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题型:简答题
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简答题

如图,一长木板位于光滑水平面上,长木板的左端固定一挡板,木板和挡板的总质量为M=3.0kg,木板的长度为L=1.5m.在木板右端有一小物块,其质量m=1.0kg,小物块与木板间的动摩擦因数μ=0.10,它们都处于静止状态.现令小物块以初速度v0沿木板向左滑动,重力加速度g取10m/s2

①若小物块刚好能运动到左端挡板处,求v0的大小;

②若初速度v0=3m/s,小物块与挡板相撞后,恰好能回到右端而不脱离木板,求碰撞过程中损失的机械能.

正确答案

解:①设木板和物块最后共同的速度为v,由动量守恒定律mv0=(m+M)v      ①

对木板和物块系统,由功能关系      ②

由①②两式解得:v0=m/s=2m/s

②同样由动量守恒定律可知,木板和物块最后也要达到共同速度v.

设碰撞过程中损失的机械能为△E.

对木板和物块系统的整个运动过程,由功能关系

  ③

由①③两式解得:=

答:①若小物块刚好能运动到左端挡板处,v0的大小为2m/s;

②若初速度v0=3m/s,小物块与挡板相撞后,恰好能回到右端而不脱离木板,碰撞过程中损失的机械能为0.375J.

解析

解:①设木板和物块最后共同的速度为v,由动量守恒定律mv0=(m+M)v      ①

对木板和物块系统,由功能关系      ②

由①②两式解得:v0=m/s=2m/s

②同样由动量守恒定律可知,木板和物块最后也要达到共同速度v.

设碰撞过程中损失的机械能为△E.

对木板和物块系统的整个运动过程,由功能关系

  ③

由①③两式解得:=

答:①若小物块刚好能运动到左端挡板处,v0的大小为2m/s;

②若初速度v0=3m/s,小物块与挡板相撞后,恰好能回到右端而不脱离木板,碰撞过程中损失的机械能为0.375J.

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题型:简答题
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简答题

如图,长为a的轻质细线,一端悬挂在O点,另一端接一个质量为m的小球(可视为质点),组成一个能绕O点在竖直面内自由转动的振子.现有3个这样的振子,以相等的间隔b(b>2a)在同一竖直面里成一直线悬于光滑的平台MN上,悬点距台面高均为a.今有一质量为3m的小球以水平速度v沿台面射向振子并与振子依次发生弹性正碰,为使每个振子碰撞后都能在竖直面内至少做一个完整的圆周运动,则入射小球的速度v不能小于多少.

正确答案

解:设向右为正方向;

3m和m弹性碰撞过程中,由动量守恒定律可知:

3mv=3mv′+mv1

对碰撞过程由机械能守恒定律可知:

•3mv=•3mv′2+mv12

解得:v′=

v1=v=v

同理可得:3m与第二个小球碰撞后

v″=

v2=v

3m与第三个小球碰后,v′″=

v3=v

故v1>v2>v3;只需第三个小球能做完整的圆周运动,则前两个球一定做圆周运动,

由机械能守恒定律可得:

mv′″2=mg•2a+mv42

最高点处由向心力公式可得:

mg=m

联立解得:v=

答:入射小球的速度v不能小于

解析

解:设向右为正方向;

3m和m弹性碰撞过程中,由动量守恒定律可知:

3mv=3mv′+mv1

对碰撞过程由机械能守恒定律可知:

•3mv=•3mv′2+mv12

解得:v′=

v1=v=v

同理可得:3m与第二个小球碰撞后

v″=

v2=v

3m与第三个小球碰后,v′″=

v3=v

故v1>v2>v3;只需第三个小球能做完整的圆周运动,则前两个球一定做圆周运动,

由机械能守恒定律可得:

mv′″2=mg•2a+mv42

最高点处由向心力公式可得:

mg=m

联立解得:v=

答:入射小球的速度v不能小于

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为3m的木板静止在光滑的水平面上,一个质量为2m的物块(可视为质点),静止在木板上的A端,已知物块与木板间的动摩擦因数为μ.现有一质量为m的子弹(可视为质点)以初速度v0水平向右射入物块并穿出,已知子弹穿出物块时的速度为,子弹穿过物块的时间极短,不计空气阻力,重力加速度为g.求:

①子弹穿出物块时物块的速度大小.

②子弹穿出物块后,为了保证物块不从木板的B端滑出,木板的长度至少多大?

正确答案

解:①设子弹穿过物块时物块的速度为v1,对子弹和物块组成的系统,由动量守恒定律得:

  mv0=m+2mv1

解得,v1=

②物块和木板达到的共同速度为v2时,物块刚好到达木板右端,这样板的长度最小为L,对物块和木板组成的系统,由动量守恒得:

  2mv1=5mv2

此过程系统摩擦生热:Q=2μmgL

由能量守恒定律得:2μmgL=-

代入数据解得:L=

答:①子弹穿出物块时物块的速度大小是.②子弹穿出物块后,为了保证物块不从木板的B端滑出,木板的长度至少为

解析

解:①设子弹穿过物块时物块的速度为v1,对子弹和物块组成的系统,由动量守恒定律得:

  mv0=m+2mv1

解得,v1=

②物块和木板达到的共同速度为v2时,物块刚好到达木板右端,这样板的长度最小为L,对物块和木板组成的系统,由动量守恒得:

  2mv1=5mv2

此过程系统摩擦生热:Q=2μmgL

由能量守恒定律得:2μmgL=-

代入数据解得:L=

答:①子弹穿出物块时物块的速度大小是.②子弹穿出物块后,为了保证物块不从木板的B端滑出,木板的长度至少为

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题型:简答题
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简答题

如图所示,将质量为m1的铅球以大小为v0、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中,砂车与水平地面间的摩擦可以忽略.求:

(1)球和砂车的共同速度;

(2)球和砂车获得共同速度后,砂车底部出现一小孔,砂子从小孔中流出,当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度.

正确答案

解:(1)以铅球、砂车为系统,水平方向动量守恒,

m1v0cos θ=(M+m1)v,

得球和砂车的共同速度

v=

(2)球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统水平方向动量也守恒,设当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度为v′,

砂子漏出后做平抛运动,水平方向的速度仍为v,

由(M+m1)v=m2v+(M+m1-m2)v′,

得v′=v=,方向水平向右.

答:(1)球和砂车的共同速度是

(2)当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度是,方向水平向右.

解析

解:(1)以铅球、砂车为系统,水平方向动量守恒,

m1v0cos θ=(M+m1)v,

得球和砂车的共同速度

v=

(2)球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统水平方向动量也守恒,设当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度为v′,

砂子漏出后做平抛运动,水平方向的速度仍为v,

由(M+m1)v=m2v+(M+m1-m2)v′,

得v′=v=,方向水平向右.

答:(1)球和砂车的共同速度是

(2)当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度是,方向水平向右.

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题型: 单选题
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单选题

荷兰科学家惠更斯在研究物体碰撞问题时做出了突出的贡献.惠更斯所做的碰撞实验可简化为:球1、球2、球3质量分别为m1、m2、m3,半径相同,并排悬挂在长度均为L的三根平行绳子上,彼此相互接触.现把质量为m1的小球拉开,上升到H高处释放,如图所示,已知各球间碰撞时同时满足动量守恒定律和机械能守恒定律,且碰撞时间极短,H远小于L,不计空气阻力.若三个球的质量不同,要使球1与球2,球2与球3相碰后,三个球具有同样的动量,则m1:m2:m3(  )

A2:1:3

B3:1:2

C1:3:6

D6:3:1

正确答案

D

解析

解:由题意知三球碰后的动量均相同,设为p,则有:EK=

球2在与球3碰前具有动量2p,根据机械能守恒定律,对于球2与球3碰撞的情况应有:

=+

由此得:m2:m3=3:1

球1与球2碰前的动量为3p,根据机械能守恒定律有:=+

由此得:m1:m2=2:1

从而可得:m1:m2:m3=6:3:1

故选:D.

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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