- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,一质量M=2kg的足够长的长木板在光滑的水平面上以vo=3m/s的速度向右匀速运动,某时刻一质量m=lkg的物体无初速的放在长木板的右端,物体与木板的动摩擦因数μ=0.5,g=10m/s2,求:
(1)物体相对长板的位移多大?
(2)若在物体无初速放在长木板右端的同时对长木板施加一水平向右的恒力F=7.5N,则在1s内物体的位移为多大?
正确答案
解:(1)设物体与木板的共同速度为v,由动量守恒定
Mv0=(m+M)v ①
设物体相对木板的位移为s,由功能关系得:②
由①②得:
(2)设经过t1时间两物体达到共同速度v1
对物体:μmgt1=mv1③
对木板:Ft1-μmgt1=Mv1-Mv0④
由③④得:
t1时间物体发生的位移s1由动能定理得:
设物体和木块达共同速度后相对静止,由牛顿第二定律<μg,
故物体和木板能保持相对静止
在t2=0.2s内发生物体发生的位移
物体在1s内发生的位移s=s1+s2=2.45m
解析
解:(1)设物体与木板的共同速度为v,由动量守恒定
Mv0=(m+M)v ①
设物体相对木板的位移为s,由功能关系得:②
由①②得:
(2)设经过t1时间两物体达到共同速度v1
对物体:μmgt1=mv1③
对木板:Ft1-μmgt1=Mv1-Mv0④
由③④得:
t1时间物体发生的位移s1由动能定理得:
设物体和木块达共同速度后相对静止,由牛顿第二定律<μg,
故物体和木板能保持相对静止
在t2=0.2s内发生物体发生的位移
物体在1s内发生的位移s=s1+s2=2.45m
(2015秋•河北月考)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,其中A质量为mA=3m、C质量为mC=2m,开始时B、C均静止,A以初速度v0向右运动,A与B发生弹性碰撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变.求B的质量及B与C碰撞前B的速度大小.
正确答案
解:A与B碰撞过程动量守恒,动能守恒,设B的质量为mB,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
3mv0=3mvA+mBvB,
弹性碰撞机械能守恒,由机械能守恒定律得:
,
B、C碰撞后与A的速度相同,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mBvB=(mB+2m)vA,
解得:;
答:B的质量为m,B与C碰撞前B的速度大小为v0.
解析
解:A与B碰撞过程动量守恒,动能守恒,设B的质量为mB,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
3mv0=3mvA+mBvB,
弹性碰撞机械能守恒,由机械能守恒定律得:
,
B、C碰撞后与A的速度相同,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mBvB=(mB+2m)vA,
解得:;
答:B的质量为m,B与C碰撞前B的速度大小为v0.
在光滑水平面上有A、B两球,其动量大小分别为10kg•m/s与15kg•m/s,方向均为向东,A球在B球后,当A球追上B球,两球相碰以后,取向东方向为正,A、B两球的动量可能分别为( )
正确答案
解析
解:由题意A、B两球动量分别为10kg•m/s与15kg•m/s,且A球能追上B球并发生碰撞可知,A球的初速度大于B球的初速度,则知A球的质量小于B球的质量,碰撞前的总动量为25kg•m/s,碰撞前系统总动能:EK=+
=
+
=
+
;
A、如果两球动量分别为9kg•m/s、14kg•m/s,则系统动量不守恒,故A错误;
B、如果两球动量分别为8kg•m/s、17kg•m/s,系统动量守恒,碰撞后系统动能:EK′=+
,系统动能不增加,碰撞后A的速度变小、B的动量变大,故B正确;
C、如果碰撞两球动量分别为:0kg•m/s、25kg•m/s,系统动量守恒,系统动能不增加,故C正确;
D、如果两球动量分别为:-10kg•m/s、35kg•m/s,系统动量守恒,但动能增加,故D错误;
故选:BC.
如图所示,两个圆形光滑细管在竖直平面内交叠,组成“8”字形通道,在“8”字形通道底端B处连接一内径相同的粗糙水平直管AB.已知E处距地面的高度h=3.2m,一质量m=1kg的小球a从A点以速度v0=12m/s的速度向右进入直管道,到达B点后沿“8”字形轨道向上运动,到达D点时恰好与轨道无作用力,直接进入DE管(DE管光滑),并与原来静止于E处的质量为M=4kg的小球b发生正碰(ab均可视为质点).已知碰撞后a球沿原路返回,速度大小为碰撞前速度大小的
,而b球从E点水平抛出,其水平射程s=0.8m,(g取10m/s2)
(1)求碰后b球的速度大小?
(2)求“8”字形管道上下两圆的半径r和R.
(3)若小球a在管道AB中运动时所受阻力为定值,请判断a球返回到BA管道中时能否从A端穿出?
正确答案
解:(1)b球离开DE后做平抛运动:
s=vbt
解得 vb=1m/s
故碰后b球的速度大小为:vb=1m/s.
(2)ab碰撞过程,动量守恒,以水平向右为正方向:
Va=3m/s
碰前a在D处恰好与轨道无作用力:
r=0.9m
故上半圆半径r=0.9m,下半圆半径R=0.7m.
(3)小球从B到D,机械能守恒:
解得:
从A到B过程,由动能定理得:
解得:Wf=35.5J
从D到B,机械能守恒有:
解得:<Wf
故,a球返回到BA管道中时,不能从A端穿出.
解析
解:(1)b球离开DE后做平抛运动:
s=vbt
解得 vb=1m/s
故碰后b球的速度大小为:vb=1m/s.
(2)ab碰撞过程,动量守恒,以水平向右为正方向:
Va=3m/s
碰前a在D处恰好与轨道无作用力:
r=0.9m
故上半圆半径r=0.9m,下半圆半径R=0.7m.
(3)小球从B到D,机械能守恒:
解得:
从A到B过程,由动能定理得:
解得:Wf=35.5J
从D到B,机械能守恒有:
解得:<Wf
故,a球返回到BA管道中时,不能从A端穿出.
质量为m的人站在光滑冰面上,靠着墙推一质量为M的木箱,可使木箱获得最大速度为v,如果人不靠墙,站在冰面上用同样的功推木箱,如果m:M=4:5,则木箱获得的最大速度是______.
正确答案
解析
解:设人不靠墙推木箱后,人的速度大小为v,木箱的速度大小为V.根据动能定理得,人靠着墙推质量为M的木箱所做的功为:W=mv2;
人不靠墙时,根据动量守恒定律得:
0=mv+MV…①
又由题mv2+
MV2=W…②
m:M=4:5…③
联立以上三式得:V=
故答案为:
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