- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,光滑水平面轨道上有三个木块,A、B、C,质量分别为mA=mc=2m,mB=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧 (弹簧与滑块不栓接).开始时A、B以共同速度v0运动,C静止.某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同.
求:(1)B与C碰撞前B的速度;
(2)绳断前弹簧的弹性势能.
正确答案
解:(1)设共同速度为v,球A和B分开后,B的速度为vB,绳子断裂过程A、B系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:(mA+mB)v0=mAv+mBvB,mBvB=(mA+mB)v,
解得,B和C碰撞前B的速度为:vB=v0.
(2)由能量守恒定律得:EP=•2mv2+
mvB2-
•3mv02,解得:EP=
;
答:(1)B与C碰撞前B的速度v0;
(2)绳断前弹簧的弹性势能为.
解析
解:(1)设共同速度为v,球A和B分开后,B的速度为vB,绳子断裂过程A、B系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:(mA+mB)v0=mAv+mBvB,mBvB=(mA+mB)v,
解得,B和C碰撞前B的速度为:vB=v0.
(2)由能量守恒定律得:EP=•2mv2+
mvB2-
•3mv02,解得:EP=
;
答:(1)B与C碰撞前B的速度v0;
(2)绳断前弹簧的弹性势能为.
如图所示,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自已刚好能回到高处A.求男演员落地点C 与O 点的水平距离s.已知男演员质量m1,和女演员质量m2之比
=2,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C 点比O 点低5R.
正确答案
解:两演员一起从从A点摆到B点,只有重力做功,机械能守恒定律,设总质量为m,则
mgR=mv2 ①
女演员刚好能回到高处,机械能依然守恒
m2gR=m2v12 ②
女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒
(m1+m2)v=-m2v1+m1v2 ③
根据题意
=2 ④
有以上四式解得
v2=2
接下来男演员做平抛运动
由4R=gt2,得t=
因而
s=v2t=8R;
即男演员落地点C 与O 点的水平距离s为8R.
解析
解:两演员一起从从A点摆到B点,只有重力做功,机械能守恒定律,设总质量为m,则
mgR=mv2 ①
女演员刚好能回到高处,机械能依然守恒
m2gR=m2v12 ②
女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒
(m1+m2)v=-m2v1+m1v2 ③
根据题意
=2 ④
有以上四式解得
v2=2
接下来男演员做平抛运动
由4R=gt2,得t=
因而
s=v2t=8R;
即男演员落地点C 与O 点的水平距离s为8R.
如图所示,质量为m的木块放在质量为M的长木块中央,木块与长木板间的动摩擦因数为μ,木块和长木块一起放在光滑水平面上,并以速度v向右运动.要使木块和长木板都停下来,可以在木板上作用一时间极短的水平冲量.试求:
(1)木板受到冲量瞬间获得的速度的大小和方向如何?
(2)此水平冲量的大小和方向如何?
(3)要使木块不从长木板上掉下来,长木板的长度要满足什么条件才行?
正确答案
解:(1)木板受到冲量瞬间获得的速度方向应向左,设大小为v1,
以向右为正方向,根据动量守恒定律有:mv-Mv1=0,解得:v1=;
(2)设此水平冲量的大小为I,根据动量定理有:I=Mv1-(-Mv)=(M+m)v,方向水平向左.
(3)设木块不从长木板上掉下来,长木板的最小长度为L,
根据能量守恒定律得:μmg=
Mv12+
mv2,解得:L=
,
要使木块不从长木板上掉下来,长木板的长度要满足什么条件是:L≥;
答:(1)木板受到冲量瞬间获得的速度的大小为,方向:水平向左;
(2)此水平冲量的大小为:(M+m)v,方向:水平向左;
(3)要使木块不从长木板上掉下来,长木板的长度要满足的条件是:L≥.
解析
解:(1)木板受到冲量瞬间获得的速度方向应向左,设大小为v1,
以向右为正方向,根据动量守恒定律有:mv-Mv1=0,解得:v1=;
(2)设此水平冲量的大小为I,根据动量定理有:I=Mv1-(-Mv)=(M+m)v,方向水平向左.
(3)设木块不从长木板上掉下来,长木板的最小长度为L,
根据能量守恒定律得:μmg=
Mv12+
mv2,解得:L=
,
要使木块不从长木板上掉下来,长木板的长度要满足什么条件是:L≥;
答:(1)木板受到冲量瞬间获得的速度的大小为,方向:水平向左;
(2)此水平冲量的大小为:(M+m)v,方向:水平向左;
(3)要使木块不从长木板上掉下来,长木板的长度要满足的条件是:L≥.
质量为M的大炮,沿水平方向发射一颗质量为m的炮弹,在炮身固定不动和可以自由反冲两种情况下,炮弹的速度之比为( )
正确答案
解析
解:设在炮身固定不动和可以自由反冲两种情况下,炮弹的速度分别为v1和v2.
在炮身可以自由反冲的情况下,炮身反冲的速度大小为v3.取炮弹的速度方向为正方向,根据动量守恒得:
0=mv2-Mv3.
又根据能量守恒得:=
+
联立以上两式解得:v1:v2=:1
故选:D
如图所示,滑块Q右侧面是半径为1m的四分之一圆周长的光滑表面,其底端B水平,质量为5kg.另一可视为质点的小滑块P,质量为1kg,它以v0=12m/s的速度从Q底端B处滑入,水平面光滑,则当P滑到Q的顶端A时,滑块Q的速度vQ=______;滑块P的动能Ek=______.(取g=10m/s2)
正确答案
2m/s
52J
解析
解:对滑块P和Q组成的系统,根据水平方向的动量守恒得:
mPv0=(mP+mQ)vQ
得:vQ==
m/s=2m/s
根据系统的机械能守恒定律得:
=Ek+
+mPgR;
得:Ek=-
-mPgR=
-
-1×10×1=52J
故答案为:2 m/s,52J.
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