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题型: 多选题
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多选题

如图所示,在水平桌面上固定着一个光滑圆轨道,在轨道的B点静止着一个质量为m2的弹性小球乙,另一个质量为m1的弹性小球甲以初速v0运动,与乙球发生第一次碰撞后,恰在C点发生第二次碰撞.则甲、乙两球的质量之比m1:m2可能等于(  )

A3:5

B1:9

C1:7

D2:3

正确答案

A,C

解析

解:设碰撞后m1、m2的速度分别为v1、v2.由题分析得到,m1碰后必然反向.

第一种情况:m1小球由A到B撞m2过程:

以v0方向为正,由动量守恒定律得:

m1v0=m2v2-m1v1…①

因为恰在C点发生第二次碰撞,在相同时间内,线速度大小与路程成正比,则有:

3v2=v1…②

且m1、m2为弹性球发生弹性碰撞,由机械能守恒得:

m1v02=m1v12+m2v22…③

将②代人①③得:

m1(v0+3v2)=m2v2

m1(v02-9v22)=m2v22

两式相除得v0=4v2

 再代入①解得m1:m2=1:7

第二种情况:m1小球由A到D到C再到B撞m2过程:

以v0方向为正,由动量守恒定律得:

m1v0=m2v2-m1v1…①

因为恰在C点发生第二次碰撞,故有:

v2=3v1…②

且m1、m2为弹性球发生弹性碰撞,由机械能守恒得:

m1v02=m1v12+m2v22…③

解得:m1:m2=3:5

故选AC

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题型: 单选题
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单选题

质量为1kg的小球A以4m/s速度与质量为2kg的静止小球B正碰,关于碰后A、B的速度vA和vB,下列哪些是可能的(  )

AvA=vB=m/s

BvA=1m/s,vB=2.5m/s

CvA=1m/s,vB=3m/s

DvA=-4m/s,vB=4m/s

正确答案

A

解析

解:碰撞前总动量为P=mAvA0=1×4kg•m/s=4kg•m/s.碰撞前总动能为Ek=mAvA02=×1×42=8J.

A、如果vA=vB=m/s,P′=mAvA+mBvB=1×+2×=4kg•m/s,Ek′=mAvA2+mBvB2=×1×(2+×2×(2=J,碰撞过程动量守恒,动能不增加,故A正确;

B、如果vA=1m/s,vB=2.5m/s,P′=mAvA+mBvB=1×1+2×2.5=5kg•m/s,碰撞过程动量不守恒,故B错误;

C、如果vA=1m/s,vB=3m/s,P′=mAvA+mBvB=1×1+2×3=7kg•m/s,碰撞过程动量不守恒,故C错误;

D、如果vA=-4m/s,vB=4m/s,P′=mAvA+mBvB=1×(-4)+2×4=4kg•m/s,Ek′=mAvA2+mBvB2=×1×(-4)2+×2×42=24J,碰撞过程动量守恒,动能增加,故D错误;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为km的斜劈,其中k>1,静止放在光滑的水平面上,斜劈的曲面光滑且为半径为R的四分之一圆面,圆面下端与光滑水平面相切.一质量为m的小球位于水平面上某位置,现给小球水平向右的初速度v0

①若R足够大,求当小球从斜劈滑下离开时小球的速度v1

②若小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端,求k的取值.

正确答案

解:①设小球从斜劈滑下离开时,小球和斜劈的速度分别为v1和v2

系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒可得:mv0=-mv1+kmv2

由机械能守恒可得:mv02=mv12+kmv22

联立解得,小球速度为:v1=v0

②小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端,

说明两者在圆面最上端具有相同的速度v3

系统在水平方向动量守恒,由动量守恒可得:mv0=(m+km)v3

由机械能守恒可得:mv02=(m+km)v32+mgR,解得:k=

答:①若R足够大,求当小球从斜劈滑下离开时小球的速度v1v0

②若小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端,k的取值为

解析

解:①设小球从斜劈滑下离开时,小球和斜劈的速度分别为v1和v2

系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒可得:mv0=-mv1+kmv2

由机械能守恒可得:mv02=mv12+kmv22

联立解得,小球速度为:v1=v0

②小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端,

说明两者在圆面最上端具有相同的速度v3

系统在水平方向动量守恒,由动量守恒可得:mv0=(m+km)v3

由机械能守恒可得:mv02=(m+km)v32+mgR,解得:k=

答:①若R足够大,求当小球从斜劈滑下离开时小球的速度v1v0

②若小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端,k的取值为

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题型:简答题
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简答题

质量为m=60kg的人站在质量为M=100kg的小车上,一起以v=3 m/s的速度在光滑水平地面上做匀速直线运动.若人相对车以u=4m/s的速率水平向后跳出,则车的速率变为______m/s.

正确答案

解:选地面为参考系,以小车和车上的人为系统,以小车前进的方向为正方向,跳前系统对地的速度为v0,设跳离时车对地的速度为v,人对地的速度为-u+v,

根据动量守恒定律:(M+m)v0=Mv+m(-u+v′),

解得:v′=v+u,

代入数据解得:v′=4.5m/s;

故答案为:4.5.

解析

解:选地面为参考系,以小车和车上的人为系统,以小车前进的方向为正方向,跳前系统对地的速度为v0,设跳离时车对地的速度为v,人对地的速度为-u+v,

根据动量守恒定律:(M+m)v0=Mv+m(-u+v′),

解得:v′=v+u,

代入数据解得:v′=4.5m/s;

故答案为:4.5.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,滑块A、B的质量分别为m1和m2,由轻质弹簧相连,置于光滑水平面上,把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后用一轻绳绑紧,两滑块一起以恒定的速率v0向右滑动.若突然断开轻绳,当弹簧第一次恢复原长时,滑块A的动能变为原来的,求弹簧第一次恢复到原长时B的速度.

正确答案

解:设弹簧恢复原长时m1、m2的速度分别为v1、v2

根据题意可知:

解得:

根据动量守恒定律知:(m1+m2)v0=m1v1+m2v2

联立解得:

答:弹簧第一次恢复到原长时B的速度是

解析

解:设弹簧恢复原长时m1、m2的速度分别为v1、v2

根据题意可知:

解得:

根据动量守恒定律知:(m1+m2)v0=m1v1+m2v2

联立解得:

答:弹簧第一次恢复到原长时B的速度是

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