- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,在光滑水平面上叠放着质量为mA与mB的物体A和B(设B足够长),A与B间的动摩擦因数为μ,质量为m的小球以水平速度v射向A,以
的速度弹回,则A与B相对静止后的速度为______.
正确答案
解析
解:小球与A碰撞过程,取向右为正方向,对小球和组成的系统由动量守恒定律,有
mv=m(-)+mAvA ①
设和相对静止后的速度为,对与组成的系统由动量守恒定律,有
mAvA=(mA+mB)v′②
由①②得 v′=
故答案为:.
如图所示,间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道,固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直竖直轨道平面.竖直轨道上部套有一金属条bc,bc的电阻为R,质量为2m,可以在轨道上无摩擦滑动,开始时被卡环(图中未画出卡环)卡在竖直轨道上处于静止状态.在bc的正上方高H处,自由落下一质量为m的绝缘物体,物体落到金属条上之前的瞬问,卡环立即释放,两者粘在一起加速下落.设金属条与导轨的摩擦和接触电阻均忽略不计,竖直轨道足够长.
求:
(1)金属条开始下落时的初速度v的大小;
(2)金属条在加速下落过程中,加速度a=时,金属条中电流强度I的大小;
(3)金属条下落h时,恰好达到最大速度,求在这一过程中感应电流产生的热量.
正确答案
解:(1)绝缘体下落过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgH=mv02,
解得物块m自由下落与金属条碰撞时的速度:v0=;
设物体m落到金属条2m上,两者碰撞过程动量守恒,以物体m的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(m+2m)v,
解得金属条下落的速度:v=;
(2)当金属条和物体的加速度达到时,由牛顿第二定律得:
(m+2m)g-BIL=(m+2m)a,
解得:I=;
(3)金属条受到的安培力:
F=BIL=BL=BL
=
,
属条与物体做匀速运动时,速度最大,
由平衡条件得:(m+2m)g=,
金属条的最大速度:vmax=,
金属条下落过程中,由能量守恒定律得:
(m+2m)gh+(m+2m)v2=Q+
(m+2m)vmax2,
解得感应电流产生的热量:Q=3mgh+mgH-
;
答:(1)金属条开始下落时的初速度大小为;
(2)金属条在加速下落过程中,加速度a=时,金属条中电流强度大小为
;
(3)金属条下落h时,恰好达到最大速度,在这一过程中感应电流产生的热量为=3mgh+mgH-
.
解析
解:(1)绝缘体下落过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgH=mv02,
解得物块m自由下落与金属条碰撞时的速度:v0=;
设物体m落到金属条2m上,两者碰撞过程动量守恒,以物体m的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(m+2m)v,
解得金属条下落的速度:v=;
(2)当金属条和物体的加速度达到时,由牛顿第二定律得:
(m+2m)g-BIL=(m+2m)a,
解得:I=;
(3)金属条受到的安培力:
F=BIL=BL=BL
=
,
属条与物体做匀速运动时,速度最大,
由平衡条件得:(m+2m)g=,
金属条的最大速度:vmax=,
金属条下落过程中,由能量守恒定律得:
(m+2m)gh+(m+2m)v2=Q+
(m+2m)vmax2,
解得感应电流产生的热量:Q=3mgh+mgH-
;
答:(1)金属条开始下落时的初速度大小为;
(2)金属条在加速下落过程中,加速度a=时,金属条中电流强度大小为
;
(3)金属条下落h时,恰好达到最大速度,在这一过程中感应电流产生的热量为=3mgh+mgH-
.
如图所示,内表面光滑的半球壳固定在平板小车上,A、C等高.球壳与小车总质量为M,球壳内半径为R,小车置于光滑水平面上.初始时球壳最高点A靠在竖直墙上,现将一质量为m的可视为质点的小球沿球壳内表面由A处自由释放,求小球沿光滑球面上滑的最大高度.
正确答案
解:小球从静止滑到球壳最低点B的过程中,车不动,小球的机械能守恒:mgh=mv
小球从最低点B沿球壳上滑至最高点C的过程中,A小球、球壳、车组成的系统水平方向动量守恒、机械能守恒:
mv1=(m+M)v2
mv
=
+mgh
解得:h=R
答:小球沿光滑球面上滑的最大高度为R.
解析
解:小球从静止滑到球壳最低点B的过程中,车不动,小球的机械能守恒:mgh=mv
小球从最低点B沿球壳上滑至最高点C的过程中,A小球、球壳、车组成的系统水平方向动量守恒、机械能守恒:
mv1=(m+M)v2
mv
=
+mgh
解得:h=R
答:小球沿光滑球面上滑的最大高度为R.
如图所示,一颗质量为m的子弹以v0的水平速度射入放在光滑水平面上的质量为M的木块,并留在其中,木块通过轻质弹簧与固定墙壁相连,若子弹对木块打击时间极短,则子弹射入木块后的瞬间,二者的共同的速度为______,此后,弹簧所具有的最大弹性势能是______.
正确答案
解析
解:根据动量守恒定律得,mv0=(M+m)v,解得共同速度v=.
根据能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能=
.
故答案为:,
.
质量分别为m1和m2的两个物体(m1>m2),在光滑的水平面上沿同方向运动,具有相同的初动能.将与初始的运动方向相同的水平力F分别作用在这两个物体上,经过相同的时间后,两个物体的动量和动能的大小分别为p1、p2和E1、E2,比较它们的大小,有( )
正确答案
解析
解:动能,动量P=mv,则P=
,因为初动能相等,m1>m2,则初状态的动量P01>P02.
根据动量定理得,作用力相等,作用时间相等,则动量的变化量相等,所以P1>P2.
根据牛顿第二定律,m1>m2,则a1<a2,初动能相等,所以初速度v1<v2,根据x=,知x1<x2
根据动能定理知m1动能的变化量小,所以E1<E2.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
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