- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,M=5m,A、B间动摩擦因素为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:
(1)A、B最后的速度大小和方向.
(2)A在B上相对运动的时间.
(3)平板车的最小长度.
正确答案
解:(1)A、B系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)v,解得:v=v0,
将M=5m代入上式可得:v=v0,方向与平板车B初速度方向相同;
(2)对B车,由动量定理得:-μmgt=Mv-Mv0,解得:t=;
(3)由能量守恒定律的:μmgL=(M+m)v02-
(M+m)v2,解得:L=
;
答:(1)A、B最后的速度大小为:v0,方向与平板车B初速度方向相同.
(2)A在B上相对运动的时间为.
(3)平板车的最小长度为.
解析
解:(1)A、B系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)v,解得:v=v0,
将M=5m代入上式可得:v=v0,方向与平板车B初速度方向相同;
(2)对B车,由动量定理得:-μmgt=Mv-Mv0,解得:t=;
(3)由能量守恒定律的:μmgL=(M+m)v02-
(M+m)v2,解得:L=
;
答:(1)A、B最后的速度大小为:v0,方向与平板车B初速度方向相同.
(2)A在B上相对运动的时间为.
(3)平板车的最小长度为.
如图所示,小车上固定有一内壁光滑的弯管,弯管左、右两端管口在同一水平面上.弯管及小车的总质量为M,小车静止于光滑水平面上,质量为m=
M的小球以水平速度v0(未知)射入弯管,小球直径略小于弯管,弯管最高处到管口的竖直高度为h.设小球与弯管在相互作用过程中无机械能损失,小球离开小车时,速度仍是水平的.
(1)若小球恰好能到达弯管的最高点,试求v0的大小
(2)若小球恰好能到达弯管的最高点后,从右端离开小车,试求离开小车时小球的速度(用v0表示)
正确答案
解(1):小球到达最高点时恰与小车等速.这一过程系统水平方向动量守恒且系统机械能守恒,规定向右为正方向:
mv0=(m+M)v,
,
解得:.
(2)当小球将从右边离开小车时,设小球和车的末速度分别为v1、v2,规定向右为正方向,有
mv0=mv1+Mv2,
,
解出两组解,小球从左边离开的解是:,
(舍去)
对应于小球从右边离开的解是:v1=v0,v2=0.
答:(1)v0的大小为;
(2)离开小车时小球的速度为v0.
解析
解(1):小球到达最高点时恰与小车等速.这一过程系统水平方向动量守恒且系统机械能守恒,规定向右为正方向:
mv0=(m+M)v,
,
解得:.
(2)当小球将从右边离开小车时,设小球和车的末速度分别为v1、v2,规定向右为正方向,有
mv0=mv1+Mv2,
,
解出两组解,小球从左边离开的解是:,
(舍去)
对应于小球从右边离开的解是:v1=v0,v2=0.
答:(1)v0的大小为;
(2)离开小车时小球的速度为v0.
如图所示,长为L的细绳竖直悬挂着一质量为2m的小球A,恰好紧挨着放置在水平光滑桌面右端质量为m的物块B.现保持细绳绷直,把小球向左上方拉至细绳与竖直方向成600的位置,然后释放小球.小球到达最低点时恰好与物块发生碰撞,碰后小球向右摆动的最大高度为
,物块获得速度后向右离开光滑桌面.
(1)A球与B碰撞前后瞬间A球速度各是多大
(2)A球与B碰撞前对细绳的拉力是多大
(3)物块落地时距离桌面右端的水平距离是多少.
正确答案
解:(1)A球小球下摆至最低点的过程中,根据机械能守恒:
2mg(L-Lcos60°)= ①
得:v=
A球碰撞后在上摆过程中,根据机械能守恒:
=2mg
②
得:v1=
(2)在最低点对A球:T-2mg=2m
得:T=4mg
(3)小球A和物块碰撞瞬间分析,根据动量守恒:
2mv=2mv1+mv2 ③
得:v2=
对碰后物块分析,根据平抛运动规律有:
竖直方向有:h= ④
水平方向有:s=v2t ⑤
解得:s=
答:(1)A球与B碰撞前A球速度是,碰撞后瞬间速度是
.
(2)A球与B碰撞前对细绳的拉力是4mg.
(3)物块落地时距离桌面右端的水平距离是.
解析
解:(1)A球小球下摆至最低点的过程中,根据机械能守恒:
2mg(L-Lcos60°)= ①
得:v=
A球碰撞后在上摆过程中,根据机械能守恒:
=2mg
②
得:v1=
(2)在最低点对A球:T-2mg=2m
得:T=4mg
(3)小球A和物块碰撞瞬间分析,根据动量守恒:
2mv=2mv1+mv2 ③
得:v2=
对碰后物块分析,根据平抛运动规律有:
竖直方向有:h= ④
水平方向有:s=v2t ⑤
解得:s=
答:(1)A球与B碰撞前A球速度是,碰撞后瞬间速度是
.
(2)A球与B碰撞前对细绳的拉力是4mg.
(3)物块落地时距离桌面右端的水平距离是.
如图,光滑水平地面上静止放置三个滑块A,B,C,A和B的质量均为2m,C的质量为m.A,B之间用一根轻质弹簧粘连,B,C接触但不粘连,现给A施加一向右的瞬时冲量,使A获得一水平向右的初速度v0.在此后的运动过程中,求:
(1)C最终的速度大小;
(2)当弹簧第二次被压缩至最短时,弹簧储存的最大弹性势能.
正确答案
解:(1)弹簧第一次压缩最短时弹性势能最大,此后第一次恢复原长时,C的速度达到最大值,设向右为正;由动量守恒定律可知:
2mv0=2mv1+3mv2
×2m×v02=
×2mv12+
×3m×v22
联立解得:
v1=-0.2v0,v2=0.8v0
C最终速度为0.8v0;
(2)弹簧第二次压缩到最短时,A、B速度相等,故:
2m•v1+2mv2=4mv
解得:
v=0.3v0
故弹簧的弹性势能为:
Epm=(2m)v12+
(2m)v22-
(4m)v2=
mv02;
解:(1)C最终的速度大小为0.8v0;
(2)当弹簧第二次被压缩至最短时,弹簧储存的最大弹性势能为mv02.
解析
解:(1)弹簧第一次压缩最短时弹性势能最大,此后第一次恢复原长时,C的速度达到最大值,设向右为正;由动量守恒定律可知:
2mv0=2mv1+3mv2
×2m×v02=
×2mv12+
×3m×v22
联立解得:
v1=-0.2v0,v2=0.8v0
C最终速度为0.8v0;
(2)弹簧第二次压缩到最短时,A、B速度相等,故:
2m•v1+2mv2=4mv
解得:
v=0.3v0
故弹簧的弹性势能为:
Epm=(2m)v12+
(2m)v22-
(4m)v2=
mv02;
解:(1)C最终的速度大小为0.8v0;
(2)当弹簧第二次被压缩至最短时,弹簧储存的最大弹性势能为mv02.
[物理选修3-5模块]
(1)下列说法中正确的是______.
A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H
B.铀核裂变的核反应是:92235U→56141Ba+3692Kr+201n
C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3.质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是:(m1+m2-m3)c2
D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
(2)如图所示,质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点,水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上,另一端与靶盒A连接.Q处有一固定的发射器B,它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m/s,质量m=0.010kg的弹丸,当弹丸打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短.不计空气阻力.求弹丸进入靶盒A后,弹簧的最大弹性势能为多少?
正确答案
解:(1)A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H,故A正确.
B.铀核裂变的核反应是:92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n,故B错误.
C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3.质子和中子结合成一个α粒子,方程为:211H+201n→24He
释放的能量是:(2m1+2m2-m3)c2 ,故C错误.
D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子,故D正确.
故选AD.
(2)解:(1)弹丸进入靶盒A后,弹丸与靶盒A的共同速度设为v,由系统动量守恒得
mv0=(m+M)v
靶盒A的速度减为零时,弹簧的弹性势能最大,由系统机械能守恒得
Ep=(m+M)v2
解得:Ep=v02
代入数值得 Ep=2.5J
故答案为:(1)AD.
(2)Ep=2.5J
解析
解:(1)A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H,故A正确.
B.铀核裂变的核反应是:92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n,故B错误.
C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3.质子和中子结合成一个α粒子,方程为:211H+201n→24He
释放的能量是:(2m1+2m2-m3)c2 ,故C错误.
D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子,故D正确.
故选AD.
(2)解:(1)弹丸进入靶盒A后,弹丸与靶盒A的共同速度设为v,由系统动量守恒得
mv0=(m+M)v
靶盒A的速度减为零时,弹簧的弹性势能最大,由系统机械能守恒得
Ep=(m+M)v2
解得:Ep=v02
代入数值得 Ep=2.5J
故答案为:(1)AD.
(2)Ep=2.5J
扫码查看完整答案与解析