- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,一枚质量为0.05kg的子弹以100m/s的速度打入静止在光滑平台上的木块,木块质量为0.95kg(子弹经过t=0.01s留在木块里),平台右侧的光滑水平面上放有平板小车,最终木块未滑离小车.已知小车质量为4kg,小车与滑块之间的动摩擦因数为0.4.求:
①子弹打入木块的过程中,子弹受到的平均阻力大小.
②小车的长度至少为多少.
正确答案
解:(1)规定向右为正方向,对子弹和木块组成的系统运用动量守恒有:m1v0=(m1+m2)v1,
解得,
根据动量定理得,-ft=m1v-m1v0,
解得f=475N.
(2)规定向右为正方向,对子弹、木块和小车组成的系统运用动量守恒得,(m1+m2)v1=(m1+m2+m3)v′,
根据能量守恒有:μ(m1+m2)gL=,
联立代入数据解得L=2.5m.
答:(1)子弹打入木块的过程中,子弹受到的平均阻力大小为475N.
(2)小车的长度至少为2.5m.
解析
解:(1)规定向右为正方向,对子弹和木块组成的系统运用动量守恒有:m1v0=(m1+m2)v1,
解得,
根据动量定理得,-ft=m1v-m1v0,
解得f=475N.
(2)规定向右为正方向,对子弹、木块和小车组成的系统运用动量守恒得,(m1+m2)v1=(m1+m2+m3)v′,
根据能量守恒有:μ(m1+m2)gL=,
联立代入数据解得L=2.5m.
答:(1)子弹打入木块的过程中,子弹受到的平均阻力大小为475N.
(2)小车的长度至少为2.5m.
一质量为M的木块,静止在光滑的水平面上.别有一质量为m的子弹以水v0击中并射穿该木块.测得子弹刚射穿木块后的速度为.若将此木块固定在水平地面上,子弹仍以原来的速度击中木块,子弹与木块间阻力不变,求子弹射穿木块后的速度.
正确答案
解:设子弹射穿木块后,木块获得速度为v,
系统动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律得:mv0=m+Mv,
设子弹打穿固定的木块后,速度变为v1,子弹打穿木块过程所受阻力为f,木块厚度为d,
根据动能定理得:mv02-
mv12=fd,
木块未固定时,根据能量守恒定律得:
mv02-
m(
v0)2-
Mv2=fd,
由以上各式可解得:v1=;
答:子弹射穿木块后的速度.
解析
解:设子弹射穿木块后,木块获得速度为v,
系统动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律得:mv0=m+Mv,
设子弹打穿固定的木块后,速度变为v1,子弹打穿木块过程所受阻力为f,木块厚度为d,
根据动能定理得:mv02-
mv12=fd,
木块未固定时,根据能量守恒定律得:
mv02-
m(
v0)2-
Mv2=fd,
由以上各式可解得:v1=;
答:子弹射穿木块后的速度.
如图所示,电阻不计的两光滑金属导轨放在水平绝缘桌面上,半径为R的圆弧部分处在竖直平面内,水平直导轨部分处在方向竖直向下的匀强磁场中,末端与桌面边缘平齐.两金属棒ab、cd垂直于两导轨且与导轨接触良好.棒ab质量为2m,棒cd的质量为m.重力加速度为g.
开始棒cd静止在水平直导轨上,棒ab从圆弧顶端无初速度释放,进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触并一直向右运动,最后两棒都离开导轨落到地面上.棒ab与棒cd落地点到桌面边缘的水平距离之比为3:1.求:
①棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小;
②两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热.
正确答案
解:(1)ab棒刚进入水平导轨时,cd棒受到的安培力最大,此时它的加速度最大.
设ab棒进入水平导轨的速度为v1,ab棒从圆弧导轨滑下机械能定恒:
2mgR=×2mv12
解得:v1=
离开导轨时,设ab棒的速度为v1′,cd棒的速度为v2′,ab棒与cd棒在水平导轨上运动,棒ab和棒cd离开离开导轨时,设ab棒的速度为v1′,cd棒的速度为v2′.
由h=知两棒离开导轨做平抛运动的时间相等,由平抛运动水平位移x=vt可知 v1′:v2′=x1:x2=1:3
即 v1′=3v2′
根据动量定恒得:
2mv1=2mv1′+mv2′
联立解得 v1′=,v2′=
(2)根据能量定恒,两棒在轨道上运动过程产生的焦耳热为
Q=-(
+
)
联立解得,Q=mgR
答:
(1)棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小分别是、
.
(2)两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热是mgR.
解析
解:(1)ab棒刚进入水平导轨时,cd棒受到的安培力最大,此时它的加速度最大.
设ab棒进入水平导轨的速度为v1,ab棒从圆弧导轨滑下机械能定恒:
2mgR=×2mv12
解得:v1=
离开导轨时,设ab棒的速度为v1′,cd棒的速度为v2′,ab棒与cd棒在水平导轨上运动,棒ab和棒cd离开离开导轨时,设ab棒的速度为v1′,cd棒的速度为v2′.
由h=知两棒离开导轨做平抛运动的时间相等,由平抛运动水平位移x=vt可知 v1′:v2′=x1:x2=1:3
即 v1′=3v2′
根据动量定恒得:
2mv1=2mv1′+mv2′
联立解得 v1′=,v2′=
(2)根据能量定恒,两棒在轨道上运动过程产生的焦耳热为
Q=-(
+
)
联立解得,Q=mgR
答:
(1)棒ab和棒cd离开导轨时的速度大小分别是、
.
(2)两棒在导轨上运动过程中产生的焦耳热是mgR.
如图所示,固定水平台长L=2m,距离水平地面的高度为H=1.8m,左半部分粗糙,右半部分光滑,右边缘与半径R=1.6m的光滑半圆轨道相连,在平台的中央并排放着两个可视为质点的滑块A和B,质量分别为mA2kg、mB=1kg,开始时A、B均处于静止状态,并且A、B间夹有少量炸药,炸药爆炸,使得A、B分别向左右运动,B滑块恰能运动到光滑半圆轨道的最高点,并最终落到水平地面上的P点,A从固定水平台滑落后也落在P点.(取g=10m/s2)求:
(1)A、B间的炸药爆炸后,A、B的速度vA、vB各为多大?
(2)落点P离平台的水平距离s;
(3)固定水平台左半部分的动摩擦系数μ.
正确答案
解:(1)B滑块恰能运动到最高点为vb,由牛顿第二定律可得: ①
因轨道光滑,由机械能守恒定律得: ②
A、B间的炸药爆炸,A、B组成系统动量守恒,由动量守恒定律得:mAvA-mBvB=0 ③
由①②③三式可解得:,
④
(2)B滑块从最高点飞出做平抛运动,设运动时间为tB,由平抛运动规律可得:s+L=v‘BtB ⑤
⑥
由①④⑤⑥式可解得:s=2m ⑦
(3)设A滑块从固定水平左侧飞出的速度大小为vA′,由动能定理得: ⑧
A滑块从固定水平左侧飞出的运动时间为:tAs=v'AtA ⑨
=10 ⑩
由④⑦⑧⑨⑩式可解得:μ=.
答:(1)A、B间的炸药爆炸后,A、B的速度vA、vB各为4m/s.
(2)落点P离平台的水平距离s=2m;
(3)固定水平台左半部分的动摩擦系数μ=.
解析
解:(1)B滑块恰能运动到最高点为vb,由牛顿第二定律可得: ①
因轨道光滑,由机械能守恒定律得: ②
A、B间的炸药爆炸,A、B组成系统动量守恒,由动量守恒定律得:mAvA-mBvB=0 ③
由①②③三式可解得:,
④
(2)B滑块从最高点飞出做平抛运动,设运动时间为tB,由平抛运动规律可得:s+L=v‘BtB ⑤
⑥
由①④⑤⑥式可解得:s=2m ⑦
(3)设A滑块从固定水平左侧飞出的速度大小为vA′,由动能定理得: ⑧
A滑块从固定水平左侧飞出的运动时间为:tAs=v'AtA ⑨
=10 ⑩
由④⑦⑧⑨⑩式可解得:μ=.
答:(1)A、B间的炸药爆炸后,A、B的速度vA、vB各为4m/s.
(2)落点P离平台的水平距离s=2m;
(3)固定水平台左半部分的动摩擦系数μ=.
质量为3m的机车,其速度为v0.在与质量为2m的静止车厢碰撞后挂在一起时的速度为( )
正确答案
解析
解:根据动量守恒定律得
3mv0=(3m+2m)v
得 v=,故D正确.
故选D
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