- 动量守恒定律
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小孩和大人一起在水平冰面上以3m/s的速度向右匀速滑行,两人突然互推了一下,结果小孩以2m/s的速度向左滑行.已知小孩的质量为30kg,大人的质量为60kg,则互推后大人的速度变为______(填选项前的编号)
①2.5m/s
②3.5m/s
③4.5m/s
④5.5m/s.
正确答案
④
解析
解:取向右方向为正方向.根据动量守恒定律得:
(m大+m小)v0=-m小v小+m大v大
得,v大==
=5.5m/s.
故答案为:④.
如图所示,质量为2m,长为L的木块置于光滑水平台面上,质量为m的子弹以初速度v0水平向右射向木块,穿过木块的过程中受到木块的恒定阻力为f=
的作用,试问子弹能否穿过木块?若能穿过求出子弹穿过木块后的速度;若不能穿过,求出子弹打入木块后的速度.
正确答案
解:假设子弹不能穿过木块,子弹与木块组成的系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(2m+m)v,
由能量守恒定律得:mv02=
(2m+m)v2+fs,
解得:s=L>L,假设错误,子弹穿出木块,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=mv1+2mv,
由能量守恒定律得:mv02=
mv12+
•2mv2+fL,
解得:v1=v0,v=
v0,(v1=
v0,v=
v0,木块速度大于子弹速度,不符合实际情况,舍去);
答:子弹能穿过木块,子弹穿过木块后的速度为v0.
解析
解:假设子弹不能穿过木块,子弹与木块组成的系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(2m+m)v,
由能量守恒定律得:mv02=
(2m+m)v2+fs,
解得:s=L>L,假设错误,子弹穿出木块,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=mv1+2mv,
由能量守恒定律得:mv02=
mv12+
•2mv2+fL,
解得:v1=v0,v=
v0,(v1=
v0,v=
v0,木块速度大于子弹速度,不符合实际情况,舍去);
答:子弹能穿过木块,子弹穿过木块后的速度为v0.
火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体,喷出气体相对地面的速度为v=1000m/s,设火箭质量M=300kg,发动机每秒喷出20次,在不考虑地球引力及空气阻力的情况下,求火箭发动机1s末的速度大小.
正确答案
解:1s末发动机喷出20次,共喷出的气体质量为m=20×0.2kg=4kg,设火箭的总质量为M,则M=300kg
根据动量守恒定律得:(M-m)V-mv=0
则得火箭1s末的速度大小为V==
m/s=13.5m/s
答:火箭1s末的速度大小为13.5m/s.
解析
解:1s末发动机喷出20次,共喷出的气体质量为m=20×0.2kg=4kg,设火箭的总质量为M,则M=300kg
根据动量守恒定律得:(M-m)V-mv=0
则得火箭1s末的速度大小为V==
m/s=13.5m/s
答:火箭1s末的速度大小为13.5m/s.
半径相等的两个小球甲和乙,在光滑水平面上沿同一直线相向运动.若甲球的质量大于乙球的质量,碰撞前两球的动能相等,则碰撞后两球的运动状态不可能是( )
正确答案
解析
解:A、物体的动量:p=,由题意知:EK甲=EK乙,m甲>m乙,则p甲>p乙.甲乙相向运动,故甲乙碰撞后总动量沿甲原来的方向,碰撞后甲的速度为零或继续沿原来的方向运动,乙必弹回.所以乙的速度不可能为零,故A正确.
B、因为乙必弹回,故速度不为零,故B错误
C、碰撞过程系统动量守恒,碰撞前系统总动量不为零,由动量守恒定律可知,碰撞后系统总动量不为零,因此碰撞后两球的速度可能均不为零,故C正确;
D、由A的分析可知,碰撞后系统总动量沿甲的初动量方向,甲不可能反向,故D错误;
本题选错误的,故选:BD.
光滑的水平面上,有两个形状相同、质量不同的物体A、B,若物体A以速度vA=4m/s与静止的B物体发生无能量损失的碰撞,则碰后B物体的速度不可能为( )
正确答案
解析
解:根据动量守恒和机械能守恒,得
mAvA=mAvA′+mBvB′
=
+
联立解得:vB′==
m/s
可见,碰后B物体的速度vB′<8m/s.
由于质量不同,vB′≠4m/s.故ABD正确.
故选ABD
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