- 动量守恒定律
- 共5880题
在真空中,原来静止的原子核baX在进行α衰变,放出α粒子的动能为E0,假设衰变后产生的新核用字母Y表示,衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来,真空中的光速为c,原子核的质量之比等于质量数之比,原子核的重力不计.
①写出衰变的核反应方程;
②求衰变过程中总的质量亏损.
正确答案
解:①核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒
→
+
②根据动量守恒定律
PHe-PY=0
而动量和动能关系式为;
E=
∴P2=2mE
设质子的质量为m0,则有
2×4m0E0=2(a-4)m0Ey
∴Ey=E0
释放 总能量为:
Ek=E0+Ey=E0
由质能方程知:
Ek=△mC2∴△m=
答(1)核反应方程
→
+
(2)质量亏损
解析
解:①核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒
→
+
②根据动量守恒定律
PHe-PY=0
而动量和动能关系式为;
E=
∴P2=2mE
设质子的质量为m0,则有
2×4m0E0=2(a-4)m0Ey
∴Ey=E0
释放 总能量为:
Ek=E0+Ey=E0
由质能方程知:
Ek=△mC2∴△m=
答(1)核反应方程
→
+
(2)质量亏损
如图所示,质量为0.5m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处.质量为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起.已知BC轨道距地面的高度为0.5h,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2mg.试问:
(1)a与b球碰前瞬间,a的速度多大?
(2)a、b两球碰后,细绳是否会断裂?若细绳断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?
正确答案
解:(1)以a球为研究对象,在a求下滑到C点过程中,由动能定理可得:mgh=mv2-0,
解得a的速度v=;
(2)a与b两球碰撞过程动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒得:mv=(m+0.5m)v′,
解得:v′=,
两小球做圆周运动,由牛顿第二定律可得:T-1.5mg=1.5m,
解得:T=mg>2mg,细绳会断裂,细绳断裂后,小球做平抛运动,
竖直方向:0.5h=gt2,
解得:t=,
故落点距C的水平距离为:s=vt=×
=
,
小球最终落到地面距C水平距离处.
答:(1)a与b球碰前瞬间,a的速度为;
(2)a、b两球碰后,细绳会断裂;小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是.
解析
解:(1)以a球为研究对象,在a求下滑到C点过程中,由动能定理可得:mgh=mv2-0,
解得a的速度v=;
(2)a与b两球碰撞过程动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒得:mv=(m+0.5m)v′,
解得:v′=,
两小球做圆周运动,由牛顿第二定律可得:T-1.5mg=1.5m,
解得:T=mg>2mg,细绳会断裂,细绳断裂后,小球做平抛运动,
竖直方向:0.5h=gt2,
解得:t=,
故落点距C的水平距离为:s=vt=×
=
,
小球最终落到地面距C水平距离处.
答:(1)a与b球碰前瞬间,a的速度为;
(2)a、b两球碰后,细绳会断裂;小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是.
光滑水平面上放着质量mA=1kg的物块A与质量mB=2kg的物块B,A与B均可视为质点,A靠在竖直墙壁上,A、B间夹一个被压缩的轻弹簧(弹簧与A、B均不拴接),在A、B间系一轻质细绳,细绳长度大于弹簧的自然长度,用手挡住B不动,此时弹簧弹性势能EP=49J.如图所示,放手后B向右运动,绳在短暂时间内被拉断,之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道,其半径R=0.5m,B恰能到达最高点C取g=10m/s2,求
(1)B落地点距P点的距离(墙与P点的距离很远)
(2)绳拉断后瞬间B的速度vB的大小
(3)绳拉断过程绳对A所做的功W.
正确答案
解(1)设B在绳被拉断后瞬间的速度为vB,到达C时的速度为vC,
在C点,由牛顿第二定律得:mg=m,
B离开C点后做平抛运动,
竖直方向:H=gt2,
水平方向:S=vCt,
代入数据解得:S=1m;
(2)B从绳子断裂到到达C的过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mBvB2=mBg•2R+
mBvc2,
代入数据解得:vB=5m/s;
(3)设弹簧恢复到自然长度时B的速度为v1,有EP=mBv12,
设绳断后A的速度为vA,取水平向右为正方向,有设绳断后A的速率为vA,取向右为正方向,由动量守恒定律有:
mBv1=mBvB+mAvA,
由动能定理得:W=mAvA2,
代入数据解得:W=8J;
答:(1)B落地点距P点的距离为1m;
(2)绳拉断后瞬间B的速度vB的大小为5m/s;
(3)绳拉断过程绳对A所做的功W为8J.
解析
解(1)设B在绳被拉断后瞬间的速度为vB,到达C时的速度为vC,
在C点,由牛顿第二定律得:mg=m,
B离开C点后做平抛运动,
竖直方向:H=gt2,
水平方向:S=vCt,
代入数据解得:S=1m;
(2)B从绳子断裂到到达C的过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mBvB2=mBg•2R+
mBvc2,
代入数据解得:vB=5m/s;
(3)设弹簧恢复到自然长度时B的速度为v1,有EP=mBv12,
设绳断后A的速度为vA,取水平向右为正方向,有设绳断后A的速率为vA,取向右为正方向,由动量守恒定律有:
mBv1=mBvB+mAvA,
由动能定理得:W=mAvA2,
代入数据解得:W=8J;
答:(1)B落地点距P点的距离为1m;
(2)绳拉断后瞬间B的速度vB的大小为5m/s;
(3)绳拉断过程绳对A所做的功W为8J.
如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为m=1kg的相同小球A、B、C,现让A球以v0=2m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后粘合在一起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,C球的最终速度vC=1m/s.求A、B与C碰撞过程中系统损失的机械能.
正确答案
解:A、B碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,
代入数据解得:v1=1 m/s;
两球与C碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2mv1=mvC+2mv2,
代入数据解得,v2=0.5 m/s,
由能量守恒定律得:△Ek=•2mv12-
•2mv22-
mvC2,
代入数据解得:△Ek=0.25 J;
答:A、B与C碰撞过程中系统损失的机械能为0.25J.
解析
解:A、B碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,
代入数据解得:v1=1 m/s;
两球与C碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2mv1=mvC+2mv2,
代入数据解得,v2=0.5 m/s,
由能量守恒定律得:△Ek=•2mv12-
•2mv22-
mvC2,
代入数据解得:△Ek=0.25 J;
答:A、B与C碰撞过程中系统损失的机械能为0.25J.
一个物体静置于光滑水平面上,外面扣一质量为M的盒子,如图1所示.现给盒子一初速度V0,此后,盒子运动的V-t图象呈周期性变化,如图2所示.请据此求盒内物体的质量.
正确答案
解:设物体的质量为m.t0时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动量守恒定律
Mv0=mv ①
3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0,说明碰撞是弹性碰撞
②
联立①②解得
m=M
即盒内物体的质量也为M.
解析
解:设物体的质量为m.t0时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动量守恒定律
Mv0=mv ①
3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0,说明碰撞是弹性碰撞
②
联立①②解得
m=M
即盒内物体的质量也为M.
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