- 动量守恒定律
- 共5880题
质量为m的小球P以大小为v的速度与质量为3m的静止小球Q发生正碰,碰后小球P以大小为的速度被反弹,则正碰后小球Q的速度大小是( )
正确答案
解析
解:碰撞过程系统动量守恒,以P的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv=3mv′+m(-),
则:mv=3mv′,解得:v′=
;
故选:B.
如图所示,空间有垂直向里的磁场B=1T,光滑绝缘的水平面上静止一质量为M=0.6kg、带电量为q=+1.0C的小木块,小木块的左边s0=10m处有一堵墙,墙上的A处有一玩具手枪能每隔△T=1s就发射一颗质量m0=0.2kg、速度v0=20m/s的不带电的子弹,忽略子弹的平抛运动,每颗子弹都水平射中小木块并且留在木块中.求:
(1)小木块被第一颗子弹击中后,地面对木块的弹力为多大?
(2)被第二颗子弹击中时,小木块离开出发点的距离是多少?
(3)试分析小木块有没有可能离开水平地面,若不可能,说明理由,若可能,求出第几颗子弹射入木块时,木块离开地面?
正确答案
解:(1)小木块被第一颗子弹击中后,设其速度为v1,子弹和木块组成的系统水平方向上动量守恒:m0v0=(M+m0)v1
解得:v1=5m/s
子弹和木块组成的系统在竖直方向受力平衡:qv1B+FN=(M+m0)g
解得:FN=3N
(2)第一颗子弹从出发到击中木块的时间为t1==0.5s
第二颗子弹出发前,第一颗子弹和木块组成系统以v1做匀速运动,其时间:
t2=△T-t1=0.5s
第二颗子弹出发时,小木块离墙的距离为s1=s0+v1t2=12.5m
第二颗子弹出发后经t3击中木块v0t3-v1t3=s1
解得:t3=s
此时木块离出发点的距离s=v1(t2+t3)=m
(3)设木块被第n颗子弹击中后能离开水平面,系统的速度为vn,木块和n颗子弹组成的系统动量守恒:
nm0v0=(M+nm0)vn
要使木块能离开水平面,必须满足系统所受到的洛仑兹力大于总重力,即:
qvnB>(M+nm0)g
代入数据可得:n2-4n+9<0
以上不等式无实数解,故假设不成立,即木块不可能离开水平面.
答:(1)小木块被第一颗子弹击中后,地面对木块的弹力为3N;
(2)被第二颗子弹击中时,小木块离开出发点的距离是m;
(3)木块不可能离开水平面.
解析
解:(1)小木块被第一颗子弹击中后,设其速度为v1,子弹和木块组成的系统水平方向上动量守恒:m0v0=(M+m0)v1
解得:v1=5m/s
子弹和木块组成的系统在竖直方向受力平衡:qv1B+FN=(M+m0)g
解得:FN=3N
(2)第一颗子弹从出发到击中木块的时间为t1==0.5s
第二颗子弹出发前,第一颗子弹和木块组成系统以v1做匀速运动,其时间:
t2=△T-t1=0.5s
第二颗子弹出发时,小木块离墙的距离为s1=s0+v1t2=12.5m
第二颗子弹出发后经t3击中木块v0t3-v1t3=s1
解得:t3=s
此时木块离出发点的距离s=v1(t2+t3)=m
(3)设木块被第n颗子弹击中后能离开水平面,系统的速度为vn,木块和n颗子弹组成的系统动量守恒:
nm0v0=(M+nm0)vn
要使木块能离开水平面,必须满足系统所受到的洛仑兹力大于总重力,即:
qvnB>(M+nm0)g
代入数据可得:n2-4n+9<0
以上不等式无实数解,故假设不成立,即木块不可能离开水平面.
答:(1)小木块被第一颗子弹击中后,地面对木块的弹力为3N;
(2)被第二颗子弹击中时,小木块离开出发点的距离是m;
(3)木块不可能离开水平面.
如图所示,木板A质量mA=1kg,足够长的木板B质量mB=4kg,质量为mC=4kg的木块C置于木板B上右侧,水平面光滑,B、C之间有摩擦.现使A以v0=12m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s速度弹回.求:
(1)B运动过程中的最大速度大小.
(2)C运动过程中的最大速度大小.
(3)整个过程中系统损失的机械能的多少.
正确答案
解:(1)A与B碰后瞬间,B速度最大,由A、B系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv0+0=-mAvA+mBvB,
代入数据得:vB=4m/s;
(2)B与C共速后,C速度最大,由BC系统动量守恒,以B的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mBvB+0=(mB+mC)vC,
代入数据得:vC=2m/s;
(3)由能量守恒定律得:△E损=mAv02-
mAvA2-
(mB+mC)vC2,
代入数据得:△E损=48J;
答:(1)B运动过程中的最大速度大小为4m/s.
(2)C运动过程中的最大速度大小为2m/s.
(3)整个过程中系统损失的机械能为48J.
解析
解:(1)A与B碰后瞬间,B速度最大,由A、B系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv0+0=-mAvA+mBvB,
代入数据得:vB=4m/s;
(2)B与C共速后,C速度最大,由BC系统动量守恒,以B的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mBvB+0=(mB+mC)vC,
代入数据得:vC=2m/s;
(3)由能量守恒定律得:△E损=mAv02-
mAvA2-
(mB+mC)vC2,
代入数据得:△E损=48J;
答:(1)B运动过程中的最大速度大小为4m/s.
(2)C运动过程中的最大速度大小为2m/s.
(3)整个过程中系统损失的机械能为48J.
如图,小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O.让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平.从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°.忽略空气阻力,求:两球a、b的质量之比.
正确答案
解:b球下摆过程中,由动能定理得:m2gL=m2v02-0,
a与b组成的系统在碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律可得:m2v0=(m1+m2)v,
两球向左摆动过程中,由机械能守恒定律得:(m1+m2)v2=(m1+m2)gL(1-cosθ)
解得:
答:两球a、b的质量之比是(-1):1
解析
解:b球下摆过程中,由动能定理得:m2gL=m2v02-0,
a与b组成的系统在碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律可得:m2v0=(m1+m2)v,
两球向左摆动过程中,由机械能守恒定律得:(m1+m2)v2=(m1+m2)gL(1-cosθ)
解得:
答:两球a、b的质量之比是(-1):1
(选修3-5)
(1)下列说法中正确的是______.
A.某光电管发生光电效应时,如果仅增大入射光的强度,则光电子的最大初动能将增加
B.为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的
C.经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
D.按照玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能增大
(2)一个铀核()放出一个粒子后衰变成钍核(
),其衰变方程为______,已知静止的铀核、钍核和粒子的质量分别为m1、m2、和m3,真空中的光速为c,上述衰变过程中释放出的核能为______.
(3)如图所示,质量都为M的A、B船在静水中均以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在A船的船尾.现救生员以水平速度v,向左跃上B船并相对B船静止,不计水的阻力.救生员跃上B船后,求:
①救生员和B船的总动量大小;
②A船的速度大小.
正确答案
解:(1)A、根据光电效应方程EKm=hγ-W0,入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,与入射光的强度无关.故A错误.
B、为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的.故B正确.
C、经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征.故C正确.
D、按照玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后,轨道半径减小,电场力做正功,氢原子的电势能.故D错误.
故选BC
(2)根据质量数守恒和电荷数守恒配平可知,放出的粒子是α粒子,衰变方程为
U→
Th+
He
根据爱因斯坦质能方程求衰变过程中释放出的核能为△E=(m1-m2-m3)c2.
(3)①取v0的方向为正方向,救生员跃上B船前
救生员的动量为-mv,B船的动量为Mv0.
根据动量守恒得:救生员跃上B船后总动量为P总=Mv0-mv.
②救生员和A船组成的系统满足动量守恒,以v0的方向为正方向,则有:
(M+m)v0=Mv′-mv
解得,v′=
故答案为:
(1)BC
(2)U→
Th+
He,(m1-m2-m3)c2
(3)①救生员和B船的总动量大小是Mv0-mv.;
②A船的速度大小是.
解析
解:(1)A、根据光电效应方程EKm=hγ-W0,入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,与入射光的强度无关.故A错误.
B、为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的.故B正确.
C、经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征.故C正确.
D、按照玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后,轨道半径减小,电场力做正功,氢原子的电势能.故D错误.
故选BC
(2)根据质量数守恒和电荷数守恒配平可知,放出的粒子是α粒子,衰变方程为
U→
Th+
He
根据爱因斯坦质能方程求衰变过程中释放出的核能为△E=(m1-m2-m3)c2.
(3)①取v0的方向为正方向,救生员跃上B船前
救生员的动量为-mv,B船的动量为Mv0.
根据动量守恒得:救生员跃上B船后总动量为P总=Mv0-mv.
②救生员和A船组成的系统满足动量守恒,以v0的方向为正方向,则有:
(M+m)v0=Mv′-mv
解得,v′=
故答案为:
(1)BC
(2)U→
Th+
He,(m1-m2-m3)c2
(3)①救生员和B船的总动量大小是Mv0-mv.;
②A船的速度大小是.
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