- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,P物体推压着轻弹簧置于A点,Q物体放在B点静止,P和Q的质量均为m=1kg物体,它们的大小相对于轨道来说可忽略.光滑轨道ABCD中的AB部分水平,BC部分为曲线,CD部分为直径d=5m圆弧的一部分,该圆弧轨迹与地面相切,D点为圆弧的最高点,各段连接处对滑块的运动无影响.现松开P物体,P沿轨道运动至B点,与Q相碰后不再分开,最后两物体从D点水平抛出,测得水平射程S=2m.(g=10m/s2) 求:
(1)两物块水平抛出抛出时的速度
(2)两物块运动到D点时对圆弧的压力N
(3)轻弹簧被压缩时的弹性势能EP.
正确答案
解:(1)两物体从D开始做平抛运动,设抛出时的速度为v1,有:
d=…①
s=v1t…②
代人数据解得:v1=2m/s…③
(2)两物体在最高点有:2mg-N=2m…④
解得:N=16.8N…⑤
由牛顿第三定律知两物体对圆弧压力为N′=16.8N…⑥
(3)设P在碰撞前瞬间速度为v0,碰撞后瞬间速度为v2,两物体碰撞由动量守恒定律得:
mv0=2mv2…⑦
两物体碰后从B滑至D由机械能守恒得:(2m)v
=
(2m)v
+2mgd…⑧
P被轻弹簧弹出过程由机械能守恒得:Ep=…⑨
解③⑦⑧⑨得:Ep=208J…⑩
答:
(1)两物块水平抛出抛出时的速度为2m/s.
(2)两物块运动到D点时对圆弧的压力N为16.8N.
(3)轻弹簧被压缩时的弹性势能EP为208J.
解析
解:(1)两物体从D开始做平抛运动,设抛出时的速度为v1,有:
d=…①
s=v1t…②
代人数据解得:v1=2m/s…③
(2)两物体在最高点有:2mg-N=2m…④
解得:N=16.8N…⑤
由牛顿第三定律知两物体对圆弧压力为N′=16.8N…⑥
(3)设P在碰撞前瞬间速度为v0,碰撞后瞬间速度为v2,两物体碰撞由动量守恒定律得:
mv0=2mv2…⑦
两物体碰后从B滑至D由机械能守恒得:(2m)v
=
(2m)v
+2mgd…⑧
P被轻弹簧弹出过程由机械能守恒得:Ep=…⑨
解③⑦⑧⑨得:Ep=208J…⑩
答:
(1)两物块水平抛出抛出时的速度为2m/s.
(2)两物块运动到D点时对圆弧的压力N为16.8N.
(3)轻弹簧被压缩时的弹性势能EP为208J.
一个士兵坐在皮划艇上,水的阻力不计,他连同装备和皮划艇的总质量共100kg,这个士兵用自动步枪在2s时间内沿水平方向连续射出10发子弹,每发子弹的质量为10g,子弹离开枪口时相对地面的速度是800m/s.射击前皮划艇是静止的,不计子弹射出后对总质量的影响.则每次射击后皮划艇的速度改变和连续射击时枪受到的平均反冲作用力为( )
正确答案
解析
解:由动量守恒可知:mv=Mv′
解得:v′==
=0.08m/s;
每颗子弹的发射时间为:t==0.2s;
对枪和子弹由动量定理可知:Ft=mv
解得:F==
=40N;
故选:A.
A、B两船的质量均为m,都静止在平静的湖面上,现A船上质量为m的人,以对地水平速度v从A船跳到B船,再从B船跳到A船,经n次跳跃后,人停在B船上,不计水的阻力,则( )
正确答案
解析
解:A、最终人在B船上,以系统为研究对象,在整个过程中,以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mvA-(m+M)vB=0,解得:
=
,故A错误;
B、以人与两船组成的系统为研究对象,人在跳跃过程中总动量守恒,所以A、B两船(包括人)的动量大小之比总是1:1,故B正确;
C、两船的动能之比:=
=
,故CD错误;
故选:B.
光滑水平面上质量为1kg的小球A以2.0m/s的速度与同向运动的速度为1.0m/s、质量为2kg的大小相同的小球B发生正碰,碰撞后小球B以1.5m/s的速度运动.求:
①碰后A球的速度;
②碰撞过程中A、B系统损失的机械能.
正确答案
解:(1)碰撞过程,以A的初速度方向为正,由动量守恒定律得:
mAvA+mBvB=mAv′A+mBv′B
代入数据解:v′A=1.0m/s
②碰撞过程中A、B系统损失的机械能量为:
代入数据解得:E损=0.25J
答:①碰后A球的速度为1.0m/s;
②碰撞过程中A、B系统损失的机械能为0.25J.
解析
解:(1)碰撞过程,以A的初速度方向为正,由动量守恒定律得:
mAvA+mBvB=mAv′A+mBv′B
代入数据解:v′A=1.0m/s
②碰撞过程中A、B系统损失的机械能量为:
代入数据解得:E损=0.25J
答:①碰后A球的速度为1.0m/s;
②碰撞过程中A、B系统损失的机械能为0.25J.
如图所示,质量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上,小车左端放一个质量为m的木块,小车的右端固定一个轻质弹簧.现给木块一个水平向右的瞬时冲量I,木块便沿小车向右滑行,在与弹簧作用后又沿原路返回,并且恰好能到达小车的左端.试求:
①木块返回到小车左端时小车的动能;
②弹簧获得的最大弹性势能.
正确答案
解:①选小车和木块整体为研究对象,由于m受到冲量I之后系统水平方向不受外力作用,系统动量守恒,设系统的末速度为v,则
I=mv0=(M+m)v
小车的动能为Ek=Mv2=
②根据动量定理得,I=mv0,
则木块的初速度,
当弹簧具有最大弹性势能Ep时,小车和木块具有共同速度,即为v.设木块从小车左端运动到弹簧弹性势能最大的过程中,摩擦生热Wf,在此过程中,由能量守恒得
m(
)2=Ep+Wf+
(M+m)(
)2
当木板返回到小车左端时,由能量守恒得
m(
)2=2Wf+
(M+m)(
)2
联立得Ep=.
答:①木块返回到小车左端时小车的动能为;
②弹簧获得的最大弹性势能为Ep=.
解析
解:①选小车和木块整体为研究对象,由于m受到冲量I之后系统水平方向不受外力作用,系统动量守恒,设系统的末速度为v,则
I=mv0=(M+m)v
小车的动能为Ek=Mv2=
②根据动量定理得,I=mv0,
则木块的初速度,
当弹簧具有最大弹性势能Ep时,小车和木块具有共同速度,即为v.设木块从小车左端运动到弹簧弹性势能最大的过程中,摩擦生热Wf,在此过程中,由能量守恒得
m(
)2=Ep+Wf+
(M+m)(
)2
当木板返回到小车左端时,由能量守恒得
m(
)2=2Wf+
(M+m)(
)2
联立得Ep=.
答:①木块返回到小车左端时小车的动能为;
②弹簧获得的最大弹性势能为Ep=.
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