- 动量守恒定律
- 共5880题
一个静止的(氮核)俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后,生成一个复核A,A又衰变成B和C两个新核,且B、C两核速度方向相同,B的质量是中子的11倍,速度为106m/s,让B、C在同一磁场中作匀速圆周运动,其半径之比rB:rC=11:30,求
(1)C核速度大小?
(2)根据计算判断C核是什么?
(3)写出核反应方程?
正确答案
解:(1)设质子质量为m,B的质量为11m,由质量数守恒知C的质量为4m,
衰变过程系统动量守恒,以质子的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:
mv0=11mvB+4mvC,
代入数据解得:vC=3×106m/s;
(2)洛伦兹力通过向心力,由牛顿第二定律得:
Bqv=m,则:r=
,
rB=,rC=
,
又 qB+qC=7,
联立解得:qC=2,qB=5,所以C为;
(3)由质量数与核电荷数守恒定律可知,
核反应方程式为:+
→
,
→
+
;
答:(1)C核速度大小为3×106m/s.
(2)C核是.
(3)核反应方程为为:+
→
,
→
+
.
解析
解:(1)设质子质量为m,B的质量为11m,由质量数守恒知C的质量为4m,
衰变过程系统动量守恒,以质子的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:
mv0=11mvB+4mvC,
代入数据解得:vC=3×106m/s;
(2)洛伦兹力通过向心力,由牛顿第二定律得:
Bqv=m,则:r=
,
rB=,rC=
,
又 qB+qC=7,
联立解得:qC=2,qB=5,所以C为;
(3)由质量数与核电荷数守恒定律可知,
核反应方程式为:+
→
,
→
+
;
答:(1)C核速度大小为3×106m/s.
(2)C核是.
(3)核反应方程为为:+
→
,
→
+
.
小球A质量为m,在光滑水平面上以速度v与小球B正碰,碰后A的速率为v,小球A碰撞前后的动量变化量的大小可能为( )
正确答案
解析
解:碰撞后,若A的速度方向与初速度方向相同,则动量的变化量,大小为
,
碰撞后,若A的速度方向与初速度方向相反,则动量的变化量,大小为
,故AD正确.
故选:AD
如图所示,C是放在光滑的水平面上的一小车,小车的质量为3m,在小车的上面有两块质量均为m的小木块A和B,它们与木板间的动摩擦因数均为μ,最初小车静止,A、B两木块同时以水平向右、向左的初速度v0和2v0在小车上滑动,小车足够长,A、B始终未滑离木板,且没发生相撞.(重力加速度为g)求:
(1)木块A在整个过程中的最小速率是多少?
(2)木块B从刚开始运动到与小车C速度刚好相等的过程需要的时间是多少?
正确答案
解:(1)由题意,A、B两木块同时以水平向右、向左时,A和B对C的滑动摩擦力大小相等、方向相反,相互抵消,所以开始阶段C静止不动.
由于A与B的加速度大小相等,A的初速度小,速度先减至零,之后,A相对于C静止,AC整体在B的摩擦力带动下向左加速运动,所以A先减速后反向加速,在整个过程中的最小速率是0.
(2)设木块B从刚开始运动到与小车C速度刚好相等的过程需要的时间是t,此时三个物体的共同速度为v.
取向左为正方向,以三个物体组成的系统为研究对象,根据动量守恒得:
2mv0-mv0=(m+m+3m)v
解得:v=0.2v0;
对B,根据动量定理得:
-μmgt=mv-2mv0;
解得:t=
答:
(1)木块A在整个过程中的最小速率是0.
(2)木块B从刚开始运动到与小车C速度刚好相等的过程需要的时间是.
解析
解:(1)由题意,A、B两木块同时以水平向右、向左时,A和B对C的滑动摩擦力大小相等、方向相反,相互抵消,所以开始阶段C静止不动.
由于A与B的加速度大小相等,A的初速度小,速度先减至零,之后,A相对于C静止,AC整体在B的摩擦力带动下向左加速运动,所以A先减速后反向加速,在整个过程中的最小速率是0.
(2)设木块B从刚开始运动到与小车C速度刚好相等的过程需要的时间是t,此时三个物体的共同速度为v.
取向左为正方向,以三个物体组成的系统为研究对象,根据动量守恒得:
2mv0-mv0=(m+m+3m)v
解得:v=0.2v0;
对B,根据动量定理得:
-μmgt=mv-2mv0;
解得:t=
答:
(1)木块A在整个过程中的最小速率是0.
(2)木块B从刚开始运动到与小车C速度刚好相等的过程需要的时间是.
质量为m带有半径为R的四分之一光滑圆弧形轨道的滑块A静止放在光滑水平面上,滑块A的底端M与水平面相切,其半径OM垂直水平地面.质量为2m滑块B静止在水平面上的P点,P点左侧的水平面光滑,P点右侧的水平面粗糙,滑块B与该段水平面的摩擦系数为μ,一个质量也为m的小物块C从与圆心等高处开始自由下滑,最终滑块C与滑块B发生弹性正碰.滑块B、C均可视为质点.求:
(1)若将滑块A固定,求滑块C滑到圆形槽底端M的一瞬间对圆形槽的压力;
(2)若滑块A不固定,滑块C与滑块B发生弹性正碰后,滑块B的运动时间.
正确答案
解:(1)滑块A固定,滑块C自由下滑时满足机械能守恒,有:
mgR=m
滑块C滑到底端M,向心力向上,根据牛顿第二定律得:
N-mg=
解得:N=3mg
根据牛顿第三定律得滑块C对底端M的压力N′=3mg
(2)若滑块C不固定,则滑块A下滑时,AC组成的系统满足机械能守恒,有:
mgR=m
+
m
滑块C滑到底端M的一瞬间,水平方向动量守恒,有:
mv1=mv2
解得滑块C的速度为v1=,方向向右
解得滑块A的速度为v2=,方向向左.
滑块C与滑块B发生弹性正碰,满足动量守恒和机械能守恒,有:
mv1=mv3+2mv4
m
=
m
+
×2m
解得滑块C的速度v3=-v1=-
,方向向左
解得滑块B的速度v4=v1=
,方向向右
由于滑块C与B正碰后,滑块C向左的速度v3小于滑块A的速度v2,滑块C与A一直向左匀速运动,再也不会发生相互作用,
滑块B则向右进入粗糙水平面做减速运动直至停止.
滑块B在P点右侧的粗糙水平面滑动时的加速度为a=-μg.
可求得滑块B的运动时间为:
t==
.
答:(1)若将滑块A固定,求滑块C滑到圆形槽底端M的一瞬间对圆形槽的压力是3mg;
(2)若滑块A不固定,滑块C与滑块B发生弹性正碰后,滑块B的运动时间是.
解析
解:(1)滑块A固定,滑块C自由下滑时满足机械能守恒,有:
mgR=m
滑块C滑到底端M,向心力向上,根据牛顿第二定律得:
N-mg=
解得:N=3mg
根据牛顿第三定律得滑块C对底端M的压力N′=3mg
(2)若滑块C不固定,则滑块A下滑时,AC组成的系统满足机械能守恒,有:
mgR=m
+
m
滑块C滑到底端M的一瞬间,水平方向动量守恒,有:
mv1=mv2
解得滑块C的速度为v1=,方向向右
解得滑块A的速度为v2=,方向向左.
滑块C与滑块B发生弹性正碰,满足动量守恒和机械能守恒,有:
mv1=mv3+2mv4
m
=
m
+
×2m
解得滑块C的速度v3=-v1=-
,方向向左
解得滑块B的速度v4=v1=
,方向向右
由于滑块C与B正碰后,滑块C向左的速度v3小于滑块A的速度v2,滑块C与A一直向左匀速运动,再也不会发生相互作用,
滑块B则向右进入粗糙水平面做减速运动直至停止.
滑块B在P点右侧的粗糙水平面滑动时的加速度为a=-μg.
可求得滑块B的运动时间为:
t==
.
答:(1)若将滑块A固定,求滑块C滑到圆形槽底端M的一瞬间对圆形槽的压力是3mg;
(2)若滑块A不固定,滑块C与滑块B发生弹性正碰后,滑块B的运动时间是.
如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平面上.质量为m的小物块以初速度v0从小车左端滑上小车,运动过程中,物块未滑离小车.小车与物块间的动摩擦因数为μ.求:
(1)最终物块与小车达到的共同速度大小v;
(2)物块在小车上发生相对滑动的时间t;
(3)物块相对于小车向前滑动的距离L.
正确答案
解:(1)小车和物块组成的系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(m+M)v,
解得:v=;
(2)对小车,由动量定理得:μmgt=Mv-0,
解得:t=;
(3)对小车与物块组成的系统,由能量守恒定律得:
μmgL=mv02-
(M+m)v2,
解得:L=;
答:(1)最终物块与小车达到的共同速度大小为;
(2)物块在小车上发生相对滑动的时间为;
(3)物块相对于小车向前滑动的距离为.
解析
解:(1)小车和物块组成的系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(m+M)v,
解得:v=;
(2)对小车,由动量定理得:μmgt=Mv-0,
解得:t=;
(3)对小车与物块组成的系统,由能量守恒定律得:
μmgL=mv02-
(M+m)v2,
解得:L=;
答:(1)最终物块与小车达到的共同速度大小为;
(2)物块在小车上发生相对滑动的时间为;
(3)物块相对于小车向前滑动的距离为.
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