- 动量守恒定律
- 共5880题
(2015秋•衡水校级期末)如图所示,一质量m2=0.25kg的平顶小车,在车顶右端放一质量m3=0.2kg的小物体,小物体可视为质点,与车顶之间的动摩擦因数μ=0.4,小车静止在光滑的水平轨道上.现有一质量m1=0.05kg的子弹以水平速度v0=12m/s射中小车左端,并留在车中(子弹与车相互作用时间很短).若使小物体不从平顶小车上滑出,取g=10m/s2.试求:
(1)小车的最小长度是多少?最后小物体和小车的共同速度是多少?
(2)小物体在小车上相对小车滑行的时间.
正确答案
解:(1)子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,以子弹速度初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v0=(m2+m1)v1…①
由三物体组成的系统动量守恒,以子弹速度初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
(m2+m1)v1=(m2+m1+m3)v2…②
设小车最小长度为L,三物体相对静止后,对系统利用能量守恒定律得:
(m2+m1)v12-
(m2+m1+m3)
=μm3gL…③
联立以上方程解得:L=0.3m
车与物体的共同速度为:v2=1.2m/s
(2)以m3为研究对象,利用动量定理可得:
解得:t=0.3s
答:(1)小车的最小长度应为0.3m,最后小物体与小车的共同速度为1.2m/s;
(2)小物体在小车上相对小车滑行的时间为0.3s.
解析
解:(1)子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,以子弹速度初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v0=(m2+m1)v1…①
由三物体组成的系统动量守恒,以子弹速度初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
(m2+m1)v1=(m2+m1+m3)v2…②
设小车最小长度为L,三物体相对静止后,对系统利用能量守恒定律得:
(m2+m1)v12-
(m2+m1+m3)
=μm3gL…③
联立以上方程解得:L=0.3m
车与物体的共同速度为:v2=1.2m/s
(2)以m3为研究对象,利用动量定理可得:
解得:t=0.3s
答:(1)小车的最小长度应为0.3m,最后小物体与小车的共同速度为1.2m/s;
(2)小物体在小车上相对小车滑行的时间为0.3s.
两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动,A球的动量是8kg•m/s,B球的动量是5kg•m/s,A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是( )
正确答案
解析
解:以A、B两球组成的系统为对象.设两球的质量均为m.当A球追上B球时发生碰撞,遵守动量守恒.由题,碰撞前总动量为:p=pA+pB=(8+5)kg•m/s=13kg•m/s.碰撞前总动能为:Ek=+
=
+
=
;
A、碰撞后,总动量为p′=pA′+pB′=(6+7)kg•m/s=13kg•m/s,符合动量守恒定律.碰撞后总动能为 Ek′=+
=
<Ek,符合总动能不增加;故A正确.
B、碰撞后,总动量为p′=pA′+pB′=(3+10)kg•m/s=13kg•m/s,符合动量守恒定律.碰撞后总动能为 Ek′=+
=
>Ek,总动能增加,违反了能量守恒定律,不可能.故B错误.
C、碰撞后,总动量为p′=pA′+pB′=(-2+14)kg•m/s=12kg•m/s,不符合动量守恒定律.不可能发生.故C错误.
D、碰撞后,总动量为p′=pA′+pB′=(7+6)kg•m/s=13kg•m/s,符合动量守恒定律.碰撞后总动能为Ek′=+
=
<Ek,符合总动能不增加;由于两球的质量相等,碰撞后A的动量较大,速度较大,两者又同向运动,不符合实际运动情况,是不可能的,故D错误.
故选:A
如图所示,甲、乙两车静止在光滑水平面上.人静止站立在甲车上,乙车装满砂.已知甲车和人的总质量等于乙车和砂的总质量,均为M,两车高度差为h,甲车右端与乙车中点相距s,在甲车右端另放一质量为m且与甲车无摩擦力的物体,若人将物体向右踢出,使物体恰好落在乙车的中点.不计物体陷入砂中的深度,且人相对于甲车始终静止.求:
(1)乙车最终的速度.
(2)人做了多少功?
正确答案
解:(1)设m飞出速度为v1,人和甲车速度为v2,对m平抛过程有
联立解得,v1=s
m与乙车作用过程,设作用后共同速度为v,水平方向动量守恒,则有
mv1=(m+M)v
联立得:v=
(2)人踢开物体m的过程,由动量守恒得:
Mv2=mv1
由功能关系得:
联立得:
答:(1)乙车最终的速度是.
(2)人做功为.
解析
解:(1)设m飞出速度为v1,人和甲车速度为v2,对m平抛过程有
联立解得,v1=s
m与乙车作用过程,设作用后共同速度为v,水平方向动量守恒,则有
mv1=(m+M)v
联立得:v=
(2)人踢开物体m的过程,由动量守恒得:
Mv2=mv1
由功能关系得:
联立得:
答:(1)乙车最终的速度是.
(2)人做功为.
如图所示,在光滑的水平面上有两个物块,其质量分别为M和m,现将两物块用一根轻质细线拴接,两物块中间夹着一个压缩的轻弹簧,弹簧与两物块未拴接,它们以共同速度v0在水平面上向右匀速运动.某时刻细线突然被烧断,轻弹簧将两物块弹开,弹开后物块M恰好静止.求弹簧最初所具有的弹性势能EP.
正确答案
解:设弹簧将两物块弹开后,物块m的速度为v,弹簧弹开物块过程,系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,对系统,由动量守恒定律得:
(M+m)v0=mv,
由机械能守恒定律得:,
解得:;
答:弹簧最初所具有的弹性势能.
解析
解:设弹簧将两物块弹开后,物块m的速度为v,弹簧弹开物块过程,系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,对系统,由动量守恒定律得:
(M+m)v0=mv,
由机械能守恒定律得:,
解得:;
答:弹簧最初所具有的弹性势能.
质量相等的五个物块在光滑水平面上间隔一定距离排成一直线.具有初动能Eo的物块1向其它4个静止物块运动,依次发生碰撞,每次碰撞后不再分开,最后5个物块粘成一整体,这个整体的动能等于______.
正确答案
E0
解析
解:取向右为正方向,设每个物体的质量为m.第一号物体的初动量大小为P0,最终五个物体的共同速度为v.
以三个物体组成的系统为研究对象,对于整个过程,选向右的方向为正,根据动量守恒定律得:P0=5mv,
又P0=mv0,E0=mv02,联立得:
=5mv,
则得:v=,
整体的动能为 Ek=•5mv2=
m(
)2=
E0;
故答案为:E0.
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