- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示一根轻绳长1.6m,一端系在固定支架上,另一端悬挂一个质量为1kg的砂箱.砂箱处于静止.质量为10g的子弹以水平速度v0=500m/s打入砂箱,其后以v=100m/s速度从砂箱穿出.g取10m/s2.求:
(1)砂箱和子弹作为一个系统共同损失的机械能;
(2)砂箱在最低点处时,绳对砂箱的拉力大小.
正确答案
解:(1)子弹穿过沙箱的过程中动量守恒,据此有:
mv0=Mu+mv,代入数据求得:u=4m/s.
根据功能关系,系统损失的机械能为:,
代入数据得:△E=1192J.
(2)根据机械能守恒可知,当沙箱返回到最低点时,速度大小仍为u=4m/s,因此有:,
代入数据解得:F=20N.
根据牛顿第三定律,绳对砂箱的拉力等于砂箱对绳子的拉力,即20N
答:(1)砂箱和子弹作为一个系统共同损失的机械能1192J;
(2)砂箱从最高点返回到最低点处时,绳对砂箱的拉力20N.
解析
解:(1)子弹穿过沙箱的过程中动量守恒,据此有:
mv0=Mu+mv,代入数据求得:u=4m/s.
根据功能关系,系统损失的机械能为:,
代入数据得:△E=1192J.
(2)根据机械能守恒可知,当沙箱返回到最低点时,速度大小仍为u=4m/s,因此有:,
代入数据解得:F=20N.
根据牛顿第三定律,绳对砂箱的拉力等于砂箱对绳子的拉力,即20N
答:(1)砂箱和子弹作为一个系统共同损失的机械能1192J;
(2)砂箱从最高点返回到最低点处时,绳对砂箱的拉力20N.
一个质量为m0静止的ω介子衰变为三个静止质量都是m的π介子,它们在同一平面内运动,彼此运动方向的夹角为120°,光在真空中的传播速度为c,则每个π介子的动能为______.
正确答案
解析
解:根据爱因斯坦质能方程得,(m0-3m)c2=3Ek
解得Ek=.
故答案为:
如图,物块A以初速度v0滑上放在光滑水平面上的长木板B.若B固定,则A恰好滑到B的右端时停下;若B不固定,则A在B上滑行的长度为木板长的
,求A和B的质量mA与mB之比.
正确答案
解:设A、B的质量分别为mA、mB,长木板B长度为L,A、B之间的滑动摩擦力为f.
①
若B不固定,对A、B系统由动量守恒,有
mAv0=(mA+mB)v ②
对A、B系统由能量守恒,有
③
由以上各式解得:
答:A和B的质量mA与mB之比.
解析
解:设A、B的质量分别为mA、mB,长木板B长度为L,A、B之间的滑动摩擦力为f.
①
若B不固定,对A、B系统由动量守恒,有
mAv0=(mA+mB)v ②
对A、B系统由能量守恒,有
③
由以上各式解得:
答:A和B的质量mA与mB之比.
如图所示,半径均为R,质量均为M,内表面光滑的两个完全相同的
圆槽A、B并排放在光滑的水平面上,图中a、c分别为A、B槽的最高点,b、b′分别为A、B槽的最低点,A槽的左端紧靠着墙壁,一个质量为m的小球C从圆槽的顶端的a点无初速度释放,求:
(1)小球C从a点运动到b点时的速度及A槽对地面的压力.
(2)小球C在B槽内运动所能到达最大高度.
(3)B的最大速度是多少?
正确答案
解:(1)C下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgR=mv2,解得:v=
,
在b点,由牛顿第二定律得:F-mg=m,解得:F=3mg,由牛顿第三定律可知,C对A的压力:F′=F=3mg,
A静止,处于平衡状态,由平衡条件可知,A槽对地面的压力:N=F′+Mg=3mg+Mg;
(2)B、C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mv=(M+m)v′,
由机械能守恒定律的:mv2=
(M+m)v′2+mgh,
解得:h=;
(3)B、C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,
B、C分离时,由动量守恒定律得:mv=-mv″+MV,
由机械能守恒定律得:mv2=
mv″2+
MV2,
解得:V=;
答:(1)小球C从a点运动到b点时的速度为,A槽对地面的压力为3mg+Mg.
(2)小球C在B槽内运动所能到达最大高度为.
(3)B的最大速度是.
解析
解:(1)C下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgR=mv2,解得:v=
,
在b点,由牛顿第二定律得:F-mg=m,解得:F=3mg,由牛顿第三定律可知,C对A的压力:F′=F=3mg,
A静止,处于平衡状态,由平衡条件可知,A槽对地面的压力:N=F′+Mg=3mg+Mg;
(2)B、C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mv=(M+m)v′,
由机械能守恒定律的:mv2=
(M+m)v′2+mgh,
解得:h=;
(3)B、C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,
B、C分离时,由动量守恒定律得:mv=-mv″+MV,
由机械能守恒定律得:mv2=
mv″2+
MV2,
解得:V=;
答:(1)小球C从a点运动到b点时的速度为,A槽对地面的压力为3mg+Mg.
(2)小球C在B槽内运动所能到达最大高度为.
(3)B的最大速度是.
(2016•临沂一模)如图所示,静止放置在光滑水平面上的A、B、C三个滑块,滑块A、B间通过一轻弹簧相连,滑块A左侧紧靠一固定挡板P,某时刻给滑块C施加一个水平冲量使其以初速度v0水平向左运动,滑块C撞上滑块B的瞬间二者粘在一起共同向左运动,弹簧被压缩至最短的瞬间具有的弹性势能为1.35J,此时撤掉固定挡板P,之后弹簧弹开释放势能,已知滑块A、B、C的质量分别为mA=mB=0.2kg,mC=0.1kg,(取=3.17),求:
(1)滑块C的初速度v0的大小;
(2)当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时,滑块BC的速度大小;
(3)从滑块BC压缩弹簧至弹簧恢复到原长的过程中,弹簧对滑块BC整体的冲量.
正确答案
解:(1)滑块C撞上滑块B的过程中,BC组成的系统动量守恒,以水平向左为正,根据动量守恒定律得:
mCv0=(mB+mC)v1
弹簧被压缩至最短时,BC速度为零,根据能量守恒定律得:
解得:v0=9m/s
(2)当弹簧弹开至恢复到原长的瞬,滑块BC的速度大小为v2,滑块A的大小为v3,根据动量守恒定律得:
mAv3=(mB+mC)v2,
根据能量守恒定律得:
解得:v2=1.9m/s
(3)弹簧对滑块BC整体的冲量I,选向右为正方向,由动量定理得:
I=EP=(mB+mC)(v2+v3)
解得:I=1.47N•s,冲量方向水平向右
答:(1)滑块C的初速度v0的大小为9m/s;
(2)当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时,滑块BC的速度大小为1.9m/s;
(3)从滑块BC压缩弹簧至弹簧恢复到原长的过程中,弹簧对滑块BC整体的冲量大小为1.47N•s,冲量方向水平向右.
解析
解:(1)滑块C撞上滑块B的过程中,BC组成的系统动量守恒,以水平向左为正,根据动量守恒定律得:
mCv0=(mB+mC)v1
弹簧被压缩至最短时,BC速度为零,根据能量守恒定律得:
解得:v0=9m/s
(2)当弹簧弹开至恢复到原长的瞬,滑块BC的速度大小为v2,滑块A的大小为v3,根据动量守恒定律得:
mAv3=(mB+mC)v2,
根据能量守恒定律得:
解得:v2=1.9m/s
(3)弹簧对滑块BC整体的冲量I,选向右为正方向,由动量定理得:
I=EP=(mB+mC)(v2+v3)
解得:I=1.47N•s,冲量方向水平向右
答:(1)滑块C的初速度v0的大小为9m/s;
(2)当弹簧弹开至恢复到原长的瞬时,滑块BC的速度大小为1.9m/s;
(3)从滑块BC压缩弹簧至弹簧恢复到原长的过程中,弹簧对滑块BC整体的冲量大小为1.47N•s,冲量方向水平向右.
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