- 动量守恒定律
- 共5880题
(2016•莆田模拟)如图所示,甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车的总质量M=40kg,乙和他的冰车的总质量也是40kg.游戏时,甲推着一个质量m=20kg的箱子,让箱子和他一起以v1=2m/s的速度滑行,乙以v2=1.75m/s的速度迎面向甲滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推向乙,箱子滑到乙处时,乙迅速把箱子接住.若不计冰面的摩擦,为避免与乙相撞,问:
(1)甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出?
(2)甲将箱子推出的过程中至少做了多少功?
正确答案
解:(1)在推出和抓住的过程中,小孩、冰车和箱子的总动量守恒.要想刚能避免相碰,
要求抓住后甲和乙的速度正好相等.此就可求得推出时的最小速度.
设箱子推出后其速度为v,甲孩的速度为v1′,以甲的初速度方向为正方向,
根据动量守恒可得:mv+Mv1′=(m+M)v1,
设乙孩抓住箱子后其速度为v2′以向右为正方向,
根据动量守恒可得:(m+M)v2′=mv-Mv2,
刚好不相碰的条件要求:v1′=v2′,
解得:v=5m/s,v1′=v2′=0.5m/s;
(2)设以最小速度推出时甲对箱子做功为W,
对箱子,由动能定理得:W=,
代入数值可得:W=135J;
答:(1)甲至少要以5m/s的速度(相对地面)将箱子推出;
(2)甲将箱子推出的过程中至少做了135J的功.
解析
解:(1)在推出和抓住的过程中,小孩、冰车和箱子的总动量守恒.要想刚能避免相碰,
要求抓住后甲和乙的速度正好相等.此就可求得推出时的最小速度.
设箱子推出后其速度为v,甲孩的速度为v1′,以甲的初速度方向为正方向,
根据动量守恒可得:mv+Mv1′=(m+M)v1,
设乙孩抓住箱子后其速度为v2′以向右为正方向,
根据动量守恒可得:(m+M)v2′=mv-Mv2,
刚好不相碰的条件要求:v1′=v2′,
解得:v=5m/s,v1′=v2′=0.5m/s;
(2)设以最小速度推出时甲对箱子做功为W,
对箱子,由动能定理得:W=,
代入数值可得:W=135J;
答:(1)甲至少要以5m/s的速度(相对地面)将箱子推出;
(2)甲将箱子推出的过程中至少做了135J的功.
一质量为M的平顶小车,以速度V0沿水平的光滑轨道作匀速直线运动.现将一质量为m的小物块无初速地放置在车顶前缘.已知物块和车顶之间的动摩擦系数为μ.
(1)若要求物块不会从车顶后缘掉下,则该车顶最少要多长?
(2)若车顶长度符合(1)问中的要求,整个过程中摩擦力共做了多少功?
正确答案
解:(1)物块放到小车上以后,由于摩擦力的作用,当以地面为参考系时,物块将从静止开始加速运动,而小车将做减速运动,若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度,则物块就刚好不脱落.令v表示此时的速度,在这个过程中,若以物块和小车为系统,因为水平方向未受外力,所以此方向上动量守恒,即
Mv0=(m+M)v (1)
从能量来看,在上述过程中,物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功,即
(2)
其中s1为物块移动的距离.小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功,即
(3)
其中s2为小车移动的距离.用l表示车顶的最小长度,则
l=s2-s1 (4)
由以上四式,可解得
(5)
即车顶的长度至少应为.
(2)由功能关系可知,摩擦力所做的功等于系统动能的增量,即
(6)
由(1)、(6)式可得
故整个过程中摩擦力做的功为
解析
解:(1)物块放到小车上以后,由于摩擦力的作用,当以地面为参考系时,物块将从静止开始加速运动,而小车将做减速运动,若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度,则物块就刚好不脱落.令v表示此时的速度,在这个过程中,若以物块和小车为系统,因为水平方向未受外力,所以此方向上动量守恒,即
Mv0=(m+M)v (1)
从能量来看,在上述过程中,物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功,即
(2)
其中s1为物块移动的距离.小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功,即
(3)
其中s2为小车移动的距离.用l表示车顶的最小长度,则
l=s2-s1 (4)
由以上四式,可解得
(5)
即车顶的长度至少应为.
(2)由功能关系可知,摩擦力所做的功等于系统动能的增量,即
(6)
由(1)、(6)式可得
故整个过程中摩擦力做的功为
天然放射性铀(U)发生衰变后产生钍(
Th)和另一种原子核.
(1)请写出衰变方程;
(2)若衰变前铀(U)核的速度为v,衰变产生的钍(
Th)核速度为
,且与铀核速度方向相同,求产生的另一种新核的速度.
正确答案
解:(1)另一种原子核的质量数:m=238-234=4,电荷数:z=92-90=2,可知新核为氦核,所以核反应方程为:
(2)设另一新核的速度为v′,原子单位质量为m,选取v的方向为正方向,由动量守恒定律得:
得:
答:(1)衰变方程为;(2)产生的另一种新核的速度为
.
解析
解:(1)另一种原子核的质量数:m=238-234=4,电荷数:z=92-90=2,可知新核为氦核,所以核反应方程为:
(2)设另一新核的速度为v′,原子单位质量为m,选取v的方向为正方向,由动量守恒定律得:
得:
答:(1)衰变方程为;(2)产生的另一种新核的速度为
.
质量为2m的物体A以一定速度沿光滑的水平面运动,与一个静止的物体B碰撞后粘在一起,共同速度为碰前的,则B物体的质量为______.
正确答案
m
解析
解:取碰撞前A物体的速度方向为正方向.由动量守恒定律得:
2mv=(2m+mB)v
解得:mB=m
故答案为:m
在气垫导轨上,一个质量为600g的滑块以0.2m/s的速度与另一个质量为m=400g、速度为0.3m/s的滑块迎面相撞,碰撞后两个滑块并在一起,则此过程中损失的机械能为多少?
正确答案
解:取碰撞前质量为600g的滑块速度方向为正方向.
对于碰撞过程,根据动量守恒得
m1v1-m2v2=(m1+m2)v
则得碰撞后共同速度为v=m/s=0
故此过程中损失的机械能为△E==
0.6×0.22+
=0.03J
答:此过程中损失的机械能为0.03J.
解析
解:取碰撞前质量为600g的滑块速度方向为正方向.
对于碰撞过程,根据动量守恒得
m1v1-m2v2=(m1+m2)v
则得碰撞后共同速度为v=m/s=0
故此过程中损失的机械能为△E==
0.6×0.22+
=0.03J
答:此过程中损失的机械能为0.03J.
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