- 动量守恒定律
- 共5880题
如图,LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道,MN水平且足够长,LM下端与MN相切.质量为m的带正电小球B静止在水平轨道上,质量为2m的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放,在A球进入水平轨道之前,由于A、B两球相距较远,相互作用力可认为是零,A球进入水平轨道后,A、B两球间相互作用视为静电作用.带电小球均可视为质点.已知A、B两球始终没有接触.重力加速度为g.求:
(1)A、B两球相距最近时,A球的速度v;
(2)A、B两球最终的速度vA、vB的大小.
正确答案
解:(1)A球下滑过程,由机械能守恒定律得:
2mgh=•2mv02,
解得:v0=,
两球相互作用过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,两球距离最近时速度相等,由动量守恒定律得:
2mv0=(2m+m)v,
解得:v=;
(2)两球在静电斥力作用下要相互远离,在该过程中系统动量守恒,能量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2mv0=2mvA+mvB,
由能量守恒定律得:
•2mv02=
•2mvA2+
mvB2,
解得:vA=,vB=
;
答:(1)A、B两球相距最近时,A球的速度v=;
(2)A、B两球最终的速度大小:vA=,vB=
.
解析
解:(1)A球下滑过程,由机械能守恒定律得:
2mgh=•2mv02,
解得:v0=,
两球相互作用过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,两球距离最近时速度相等,由动量守恒定律得:
2mv0=(2m+m)v,
解得:v=;
(2)两球在静电斥力作用下要相互远离,在该过程中系统动量守恒,能量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2mv0=2mvA+mvB,
由能量守恒定律得:
•2mv02=
•2mvA2+
mvB2,
解得:vA=,vB=
;
答:(1)A、B两球相距最近时,A球的速度v=;
(2)A、B两球最终的速度大小:vA=,vB=
.
(2016春•安徽月考)如图所示,静止放在光滑的水平面上的甲、乙两物块,甲质量m1=0.1kg,乙质量m2=0.3kg.物块之间系一细绳并夹着一被压缩的轻弹簧,弹簧与两物块均不拴接.现将细绳剪断,两物块被弹簧弹开,弹簧与两物块脱离并被取走,甲物块以v1=3m/s的速度向右匀速运动,运动一段时间后与竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹回来后与乙物块粘连在一起.求:
(ⅰ)两物块被弹开时乙物块的速度;
(ⅱ)整个过程中系统损失的机械能.
正确答案
解:(1)弹簧将它们弹开的过程中系统的动量守恒,线圈向右为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1+m2v2=0
代入数据解得:v2=-1m/s,负号表示乙的速度方向向左;
(2)由于甲与竖直墙壁发生碰撞的过程中是弹性碰撞,所以没有能量的损失,所以甲被反弹后的速度大小仍然是3m/s,方向向左,即v3=-3m/s.
甲与乙碰撞的过程中满足:m1v3+m2v2=(m1+m2)v
代入数据解得:v=-1.5m/s,负号表示方向向左
整个过程中系统损失的机械能:
代入数据解得:△E=0.15J
答:(ⅰ)两物块被弹开时乙物块的速度大小是1m/s,方向向左;
(ⅱ)整个过程中系统损失的机械能是0.15J.
解析
解:(1)弹簧将它们弹开的过程中系统的动量守恒,线圈向右为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1+m2v2=0
代入数据解得:v2=-1m/s,负号表示乙的速度方向向左;
(2)由于甲与竖直墙壁发生碰撞的过程中是弹性碰撞,所以没有能量的损失,所以甲被反弹后的速度大小仍然是3m/s,方向向左,即v3=-3m/s.
甲与乙碰撞的过程中满足:m1v3+m2v2=(m1+m2)v
代入数据解得:v=-1.5m/s,负号表示方向向左
整个过程中系统损失的机械能:
代入数据解得:△E=0.15J
答:(ⅰ)两物块被弹开时乙物块的速度大小是1m/s,方向向左;
(ⅱ)整个过程中系统损失的机械能是0.15J.
如图所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上且弹簧处于原长状态,质量为m的子弹以初速度v0快速击中木块而未穿出,则:
(1)击中木块瞬间二者的共同速度为多大?
(2)弹簧储存的最大弹性势能为多大?
(3)从子弹接触木块到弹簧压缩最短的过程中墙壁给弹簧的冲量是多少?
正确答案
解:(1)由于从子弹打入到与物块相对静止,时间非常短,弹簧未发生形变,且此过程中地面对物块摩擦力远小于内力(子弹与物块间作用力),故可认为此过程动量守恒,设向右为正方向:
mv0=(m+M)v ①
解得:v=v0
(2)m、M组成的系统一起压缩弹簧直到动能减小为零,此时弹簧的弹性势能最大,根据能量的转化与守恒:
EP=(m+M)v2 ②
解得:EP=
(3)取向右为正,对系统由动量定理:I=0-mv0
得:I=-mv0 方向向左
答:(1)击中木块瞬间二者的共同速度为v=v0;
(2)弹簧储存的最大弹性势能为EP=;
(3)从子弹接触木块到弹簧压缩最短的过程中墙壁给弹簧的冲量是mv0,方向向左.
解析
解:(1)由于从子弹打入到与物块相对静止,时间非常短,弹簧未发生形变,且此过程中地面对物块摩擦力远小于内力(子弹与物块间作用力),故可认为此过程动量守恒,设向右为正方向:
mv0=(m+M)v ①
解得:v=v0
(2)m、M组成的系统一起压缩弹簧直到动能减小为零,此时弹簧的弹性势能最大,根据能量的转化与守恒:
EP=(m+M)v2 ②
解得:EP=
(3)取向右为正,对系统由动量定理:I=0-mv0
得:I=-mv0 方向向左
答:(1)击中木块瞬间二者的共同速度为v=v0;
(2)弹簧储存的最大弹性势能为EP=;
(3)从子弹接触木块到弹簧压缩最短的过程中墙壁给弹簧的冲量是mv0,方向向左.
如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以V0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞,B、C的上表面相平且B、C不粘连,A 滑上C后恰好能到达C板的最右端,已知A、B、C质量均相等,且为m,木板C长为L,求:
(1)A物体的最终速度;
(2)A、C 之间的摩擦力f;
(3)A在木板C上滑行的时间t.
正确答案
解:(1)设A、B、C的质量为m,B、C碰撞过程中动量守恒,令B、C碰后的共同速度为v1,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,
解得:v1=,
B、C共速后A以v0的速度滑上C,A滑上C后,B、C脱离A、C相互作用过程中动量守恒,
设最终A、C的共同速度v2,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0+mv1=2mv2,
解得:v2=;
(2、3)在A、C相互作用过程中,根由能量守恒定律得:
fL=m
+
m
-
•2m
,
解得:f=,
此过程中对C,由动量定理得:ft=mv2-mv1,
解得:t=;
答:(1)A物体的最终速度;
(2)A、C 之间的摩擦力;
(3)A在木板C上滑行的时间.
解析
解:(1)设A、B、C的质量为m,B、C碰撞过程中动量守恒,令B、C碰后的共同速度为v1,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,
解得:v1=,
B、C共速后A以v0的速度滑上C,A滑上C后,B、C脱离A、C相互作用过程中动量守恒,
设最终A、C的共同速度v2,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0+mv1=2mv2,
解得:v2=;
(2、3)在A、C相互作用过程中,根由能量守恒定律得:
fL=m
+
m
-
•2m
,
解得:f=,
此过程中对C,由动量定理得:ft=mv2-mv1,
解得:t=;
答:(1)A物体的最终速度;
(2)A、C 之间的摩擦力;
(3)A在木板C上滑行的时间.
(2014春•滦县校级月考)在光滑的水平面上,质量为m的A球以速度V0与质量为5m的静止B球发生对心碰撞,碰后A球的动能变为碰前的,则碰后B球的速度大小可能为( )
正确答案
解析
解:根据碰后A球的动能恰好变为原来的得:
mv′2=
×
mv02,解得:v′=±
v0,
碰撞过程中AB动量守恒,以A的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=mv′+5mvB,
解得:vB=v0或vB=
v0,
故选:AB.
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