- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,质量分别为1kg、3kg的滑块A、B位于光滑水平面上,现使滑块A以4m/s的速度向右运动,与左侧连有轻弹簧的滑块B发生碰撞.在二者在发生碰撞的过程中,求:
(1)弹簧的最大弹性势能;
(2)滑块B的最大速度.
正确答案
解:(1)在整个过程中,弹簧具有最大弹性势能时,A和B的速度相同.选取向右为正方向,
根据动量守恒定律:
mv0=(M+m)v.
根据机械能守恒定律,有:
由①②得EP=6J
(2)当A、B分离时,B的速度最大,此时相当进行了一次弹性碰撞,则:mAv0=mAvA+mBvB
由以上两式得
答:(1)弹簧的最大弹性势能是6J;(2)滑块B的最大速度是2m/s.
解析
解:(1)在整个过程中,弹簧具有最大弹性势能时,A和B的速度相同.选取向右为正方向,
根据动量守恒定律:
mv0=(M+m)v.
根据机械能守恒定律,有:
由①②得EP=6J
(2)当A、B分离时,B的速度最大,此时相当进行了一次弹性碰撞,则:mAv0=mAvA+mBvB
由以上两式得
答:(1)弹簧的最大弹性势能是6J;(2)滑块B的最大速度是2m/s.
质量为2kg的平板车B上表面水平,原来静止在光滑水平面上,平板车一端静止着一块质量为2kg的物体A,一颗质量为0.01kg的子弹以600m/s的速度水平瞬间射穿A后,速度变为100m/s.
(i)若A不会滑离B,求B的最大速度;
(ii)计算A B摩擦损失的机械能.
正确答案
解:(i)子弹击穿A的过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=mv+mAvA,
代入数据解得:vA=2.5m/s,
A、B速度相等时B的速度最大,A、B组成的系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mAvA=(mA+mB)vB,
代入数据解得:vB=1.25m/s;
(ii)对A、B系统,由能量守恒定律得:
△E=mAvA2-
(mA+mB)vB2,
代入数据解得:△E=3.125J;
答:(i)若A不会滑离B,B的最大速度为1.25m/s;
(ii)A、B摩擦损失的机械能为3.125J.
解析
解:(i)子弹击穿A的过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=mv+mAvA,
代入数据解得:vA=2.5m/s,
A、B速度相等时B的速度最大,A、B组成的系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mAvA=(mA+mB)vB,
代入数据解得:vB=1.25m/s;
(ii)对A、B系统,由能量守恒定律得:
△E=mAvA2-
(mA+mB)vB2,
代入数据解得:△E=3.125J;
答:(i)若A不会滑离B,B的最大速度为1.25m/s;
(ii)A、B摩擦损失的机械能为3.125J.
如图所示,在一个大氢气球下面连接着一根足够长的轻绳,一质量m1=45kg的人抓着绳子上端,此时人和气球刚好处于静止,人(可以把人看成质点)离地面的高度h=3m,已知氢气球的总质量m2=15kg,如果这个人开始沿绳向下滑,那么,能使他滑到地面的绳长至少是( )
正确答案
解析
解:设人的速度v1,气球的速度v2,人与气球组成的系统动量守恒,
以向下为正方向,由动量守恒定律得:m1v1-m2v2=0,
即:m1-m2
=0,代入数据解得:s=9m,
绳子的长度至少为:L=h+s=3+9=12m;
故选:C.
如图所示,静止于光滑水平面上的光滑斜劈质量为M,高为H,一个质量为m的小球以一定的水平速度从斜劈底端沿斜劈向上运动,在水平面与斜面连接处没有机械能损失,若斜劈固定时小球恰好可以冲到斜劈顶端而不飞出,则不固定斜劈时小球冲上斜劈所能达到的最大高度为多少.
正确答案
解:斜劈固定时,对小球沿斜劈上行的全过程,
由动能定理得:-mgH=0-mv02,
斜劈不固定时,小球冲上斜劈过程中系统水平方向动量守恒,
当小球在斜劈上达到最大高度h时,相对于斜劈静止,
故它们有共同的水平速度v,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,
由能量守恒定律得:mv02=
(M+m)v2+mgh,
联立解得:h=H;
答:不固定斜劈时小球冲上斜劈所能达到的最大高度为H.
解析
解:斜劈固定时,对小球沿斜劈上行的全过程,
由动能定理得:-mgH=0-mv02,
斜劈不固定时,小球冲上斜劈过程中系统水平方向动量守恒,
当小球在斜劈上达到最大高度h时,相对于斜劈静止,
故它们有共同的水平速度v,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(M+m)v,
由能量守恒定律得:mv02=
(M+m)v2+mgh,
联立解得:h=H;
答:不固定斜劈时小球冲上斜劈所能达到的最大高度为H.
平静水面上停着一只小船,船头站立着一个人,船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起,人向船尾走去,走到船中部时他突然停止走动.不计水对船的阻力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、不计水的阻力,人与船组成的系统动量守恒,以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv-Mv船=0,v=8v船,人与船的动能之比:=
=
=
=
,故A正确,C错误;
B、人与船组成的系统动量守恒,以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv-Mv船=0,v=8v船,vt=8v船,s人=8s船,故B错误;
D、人与船组成的系统动量守恒,人突然停止走动后,人的动量为零,由于系统初动量为零,有动量守恒定律可知,小船的动量为零,小球速度为零,人停止走动后,船立即停止运动,故D错误;
故选:A.
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