑,两物体碰撞过程,物体受到的合外力为物体间的作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知:F1=-F2,
即:=-
,
整理得:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,则系统动量守恒.
答:证明过程如上所述.
解析
解:设两物体质量分别为m1、m2,两物体在光滑水平面上发生碰撞,碰撞前后物体速度分别为:v1、v1′、v2、v2′,
碰撞过程物体加速度:a1=,a2=
,
由牛顿第二定律得,对m1:F1=m1a1=,
对m2:F2=m2a2=,
水平面光滑,两物体碰撞过程,物体受到的合外力为物体间的作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知:F1=-F2,
即:=-
,
整理得:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,则系统动量守恒.
答:证明过程如上所述.
如图所示,甲车质量为2kg,静止在光滑水平面上,其顶部上表面光滑,右端放一个质量为1kg的小物体,乙车质量为4kg,以5m/s的速度向左运动,与甲车碰撞后甲车获得6m/s的速度,物体滑到乙车上,若乙车足够长,其顶部上表面与物体的动摩擦因数为0.2,则(g取10m/s2)
(1)物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止;
(2)物块最终距离乙车左端多大距离.
正确答案
解:对甲、乙碰撞动量守恒m乙v0=m甲v1+m乙v2,
解得:
对木块、向左做匀加速运动a=μg=2m/s2
乙车和木块,动量守恒m乙v2=(m乙+m木)v
解得
所以滑行时间
(2)木块向右运动过程中运用动能定理得:
)v2
解得:s=0.8m
答:(1)物体在乙车上表面滑行0.8s相对乙车静止;
(2)物块最终距离乙车左端0.8m处.
解析
解:对甲、乙碰撞动量守恒m乙v0=m甲v1+m乙v2,
解得:
对木块、向左做匀加速运动a=μg=2m/s2
乙车和木块,动量守恒m乙v2=(m乙+m木)v
解得
所以滑行时间
(2)木块向右运动过程中运用动能定理得:
)v2
解得:s=0.8m
答:(1)物体在乙车上表面滑行0.8s相对乙车静止;
(2)物块最终距离乙车左端0.8m处.
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