- 动量守恒定律
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开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
如图所示,将带电量Q=0.3C、质量m′=0.3kg的滑块放在小车的绝缘板的右端,小车的质量M=0.5kg,滑块与绝缘板间动摩擦因数μ=0.4,小车的绝缘板足够长,它们所在的空间存在着磁感应强度B=20T的水平方向的匀强磁场.开始时小车静止在光滑水平面上,一摆长 L=1.25m、摆球质量 m=0.15kg的摆从水平位置由静止释放,摆到最低点时与小车相撞,如图所示,碰撞后摆球恰好静止,g=10m/s2,求:
(1)与车碰撞前摆球到达最低点时对绳子的拉力;
(2)球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能△E;
(3)碰撞后小车的最终速度.
正确答案
解:(1)小球向下摆动过程,只有重力做功,其机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgL=mv2,
解得:v==
=5m/s.
在最低点,由牛顿第二定律得:F-mg=m,
代入数据解得:F=4.5N;
(2)摆球与小车碰撞过程中的过程中,两者组成的系统动量守恒定律,以摆球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv=Mv1+0,
代入数据解得:v1=1.5m/s,
摆球与小车碰撞过程中系统损失的机械能为:
△E=mv2-
Mv12,
代入数据解得:△E=1.31J;
(3)假设m′最终能与M一起运动,由动量守恒定律得:Mv1=(M+m′)v2,代入数据解得:
v2=0.9375m/s,
m′受到的向上洛仑兹力为:
f=BQv2=20×0.3×0.9375=5.625N>m′g=1.5N,所以m′在还未到v2=3m/s时已与M分开了.
对物块:Qv3B=m′g,
代入数据解得:v3=0.5m/s,
物块与车组成的系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:
Mv1=Mv2′+m′v3
代入数据解得:v2′=1.2m/s,方向水平向右.
答:(1)与车碰撞前摆球到达最低点时对绳子的拉力为4.5N;
(2)球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能△E为1.31J;
(3)碰撞后小车的最终速度为1.2m/s,方向水平向右.
解析
解:(1)小球向下摆动过程,只有重力做功,其机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgL=mv2,
解得:v==
=5m/s.
在最低点,由牛顿第二定律得:F-mg=m,
代入数据解得:F=4.5N;
(2)摆球与小车碰撞过程中的过程中,两者组成的系统动量守恒定律,以摆球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv=Mv1+0,
代入数据解得:v1=1.5m/s,
摆球与小车碰撞过程中系统损失的机械能为:
△E=mv2-
Mv12,
代入数据解得:△E=1.31J;
(3)假设m′最终能与M一起运动,由动量守恒定律得:Mv1=(M+m′)v2,代入数据解得:
v2=0.9375m/s,
m′受到的向上洛仑兹力为:
f=BQv2=20×0.3×0.9375=5.625N>m′g=1.5N,所以m′在还未到v2=3m/s时已与M分开了.
对物块:Qv3B=m′g,
代入数据解得:v3=0.5m/s,
物块与车组成的系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:
Mv1=Mv2′+m′v3
代入数据解得:v2′=1.2m/s,方向水平向右.
答:(1)与车碰撞前摆球到达最低点时对绳子的拉力为4.5N;
(2)球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能△E为1.31J;
(3)碰撞后小车的最终速度为1.2m/s,方向水平向右.
如图所示,位于光滑水平面上的小滑块P和Q都可视作质点,质量相等.Q与轻质弹簧相连.设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞.在整个过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )
正确答案
解析
解:在整个过程中,弹簧具有最大弹性势能时,P和Q的速度相同.
根据动量守恒定律
mv0=2mv.
根据机械能守恒定律,有
故最大弹性势能等于P的初动能的.
故选:B.
如图所示,质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,A靠紧竖直墙.用水平力F将B向左压,使弹簧被压缩一定长度,静止后弹簧储存的弹性势能为E.这时突然撤去F,关于A、B和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、撤去F后,A离开竖直墙前,墙对A有向右的弹力,系统受到的合外力不为零,系统的动量不守恒,在这个过程中,只有弹簧的弹力对B做功,系统的机械能守恒,故A错误,B正确;
C、撤去F后,A离开竖直墙后,当两物体速度相同时,弹簧伸长最长或压缩最短,弹性势能最大.设两物体相同速度为v,A离开墙时,B的速度为v0,以向右为正方向,由动量守恒守恒定律得:2mv0=3mv,
由能量守恒定律得:E=•3mv2+EP,又E=
mv02,联立得到,弹簧的弹性势能最大值为EP=
,故C错误,D正确.
故选:BD.
如图所示,一辆质量为M的小车以速度v1在光滑水平面上运动,一质量为m、速度为v2的物体以俯角为θ的方向落到车上并埋在车里的砂中,此时小车的速度为______.
正确答案
解析
解:小车与物体组成的系统在水平方向动量守恒,
以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得:
Mv1+mv2cosθ=(m+M)v,解得:v=;
故答案为:.
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