- 动量守恒定律
- 共5880题
质量为4m的木块静止在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v0射向木块,击穿木块后,子弹以相对木块的速度继续前行.求:
(1)木块被击穿后的速度;
(2)子弹击穿木块的过程中,子弹和木块共同损失的机械能.
正确答案
解:(1)子弹击穿木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,
设木块的速度为v,则子弹的速度为:v+,由动量守恒定律得:
mv0=4mv+m(v+),解得:v=
;
(2)由能量守恒定律可知,系统损失的机械能:
△E=mv02-
•4mv2-
m(v+
)2,
解得:△E=mv02;
答:(1)木块被击穿后的速度为;(2)子弹击穿木块的过程中,子弹和木块共同损失的机械能为
mv02.
解析
解:(1)子弹击穿木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,
设木块的速度为v,则子弹的速度为:v+,由动量守恒定律得:
mv0=4mv+m(v+),解得:v=
;
(2)由能量守恒定律可知,系统损失的机械能:
△E=mv02-
•4mv2-
m(v+
)2,
解得:△E=mv02;
答:(1)木块被击穿后的速度为;(2)子弹击穿木块的过程中,子弹和木块共同损失的机械能为
mv02.
带有等量异种电荷的两个平行金属板A和B水平放置,相距为d(d远小于板的长和宽),一个带正电的油滴M悬浮在两板的正中央,处于平衡.油滴的质量为m,带电量为q.如图所示,在油滴的正上方距离A板d处有一质量也为m的带电油滴N,油滴N由静止释放后,可以穿过A板上的小孔,进入两金属板间与油滴M相碰,并立即结合成一个大油滴.整个装置处在真空环境中,不计油滴之间的库仑力和万有引力以及金属板本身的厚度,要使油滴N能与M相碰,并且结合成的大油滴又不至于与金属板B相碰.求:
(1)两个金属板A、B间的电压是多少;哪板的电势较高;
(2)油滴N带何种电荷,电量可能是多少.
正确答案
解:(1)油滴M带正电,所受的电场力方向向上,则板间电场方向向上,所以B板电势较高;
因油滴M在两金属板之间处于平衡,有
mg=q
所以电势差U=.
(2)油滴N与M相碰后,要不落到B板上,油滴N带正电.
设油滴N带电量为Q,油滴N与M碰前的速度设为v0,有:
=mg(d+
)-
油滴N能与M相碰,=mg(d+
)-
>0可得 Q<3q;
设油滴M与N相碰后结合成大油滴的速度为v,取向下为正方向,
根据动量守恒得
mv0=(m+m)v
解得 v==
此后,大油滴向下运动,不碰到B板,需有
•2mv2<(
-2mg
解得:Q>
所以油滴N带电量可能是q<Q<3q.
答:(1)两个金属板A、B间的电压是.B板的电势较高;
(2)油滴N带正电荷,电量可能是q<Q<3q.
解析
解:(1)油滴M带正电,所受的电场力方向向上,则板间电场方向向上,所以B板电势较高;
因油滴M在两金属板之间处于平衡,有
mg=q
所以电势差U=.
(2)油滴N与M相碰后,要不落到B板上,油滴N带正电.
设油滴N带电量为Q,油滴N与M碰前的速度设为v0,有:
=mg(d+
)-
油滴N能与M相碰,=mg(d+
)-
>0可得 Q<3q;
设油滴M与N相碰后结合成大油滴的速度为v,取向下为正方向,
根据动量守恒得
mv0=(m+m)v
解得 v==
此后,大油滴向下运动,不碰到B板,需有
•2mv2<(
-2mg
解得:Q>
所以油滴N带电量可能是q<Q<3q.
答:(1)两个金属板A、B间的电压是.B板的电势较高;
(2)油滴N带正电荷,电量可能是q<Q<3q.
原长为0.5m的轻质弹簧一端系在O点的转动轴上,另一端系一个质量为M=1.0kg的物块甲,水平台面不光滑,光滑竖直半圆轨道与水平台面水平相切于B点,O点为圆轨道的圆心,圆轨道半径R=0.3m,一个质量为m=0.5kg的物块乙静置于台面B点,现将物块甲沿水平台面向左移动到A位置,此时弹簧长0.7m,给物块甲一个水平向右的初速度,物块甲运动到B处与物块乙碰撞并粘结在一起成为丙、甲从A到B过程克服摩擦做功为3.375J,丙沿竖直轨道上升至最高点C位置时对轨道恰好无压力,弹簧的劲度系数为50N/m.求:
(1)丙过C点时的速度大小;
(2)丙在圆弧轨道B点位置对轨道的压力;
(3)物块甲在A点的初速度.
正确答案
解:(1)物块丙在C位置受力:(M+m)g-FN=(M+m)
又FN=kx,x=0.2m,
得:FN=10N
解得:vc=1m/s
(2)物块丙从B到C,弹簧的弹性势能不变,物块丙机械能守恒
(M+m)vc2+2(M+m)gR=
(M+m)vB2
解得:vB=m/s
物块丙在B位置受力F支-FN-(M+m)g=(M+m)
BC两处弹簧弹力大小相等,
解得:F支=90N
根据牛顿第三定律可知,丙在圆弧轨道B点位置对轨道的压力为90N.
(3)物块甲乙在B处碰撞,根据动量守恒Mv=(M+m)vB
物块甲从A到B过程中,在AB两处弹簧的弹性势能相等,则始末两状态遵循动能定理:
Mv2-
Mv02=Wf
解得:v0=6m/s
答:(1)丙过C点时的速度大小为1m/s;
(2)丙在圆弧轨道B点位置对轨道的压力为90N;
(3)物块甲在A点的初速度为6m/s.
解析
解:(1)物块丙在C位置受力:(M+m)g-FN=(M+m)
又FN=kx,x=0.2m,
得:FN=10N
解得:vc=1m/s
(2)物块丙从B到C,弹簧的弹性势能不变,物块丙机械能守恒
(M+m)vc2+2(M+m)gR=
(M+m)vB2
解得:vB=m/s
物块丙在B位置受力F支-FN-(M+m)g=(M+m)
BC两处弹簧弹力大小相等,
解得:F支=90N
根据牛顿第三定律可知,丙在圆弧轨道B点位置对轨道的压力为90N.
(3)物块甲乙在B处碰撞,根据动量守恒Mv=(M+m)vB
物块甲从A到B过程中,在AB两处弹簧的弹性势能相等,则始末两状态遵循动能定理:
Mv2-
Mv02=Wf
解得:v0=6m/s
答:(1)丙过C点时的速度大小为1m/s;
(2)丙在圆弧轨道B点位置对轨道的压力为90N;
(3)物块甲在A点的初速度为6m/s.
在光滑的冰面上放置一个截面圆弧为四分之一圆的半径足够大的光滑自由曲面体,一个坐在冰车上的小孩手扶一小球静止在冰面上.已知小孩和冰车的总质量为m1=4kg,小球的质量为m2=2kg,曲面体的质量为m3=6kg.某时刻小孩将小球以v0=4m/s的速度向曲面体推出(如图所示).
(ⅰ)求小球在圆弧面上能上升的最大高度;
(ⅱ)小孩将球推出后能否再接到小球?
正确答案
解:
(ⅰ)小球在曲面上运动到最大高度时两者共速,设该共同速度为v,小球与曲面组成的系统动量守恒,机械能守恒:
以初速度方向为正方向,由动量守恒可得:
m2v0=(m2+m3)v
由机械能守恒定律可得;
m2v02=
(m2+m3)v2+m2gh
联立可解得:h=0.6m
(ⅱ)小孩推球的过程中动量守恒,即:
0=m2v0-m1v1
解得;v1=2m/s;
对于球和曲面,根据动量守恒定律和机械能守恒定律有:
m2v0=-m2v2+m3v3
m2v02=
m2v22+
m3v32
可解得:v2=2m/s;
因v2=v1;所以小孩再不能接住小球
答:(ⅰ)小球在圆弧面上能上升的最大高度为0.6m;(ⅱ)小孩将球推出后不能再接到小球.
解析
解:
(ⅰ)小球在曲面上运动到最大高度时两者共速,设该共同速度为v,小球与曲面组成的系统动量守恒,机械能守恒:
以初速度方向为正方向,由动量守恒可得:
m2v0=(m2+m3)v
由机械能守恒定律可得;
m2v02=
(m2+m3)v2+m2gh
联立可解得:h=0.6m
(ⅱ)小孩推球的过程中动量守恒,即:
0=m2v0-m1v1
解得;v1=2m/s;
对于球和曲面,根据动量守恒定律和机械能守恒定律有:
m2v0=-m2v2+m3v3
m2v02=
m2v22+
m3v32
可解得:v2=2m/s;
因v2=v1;所以小孩再不能接住小球
答:(ⅰ)小球在圆弧面上能上升的最大高度为0.6m;(ⅱ)小孩将球推出后不能再接到小球.
质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间,如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,井与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为( )
正确答案
解析
解:由于箱子M放在光滑的水平面上,则由箱子和小物块组成的整体动量始终是守恒的,直到箱子和小物块的速度相同时,小物块不再相对滑动,有mv=(m+M)v1
系统损失的动能是因为摩擦力做负功
△Ek=-Wf=μmg×NL==
选项BD正确,AC错误.
故选:BD.
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