- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,是质量分别为M=1.5kg,m=0.5kg的两个小球A、B在光滑水平面上做对心碰撞前后,画出的位移一时间图象,由图可知下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据x-t图象可知:A球的初速度为vA=0,B球的初的速度为vB==
m/s=4m/s,
碰撞后A球的速度为vA′==
=2m/s,碰撞后B球的速度为vB′=
=-2m/s
碰撞前总动量P=MvA+mvB=2kg•m/s,碰撞后总动量P=MvA′+mvB′=2kg•m/s,故两个小球在碰撞前后动量守恒.故A正确.
B、C碰撞过程中,B球的动能变化量为△EkB=-
=
(22-42)=-3J,即损失3J,故B正确,C错误.
D、A球动能增加量为△EkA=-
=
J=3J,则知碰撞前后系统的总动能不变,此碰撞是弹性碰撞,故D正确.
故选ABD
如图所示,甲车质量为M,装满海绵的乙车总质量也为M,两车都静止在光滑的水平面上,甲乙两车高度差为h,甲车右侧到乙车上O点的水平距离为s,现甲车上质量为M的运动员从甲车边缘水平向右跳出,刚好落到乙车的O点并相对乙车静止,重力加速度为g,求:
①甲车最终速度的大小;
②运动员与乙车相互作用过程中损失的机械能.
正确答案
解:(1)运动员平抛运动的时间t=,则平抛运动的初速度
.
对运动员和甲组成的系统运用动量守恒,规定运动员的初速度方向为正方向,
有:0=Mv1+Mv0,解得甲车的最终速度.
(2)运动员和乙车在水平方向上动量守恒,规定运动员的速度方向为正方向,根据动量守恒得,
Mv0=2Mv2,解得,
运动员落在乙车时的速度,
根据能量守恒得,损失的机械能=
.
答:(1)甲车最终速度的大小为.
(2)运动员与乙车相互作用过程中损失的机械能为.
解析
解:(1)运动员平抛运动的时间t=,则平抛运动的初速度
.
对运动员和甲组成的系统运用动量守恒,规定运动员的初速度方向为正方向,
有:0=Mv1+Mv0,解得甲车的最终速度.
(2)运动员和乙车在水平方向上动量守恒,规定运动员的速度方向为正方向,根据动量守恒得,
Mv0=2Mv2,解得,
运动员落在乙车时的速度,
根据能量守恒得,损失的机械能=
.
答:(1)甲车最终速度的大小为.
(2)运动员与乙车相互作用过程中损失的机械能为.
一段凹槽B放置在水平面上,槽与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,槽的内表面光滑,在内表面上有一小球A靠左侧壁放置,此时小球A与槽的右侧壁相距为l,如图所示.A、B的质量均为m.现对槽B施加一个大小等于2mg(g为重力加速度)、方向水平向右的推力F,使B和A一起开始向右运动,当槽B运动的距离为d时,立刻将推力撤去,此后A和B发生相对运动,再经一段时间球A与槽的右侧壁发生碰撞,碰后A和B立刻连在一起运动.
(1)求撤去推力瞬间槽B的速度v的大小
(2)若A碰到槽的右侧壁时,槽已停下,求碰后槽B在水平面上继续滑行的距离x.
(3)A碰到槽的右侧壁时,槽可能已停下,也可能未停下,试讨论球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过的时间t与l和d的关系.
正确答案
解:(1)推力作用过程,根据动能定理得
(F-μ•2mg)d=
将μ=0.5,F=2mg,代入解得,v=
(2)推力撤去后,A球保持匀速运动,A球碰槽的右侧壁时,槽也已停下,碰撞过程动量守恒,则有
mv=2mv′
碰后,由动能是
-μ•2mgx=0-
由以上各式得 x=
(3)槽B向右减速运动过程,由牛顿第二定律和运动学规律得
μ•2mg=ma
xB=vtB-
vB=v-atB
球A在槽内运动过程做匀速运动,当球碰到槽的右侧壁时,A、B间的位移关系为vt-xB=l
讨论:
(1)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽未停下,则tB=t,且vB>0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间 t=,相应的条件是 l
(2)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽已停下,则vB=0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间
t=+
,相应的条件是 l≥
答:
(1)撤去推力瞬间槽B的速度v的大小
(2)若A碰到槽的右侧壁时,槽已停下,求碰后槽B在水平面上继续滑行的距离x等于.
(3)A碰到槽的右侧壁时,槽可能已停下,也可能未停下,球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过的时间t与l和d的关系为:
(1)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽未停下,则tB=t,且vB>0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间 t=,相应的条件是 l
(2)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽已停下,则vB=0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间
t=+
,相应的条件是 l≥
.
解析
解:(1)推力作用过程,根据动能定理得
(F-μ•2mg)d=
将μ=0.5,F=2mg,代入解得,v=
(2)推力撤去后,A球保持匀速运动,A球碰槽的右侧壁时,槽也已停下,碰撞过程动量守恒,则有
mv=2mv′
碰后,由动能是
-μ•2mgx=0-
由以上各式得 x=
(3)槽B向右减速运动过程,由牛顿第二定律和运动学规律得
μ•2mg=ma
xB=vtB-
vB=v-atB
球A在槽内运动过程做匀速运动,当球碰到槽的右侧壁时,A、B间的位移关系为vt-xB=l
讨论:
(1)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽未停下,则tB=t,且vB>0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间 t=,相应的条件是 l
(2)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽已停下,则vB=0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间
t=+
,相应的条件是 l≥
答:
(1)撤去推力瞬间槽B的速度v的大小
(2)若A碰到槽的右侧壁时,槽已停下,求碰后槽B在水平面上继续滑行的距离x等于.
(3)A碰到槽的右侧壁时,槽可能已停下,也可能未停下,球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过的时间t与l和d的关系为:
(1)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽未停下,则tB=t,且vB>0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间 t=,相应的条件是 l
(2)当球A球碰到槽的右侧壁时,槽已停下,则vB=0,可解得球A从离开槽的左侧壁到碰撞右侧壁所经过的时间
t=+
,相应的条件是 l≥
.
(选修模块3-5)
(1)下列说法中正确的是______.
A.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
B.查德威克发现中子的核反应是:
C.β衰变说明了β粒子(电子)是原子核的组成部分
D.“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变
(2)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线,(直线与横轴的交点坐标4.27,与纵轴交点坐标0.5).由图可知普朗克常量为______Js(保留两位有效数字)
(3)一位同学在用气垫导轨探究动量守恒定律时,测得滑块A以0.095m/s的速度水平向右撞上同向滑行的滑块B,碰撞前B的速度大小为0.045m/s,碰撞后A、B分别以0.045m/s、0.07m/s的速度继续向前运动.求:A、B两滑块的质量之比.
正确答案
解:(1)A、光电子的初动能与入射光的频率有关,随着入射光频率增大而增大,用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大,比如红外线照射金属比用红光照射同种金属产生的光电子的初动能小.故A错误.
B、德威克发现中子的核反应用α粒子轰击铍核,产生C和中子.故B正确.
C、β衰变中产生β粒子不是原子核存在的,而中子转化而来的.故C错误.
D、“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变.故D正确.
故选BD
(2)根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hγ-W,Ek-γ图象的斜率等于h,由数学知识求得h==6.5×10-34Js
(3)设向右为正方向,A、B的质量分别为m1,m2,则由动量守恒定律得:
得
故答案为:
(1)BD;(2)6.5×10-34;(3)A、B两滑块的质量之比1:2.
解析
解:(1)A、光电子的初动能与入射光的频率有关,随着入射光频率增大而增大,用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大,比如红外线照射金属比用红光照射同种金属产生的光电子的初动能小.故A错误.
B、德威克发现中子的核反应用α粒子轰击铍核,产生C和中子.故B正确.
C、β衰变中产生β粒子不是原子核存在的,而中子转化而来的.故C错误.
D、“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变.故D正确.
故选BD
(2)根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hγ-W,Ek-γ图象的斜率等于h,由数学知识求得h==6.5×10-34Js
(3)设向右为正方向,A、B的质量分别为m1,m2,则由动量守恒定律得:
得
故答案为:
(1)BD;(2)6.5×10-34;(3)A、B两滑块的质量之比1:2.
原来静止的原子核X,发生α衰变后放出一个动能为E0的新核,求:
(1)生成的a粒子动能是多少?
(2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能,释放的核能△E是多少?
(3)亏损的质量△m是多少?
正确答案
解:(1)衰变方程为:X→
He+
Y
在衰变过程中动量守恒有:
mαvα=mYvY
又因为 Ek=,因α粒子与Y核的动量大小相等,所以有:
=
=
解得:Ek=E0
(2)由能量守恒得衰变释放的核能为:△E=E0+Eα=E0+E0=
E0
(3)由质能关系△E=△mc2,
解得:△m=.
答:(1)生成的a粒子动能是E0.
(2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能,释放的核能△E是E0.
(3)亏损的质量△m是.
解析
解:(1)衰变方程为:X→
He+
Y
在衰变过程中动量守恒有:
mαvα=mYvY
又因为 Ek=,因α粒子与Y核的动量大小相等,所以有:
=
=
解得:Ek=E0
(2)由能量守恒得衰变释放的核能为:△E=E0+Eα=E0+E0=
E0
(3)由质能关系△E=△mc2,
解得:△m=.
答:(1)生成的a粒子动能是E0.
(2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能,释放的核能△E是E0.
(3)亏损的质量△m是.
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