- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上,质量为2m的工人站在小车上用力向右迅速推出木箱后,木箱相对于冰面运动的速度大小为v,木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹后被工人接住,求整个过程中工人对木箱做的功.
正确答案
解:规定向左为正方向,由动量守恒定律可得:
推出木箱的过程中,(m+2m)v1-mv=0,
接住木箱的过程中,mv+(m+2m)v1=(m+m+2m)v2,
工人对木箱做功为W,则,
代入数据解得W=.
答:整个过程中工人对木箱做的功为.
解析
解:规定向左为正方向,由动量守恒定律可得:
推出木箱的过程中,(m+2m)v1-mv=0,
接住木箱的过程中,mv+(m+2m)v1=(m+m+2m)v2,
工人对木箱做功为W,则,
代入数据解得W=.
答:整个过程中工人对木箱做的功为.
甲、乙两物体质量相等,并排静止在光滑的水平面上,现用一水平外力F推动甲物体,同时给乙一个与F同方向的瞬时冲量I,使两物体开始运动,当两物体重新相遇时,经历的时间为______甲的动量为______.
正确答案
2I
解析
解:相遇时两物位移s相同,
对甲:s=at2=
•
•t2,
对乙:S=vt•t,
解得:t=,
甲的动量:p甲=Ft=2I;
故答案为:;2I.
如图所示,弹枪AA′离竖直墙壁BC距离为X,质量m1=0.5kg的“愤怒的小鸟”从弹枪上A′点弹出后,抛射至光滑圆弧轨道最低点C点,A′C的竖直高度差y=1.8m.“小鸟”在C处时,速度恰好水平地与原来静止在该处的质量为m2=0.3kg的石块发生弹性碰撞,碰后石块沿圆弧轨道上滑,圆弧轨道半径R=0.5m,石块恰好能通过圆弧最高点D,之后无碰撞地从E点离开圆弧轨道进入倾斜轨道MN(无能量损失),且斜面MN的倾角θ=37°,∠EOD=37°,石块沿斜面下滑至P点与原来藏在该处的“猪头”发生碰撞并击爆它,石块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,PE之间的距离S=0.5M.已知“小鸟”、石块、“猪头”均可视为质点,重力加速度g=10m/s2,空气阻力忽略不计(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)石头在D点的速度是多少;
(2)石块与“猪头”碰撞时的速度大小;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离.
正确答案
解:(1)石块恰好过圆弧最高点D,由牛顿第二定律得:m2g=m2
,
代入数据解得:vD=m/s;
(2)设石块在P点与“猪头”碰撞时的速度为vP,石块从D至P的过程,由动能定理得:
m2g[(1-cosθ)R+s•sinθ]-μm2gcosθ•s=m2vP2-
m2vD2,
代入数据解得:vP=3m/s;
(3)设石块在C点碰后的速度为vC,石块从C至D的过程,
由动能定理可知:-m2g•2R=m2vD2-
m2vC2,
代入数据解得:vC=5m/s,
设“小鸟”与石块碰前的速度为v,碰后速度为v′,在碰撞过程系统动量守恒,以小鸟的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v=m1v′+m2vC,
由机械能守恒定律得:m1v2=
m1v′2+
m2vC2,
代入数据解得:v=4m/s;
将“小鸟”从A′至C的运动可逆向视为从C至A′的平抛运动,设历时t,“小鸟”的速度与A′C连线平行,
由:vy=gt vx=v,tanθ=,联解可得:t=0.3s,
此时“小鸟”离A′C连线的距离设为h,
h=sinθ,x′=vt,
则“小鸟”离斜面MN最近的距离为:△h,
△h=(1+cosθ)R-h,解得:△h=0.54m;
答:(1)石头在D点的速度是m/s;
(2)石块与“猪头”碰撞时的速度大小为3m/s;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离0.54m.
解析
解:(1)石块恰好过圆弧最高点D,由牛顿第二定律得:m2g=m2
,
代入数据解得:vD=m/s;
(2)设石块在P点与“猪头”碰撞时的速度为vP,石块从D至P的过程,由动能定理得:
m2g[(1-cosθ)R+s•sinθ]-μm2gcosθ•s=m2vP2-
m2vD2,
代入数据解得:vP=3m/s;
(3)设石块在C点碰后的速度为vC,石块从C至D的过程,
由动能定理可知:-m2g•2R=m2vD2-
m2vC2,
代入数据解得:vC=5m/s,
设“小鸟”与石块碰前的速度为v,碰后速度为v′,在碰撞过程系统动量守恒,以小鸟的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v=m1v′+m2vC,
由机械能守恒定律得:m1v2=
m1v′2+
m2vC2,
代入数据解得:v=4m/s;
将“小鸟”从A′至C的运动可逆向视为从C至A′的平抛运动,设历时t,“小鸟”的速度与A′C连线平行,
由:vy=gt vx=v,tanθ=,联解可得:t=0.3s,
此时“小鸟”离A′C连线的距离设为h,
h=sinθ,x′=vt,
则“小鸟”离斜面MN最近的距离为:△h,
△h=(1+cosθ)R-h,解得:△h=0.54m;
答:(1)石头在D点的速度是m/s;
(2)石块与“猪头”碰撞时的速度大小为3m/s;
(3)“小鸟”与石块相碰之前离斜面MN的最近距离0.54m.
如图(a)所示,在光滑水平面上轻弹簧两端固定小球A、B,质量比为mA:mB=1:2,用细线栓连使弹簧处于压缩状态.现将细线烧断,小球A、B在弹力作用下做往复运动.以向左为速度的正方向,A球的v-t图象如图(b)所示,则B球对应的v-t图象正确的是( )
正确答案
解析
解:以A、B两球组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:
mAvA+mBvB=0,
解得:vB=-vA=-
vA,
则B的速度与A的速度方向相反,B的速度大小是A的速度大小的一半,
A球的v-t图象如图(b)所示,则B球对应的v-t图象正确的是D;
故选:D.
匀强磁场中有一个静止的氮核N,被与磁场方向垂直、速度为v的α粒子击中形成复合核,然后沿跟α粒子的入射方向相反的方向释放出一个速度也为v的质子,则( )
正确答案
解析
解:A、该过程的核反应方程为:He+
N→
H+
0,
α粒子撞击714N核形成复合核过程,遵循动量守恒定律,规定α粒子速度方向为正方向,
mav=-mHv+mOv′
解得:反冲核速度v′=,
质子与反冲核的动能之比为=17:25,故A正确;
B、质子与反冲核的动量大小之比为=1:5,故B正确,C错误;
D、质子与反冲核在磁场中旋转周期T=,频率f=
频率之比为=17:8,故D正确;
故选:ABD.
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