- 动量守恒定律
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质量为M的小车静止在光滑水平面上,质量为m的人站在小车左端.在此人从小车的左端走到右端的过程中( )
正确答案
解析
解:选择人与车组成的系统为研究的对象,人走动的方向为正方向;
A、人在车上走的过程中水平方向的动量守恒,由于人与车组成的系统在水平方向动量守恒,所以若在走动过程中人突然相对于车停止,这时车相对于地的速度是0.故A错误;
B、C、D、设人的速率是v1,车的速率的v2,由动量守恒定律得:mv1=Mv2
设车的长度是L,则人走到车尾的过程中:v1t+v2t=L
联立两式得:,与人与车的速率无关,故BC错误,D正确.
故选:D
如图所示,木板A质量mA=1kg,足够长的木板B质量mB=4kg,质量为mC=2kg的木块C置于木板B上,水平地面光滑,B、C之间存在摩擦.开始时B、C均静止,现使A以v0=12m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s速度弹回.g取10m/s2,求:
①B运动过程中的最大速率.
②碰撞后C在B上滑行距离d=2m,求B、C间动摩擦因数μ.
正确答案
解:①A与B碰后瞬间,B速度最大.取向右为正方向,
由A、B系统动量守恒,有:mAv0+0=-mAvA+mBvB,
代入数据得:vB=4m/s;
②B与C达到共同速度后,由B、C系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律有:mBvB+0=(mB+mC)vC,代入数据得:vC=m/s,
由能量守恒定律得:;
答:①B运动过程中的最大速率为4m/s.
②碰撞后C在B上滑行距离d=2m,B、C间动摩擦因数μ为.
解析
解:①A与B碰后瞬间,B速度最大.取向右为正方向,
由A、B系统动量守恒,有:mAv0+0=-mAvA+mBvB,
代入数据得:vB=4m/s;
②B与C达到共同速度后,由B、C系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律有:mBvB+0=(mB+mC)vC,代入数据得:vC=m/s,
由能量守恒定律得:;
答:①B运动过程中的最大速率为4m/s.
②碰撞后C在B上滑行距离d=2m,B、C间动摩擦因数μ为.
甲乙两船自身质量均为100kg,都静止在静水中,当一个质量为60kg的人从甲船跳上乙船后,不计水阻力,甲、乙两船速度大小之比v甲:v乙( )
正确答案
解析
解:设船的质量为M,人的质量为m,甲乙两船与小孩组成的系统在水平方向动量守恒定律,即人从甲船跳上乙船后甲船的动量与乙及人的动量等大反向,规定人从甲船跳上乙船时速度的方向为正,则:
(m+M)v2-Mv1=0
得:
故选:B.
如图所示,两质量分别为M1=M2=1.0kg的木板和足够高的光滑凹槽静止放置在光滑水平面上,木板和光滑凹槽接触但不粘连,凹槽左端与木板等高.现有一质量m=2.0kg的物块以初速度vo=5.0m/s从木板左端滑上,物块离开木板时木板的速度大小为1.0m/s,物块以某一速度滑上凹槽.已知物块和木板间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2.
求:(1)物块离开木板时物块的速度;
(2)物块滑上凹槽的最大高度.
正确答案
解:(1)物体在木板上滑行的过程中,以向右为正,对系统由动量守恒可得:
mv0=mv1+(M1+M2)v2,代入数据解得:v1=4m/s;
(2)物体在凹槽上滑行的过程中,设上升的最大高度为h,以向右为正方向,
对系统由动量守恒和能量守恒可得:mv1+M2v2=(m+M2)v,
mv12+
M2v22=
(m+M2)v2+mgh,代入数据解得:h=0.15m;
答:(1)物块离开木板时物块的速度为4m/s;
(2)物块滑上凹槽的最大高度0.15m.
解析
解:(1)物体在木板上滑行的过程中,以向右为正,对系统由动量守恒可得:
mv0=mv1+(M1+M2)v2,代入数据解得:v1=4m/s;
(2)物体在凹槽上滑行的过程中,设上升的最大高度为h,以向右为正方向,
对系统由动量守恒和能量守恒可得:mv1+M2v2=(m+M2)v,
mv12+
M2v22=
(m+M2)v2+mgh,代入数据解得:h=0.15m;
答:(1)物块离开木板时物块的速度为4m/s;
(2)物块滑上凹槽的最大高度0.15m.
如图所示,在光滑水平直导轨上,静止放着三个质量均为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.则:
(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度为多大?
(2)A、B两球跟C球相碰后的共同速度为多大?
(3)两次碰撞过程中一共损失了多少动能?
正确答案
解:(1)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=1m/s;
(2)A、B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,
(3)由能量守恒定律得:△Ek=mv02-
•2mv22-
mvC2,
代入数据解得:△Ek=1.25 J;
答:(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度为1m/s;
(2)A、B两球跟C球相碰后的共同速度为0.5m/s;
(3)两次碰撞过程中一共损失了1.25J的动能.
解析
解:(1)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=1m/s;
(2)A、B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,
(3)由能量守恒定律得:△Ek=mv02-
•2mv22-
mvC2,
代入数据解得:△Ek=1.25 J;
答:(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度为1m/s;
(2)A、B两球跟C球相碰后的共同速度为0.5m/s;
(3)两次碰撞过程中一共损失了1.25J的动能.
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