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题型:简答题
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简答题

光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“”型滑板,(平面部分足够长),质量为4m,距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m,电量为+q的大小不计的小物体,物体与板面的摩擦不计,整个装置处于场强为E的匀强电场中,初始时刻,滑板与物体都静止,试求:

(1)从小物体释放到第一次与滑板A壁碰撞所需时间t及碰撞前小物体速度v1的大小

(2)若小物体第一次与A壁碰后反弹(碰撞过程时间极短),且速度的大小为碰前的(相对水平面),则碰撞后滑板的速度v多大?

(3)物体从静止开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为多大?(碰撞时间可忽略)

正确答案

解:(1)对物体,根据动能定理,有qEL1=mv12,得 v1=

(2)物体与滑板碰撞前后动量守恒,设物体第一次与滑板碰后的速度为v1′;滑板的速度为v,则

mv1=mv1′+4mv.

若v1′=v1,则v=v1,因为v1′>v,不符合实际,

故应取v1′=-v1,则v=v1=

在物体第一次与A壁碰后到第二次与A壁碰前,物体做匀变速运动,滑板做匀速运动,在这段时间内,两者相对于水平面的位移相同.

(v2+v1′)t=v•t,

即v2=v1=

(3)对整个过程运用动能定理得;

电场力做功W=mv12+(mv22-mv12)=qEL1

答:(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度为

(2)碰撞后滑板的速度为

(3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做的功为qEL1

解析

解:(1)对物体,根据动能定理,有qEL1=mv12,得 v1=

(2)物体与滑板碰撞前后动量守恒,设物体第一次与滑板碰后的速度为v1′;滑板的速度为v,则

mv1=mv1′+4mv.

若v1′=v1,则v=v1,因为v1′>v,不符合实际,

故应取v1′=-v1,则v=v1=

在物体第一次与A壁碰后到第二次与A壁碰前,物体做匀变速运动,滑板做匀速运动,在这段时间内,两者相对于水平面的位移相同.

(v2+v1′)t=v•t,

即v2=v1=

(3)对整个过程运用动能定理得;

电场力做功W=mv12+(mv22-mv12)=qEL1

答:(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度为

(2)碰撞后滑板的速度为

(3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做的功为qEL1

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简答题

如图所示;“∪”型刚性容器质量M=2kg,静止在光滑水平地面上,将一质量m=0.5kg,初速度v0=5m/s,且方向水平向右的钢块放在容器中间,让二者发生相对滑动.已知钢块与容器底部接触面粗糙,取μ=0.1,重力加速度g=10m/s2,容器内壁间距L=1m,钢块与容器壁多次弹性碰撞后恰好回到容器正中间,并与容器相对静止,求:

①整个过程中系统损失的机械能;

②整个过程中钢块与容器碰撞次数.

正确答案

解:(1)设钢块与容器的共同速度为v,根据动量守恒得:

mv0=(M+m)v

解得:v=

根据能量守恒得系统损失的机械能为:△E=m-(M+m)v2

解得:△E===5J

(2)根据功能关系得:

△E=μmg•S相对=μmg•NL

解得:N===10次

答:①整个过程中系统损失的机械能是5J;

②整个过程中钢块与容器碰撞次数是10次.

解析

解:(1)设钢块与容器的共同速度为v,根据动量守恒得:

mv0=(M+m)v

解得:v=

根据能量守恒得系统损失的机械能为:△E=m-(M+m)v2

解得:△E===5J

(2)根据功能关系得:

△E=μmg•S相对=μmg•NL

解得:N===10次

答:①整个过程中系统损失的机械能是5J;

②整个过程中钢块与容器碰撞次数是10次.

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简答题

在光滑的水平面上有一质量为2m的盒子,盒子正中间有一质量为m的物体,如图所示,物体与盒底间的动摩擦因数为μ.开始时盒子静止,物体以水平初速度v0向右运动,当它刚要与盒子右壁相碰时,速度减为,物体与盒子右壁相碰后即粘在右壁上,求:

(1)物体在盒内滑行的时间;

(2)物体与盒子碰后的速度;

(3)物体与盒子碰撞过程中损失的机械能.

正确答案

解:(1)设m在盒内滑行的时间为t,对m滑行过程应用动量定理:

解得:

(2)设碰后速度为v,物体与盒子组成的系统合外力为0,设向右为正方向,由动量守恒:

mv0=(m+2m)v

解得:v=

(3)设盒子在碰前的速度为v1,对盒子与物块应用动量守恒定律:

mv0=m+2mv1

解得:v1=

碰前盒子与物块的机械能:E1=m(2+•2m•v12=mv02

碰后盒子与物块的机械能:E2=(m+2m)v2=mv02

物体与盒子碰撞过程中损失的机械能:△E=E1-E2=mv02

答:(1)物体在盒内滑行的时间为

(2)物体与盒子碰后的速度为

(3)物体与盒子碰撞过程中损失的机械能mv02

解析

解:(1)设m在盒内滑行的时间为t,对m滑行过程应用动量定理:

解得:

(2)设碰后速度为v,物体与盒子组成的系统合外力为0,设向右为正方向,由动量守恒:

mv0=(m+2m)v

解得:v=

(3)设盒子在碰前的速度为v1,对盒子与物块应用动量守恒定律:

mv0=m+2mv1

解得:v1=

碰前盒子与物块的机械能:E1=m(2+•2m•v12=mv02

碰后盒子与物块的机械能:E2=(m+2m)v2=mv02

物体与盒子碰撞过程中损失的机械能:△E=E1-E2=mv02

答:(1)物体在盒内滑行的时间为

(2)物体与盒子碰后的速度为

(3)物体与盒子碰撞过程中损失的机械能mv02

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简答题

如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求:

(1)木块A的最大速度;

(2)弹簧压缩到最短时A、B的速度;

(3)弹簧被压缩后的最大弹性势能.

正确答案

解:(1)子弹打入木块A的瞬间,子弹与A组成的系统在水平方向动量守恒,子弹打入木块A,子弹和A的共同速度为v1,选择初速度方向为正方向,由动量守恒有:

mv0=Mv1

解得:v1=

(2)弹簧被压缩到最短时三者共同速度为v2,选择初速度方向为正方向,根据系统动量守恒有:

mv0=(2M+m)v2

v2=

(3)弹簧压缩最短时,弹性势能最大,因此根据功能关系有:

=

答:(1)木块A的最大速度为

(2)弹簧压缩到最短时A、B的速度为:

(3)弹簧被压缩后的最大弹性势能为:

解析

解:(1)子弹打入木块A的瞬间,子弹与A组成的系统在水平方向动量守恒,子弹打入木块A,子弹和A的共同速度为v1,选择初速度方向为正方向,由动量守恒有:

mv0=Mv1

解得:v1=

(2)弹簧被压缩到最短时三者共同速度为v2,选择初速度方向为正方向,根据系统动量守恒有:

mv0=(2M+m)v2

v2=

(3)弹簧压缩最短时,弹性势能最大,因此根据功能关系有:

=

答:(1)木块A的最大速度为

(2)弹簧压缩到最短时A、B的速度为:

(3)弹簧被压缩后的最大弹性势能为:

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简答题

一个稳定的原子核质量为M,处于静止状态,它放出一个质量为m的粒子后,做反冲运动,已知放出的粒子的速度为v0,则反冲核速度为多少?

正确答案

解:放出质量为m的粒子后,剩余质量为M-m,该过程动量守恒,有:

mv0=(M-m)v.

则反冲核速度为:

答:反冲核速度为

解析

解:放出质量为m的粒子后,剩余质量为M-m,该过程动量守恒,有:

mv0=(M-m)v.

则反冲核速度为:

答:反冲核速度为

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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