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题型:填空题
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填空题

如图所示,质量为2m的平板小车在光滑水平面上以速度v向右匀速直线运动,将质量为m、可视为质虑的木块无初速放到平板小车右端,已知木块与平板小车间动摩擦因数为μ,小车足够长,重力加速度为go从木块放到小车上直至木块相对小车静止的过程中,求:

(i)经历的时间t;

(ii)小车在水平面上移动的距离.

正确答案

解析

解:(i)木块相对小车静止时,二者有共同速度v1,设向右为正方向,在题设过程中由动量守恒定律得:

2mv0=(2m+m)v1

解得:

对木块,由动量定理得:

μmgt=mv1-0

解得:

(ii)小车向右运动的距离:

答:(i)经历的时间t为

(ii)小车在水平面上移动的距离

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题型: 单选题
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单选题

在光滑水平面上的两个小球发生正碰.图为它们碰撞前后的位置图象.小球的质量分别为m1和m2,已知m1=0.1kg.由此可以判断(  )

A碰前m2、m1都运动

B碰后m2和m1运动方向相同

C由动量守恒定律可以算出m2=0.3kg

D碰撞过程中系统损失了0.4J的机械能

正确答案

C

解析

解:A、由s-t(位移时间)图象的斜率得到,碰前m2的位移不随时间而变化,处于静止.m1向速度大小为v1===4m/s,方向只有向右才能与m1相撞,故A错误.

B、由图示图象可知,碰后m2的速度为正方向,说明向右运动,m1的速度为负方向,说明向左运动,两物体运动方向相反,故B错误.

C、由图示图象可知,碰后m2和m1的速度分别为v2′=2m/s,v1′=-2m/s,根据动量守恒定律得,m1v1=m2v2′+m1v1′,代入解得,m2=0.3kg.故C正确.

D、碰撞过程中系统损失的机械能为△E=m1v12-m1v12-m2v22,代入解得,△E=0.594J,故D错误.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•广东月考)某同学研究碰撞问题,设计了如图所示的装置.天花板下用等长轻细线竖直悬挂两弹性小球,球大小可以忽略,细线长度为R,A球质量为m,B球质量为M,其中M=3m,重力加速度为g.现将A球拉至水平位置,保持细线伸直、无张力(如图虚线所示),给A球以竖直向下的初速度,使A、B两球在最低点发生弹性正碰,发现A球刚好能弹回初始的水平位置.求:

①碰撞后瞬间A的速度大小v1

②释放A球时初速度大小v.

正确答案

解:①A碰撞结束到弹回初始位置,根据动能定理得:

得:

②A、B系统碰撞前后瞬间,系统动量守恒,以水平向左为正,则有:mv0=Mv2-mv1

弹性碰撞,故碰撞过程能量守恒:

联立解得:

解得:v0=2v1

从释放到碰撞前瞬间,A球机械能守恒:

解得:

答:①碰撞后瞬间A的速度大小v1

②释放A球时初速度大小v为

解析

解:①A碰撞结束到弹回初始位置,根据动能定理得:

得:

②A、B系统碰撞前后瞬间,系统动量守恒,以水平向左为正,则有:mv0=Mv2-mv1

弹性碰撞,故碰撞过程能量守恒:

联立解得:

解得:v0=2v1

从释放到碰撞前瞬间,A球机械能守恒:

解得:

答:①碰撞后瞬间A的速度大小v1

②释放A球时初速度大小v为

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题型:简答题
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简答题

如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度为B特斯拉,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界.在磁场中A处放一个放射源内装Ra(镭),Ra放出某种射线后衰变成Rn(氡),粒子可向各个方向射出.若A距磁场的左边界MN的距离OA=d 时,从A点沿垂直OA向上射出的质量较小粒子,恰好使放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的该粒子,此时接收器位置距OA直线的距离也为d.由此可以推断出(取原子质量单位用m0表示,电子电量用e表示).

(1)试写出Ra衰变的方程且确定射出的质量较小的粒子在磁场中的轨迹圆半径是多少?

(2)射出的质量较小的粒子的速度为多少?

(3)这一个静止镭核Ra衰变时亏损质量多大?(提示:动量守恒定律在微观领域仍适用,系统增加机械能来自核能释放)

正确答案

解:(1)由质量数与核电荷数守恒可知,

核反应方程式为:Ra→He+Rn,

由题意知,质量较小的粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆弧,

粒子的圆心在坐标原点,则粒子的轨道半径为d;

(2)α粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,

由(1)知,轨道半径为d,由题意知,质量为4m0,电荷量为2e,

由牛顿第二定律得:2ev1B=4m0

解得:v1=

(3)原子核衰变时,动量守恒,由动量守恒定律得:

0=m1v1-m2v2,解得:v2=

衰变后,粒子的总动能Ek=m1v12+m2v22=

由能量转化守恒得,质量亏损△m==

答:(1)衰变的方程为:Ra→He+Rn,

射出的质量较小的粒子在磁场中的轨迹圆半径是d;

(2)射出的质量较小的粒子的速度为

(3)这一个静止镭核Ra衰变时亏损质量为

解析

解:(1)由质量数与核电荷数守恒可知,

核反应方程式为:Ra→He+Rn,

由题意知,质量较小的粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆弧,

粒子的圆心在坐标原点,则粒子的轨道半径为d;

(2)α粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,

由(1)知,轨道半径为d,由题意知,质量为4m0,电荷量为2e,

由牛顿第二定律得:2ev1B=4m0

解得:v1=

(3)原子核衰变时,动量守恒,由动量守恒定律得:

0=m1v1-m2v2,解得:v2=

衰变后,粒子的总动能Ek=m1v12+m2v22=

由能量转化守恒得,质量亏损△m==

答:(1)衰变的方程为:Ra→He+Rn,

射出的质量较小的粒子在磁场中的轨迹圆半径是d;

(2)射出的质量较小的粒子的速度为

(3)这一个静止镭核Ra衰变时亏损质量为

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,材料不同,但是质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是6m/s,B球的速度是-2m/s,不久A、B两球发生了对心碰撞.对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的哪一种猜测结果一定无法实现(  )

AvA′=-2m/s,vB′=6m/s

BvA′=2m/s,vB′=2m/s

CvA′=1m/s,vB′=3m/s

DvA′=-3m/s,vB′=7m/s

正确答案

D

解析

解:设每个球的质量均为m,碰前系统总动量P=mAvA+mBvB=4m,碰前的总机械能E=mAvA2+mBvB2=20m;

A、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=20m,动量守恒,机械能守恒,故A可能实现;

B、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=4m,动量守恒,机械能不增加,故B可能实现;

C、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=5m,动量守恒,机械能不增加,故C可能实现;

D、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=29m,动量守恒,机械能增加,违反能量守恒定律,故D不可能实现;

故选D.

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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