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题型:简答题
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简答题

如图所示,距离为L的两块平行金属板A、B竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,并与

车内电动势为U的电池两极项链,金属板B下开有小孔,整个装置质量为M,静止放

在光滑水平面上,一个质量为m带正电q的小球以初速度v0沿垂直于金属板的方向射

入小孔,若小球始终未与A板相碰,且小球不影响金属板间的电场,板外电场忽略不计.

(1)当小球在A、B板之间运动时,车和小车各做什么运动?加速度各是多少?

(2)假设小球经过小孔时系统电势能为零,则系统电势能的最大值是多少?从小球刚进入小孔,到系统电势能最大时,小车和小球相对于地面的位移各是多少?

正确答案

解:(1)小球以初速度v0沿垂直金属板的方向从B板底部小孔射入,且恰好不与A板相碰,说明小球与电容器板间电场间存在作用力,使小球做减速运动,小车做加速运动,小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,

(2)系统的电势能最大时,小球相对小车静止,设此时小车与小球的速度均为v,

由动量守恒得(m+M)v=mv0,即

则系统的最大电势能为

根据运动学公式得:

小球位移为

小车位移为

答:(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,

(2)系统的最大电势能为,小车和小球相对于地面的位移各是

解析

解:(1)小球以初速度v0沿垂直金属板的方向从B板底部小孔射入,且恰好不与A板相碰,说明小球与电容器板间电场间存在作用力,使小球做减速运动,小车做加速运动,小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,

(2)系统的电势能最大时,小球相对小车静止,设此时小车与小球的速度均为v,

由动量守恒得(m+M)v=mv0,即

则系统的最大电势能为

根据运动学公式得:

小球位移为

小车位移为

答:(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,

(2)系统的最大电势能为,小车和小球相对于地面的位移各是

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题型:简答题
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简答题

如图,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的带有圆弧轨道的平板车,车的上表面是一段长L=1.5m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m 的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相切.现将一质量m=1.0kg的小物块(可视为质点)从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g=10m/s2,求:

(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小.

(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离.

正确答案

解:(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,设小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度,

规定向左为正方向,由动量守恒得:mv0=(M+m)v1…①

由能量守恒得:m-(M+m)=mgR+μmgL…②

联立①②并代入数据解得:v0=5m/s…③

(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,规定向左为正方向,由动量守恒得:

mv0=(M+m)v2…④

设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x.由能量守恒得:

m-(M+m)=μmg(L+x)…⑤

联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5m 

答:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小是5m/s.

(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离是0.5m.

解析

解:(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,设小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度,

规定向左为正方向,由动量守恒得:mv0=(M+m)v1…①

由能量守恒得:m-(M+m)=mgR+μmgL…②

联立①②并代入数据解得:v0=5m/s…③

(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,规定向左为正方向,由动量守恒得:

mv0=(M+m)v2…④

设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x.由能量守恒得:

m-(M+m)=μmg(L+x)…⑤

联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5m 

答:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小是5m/s.

(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离是0.5m.

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题型: 单选题
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单选题

一光滑水平地面上静止放着质量为m、半径为R的光滑圆弧轨道,质量也为m小球从轨道最左端的A点由静止滑下(AC为水平直径),重力加速度为g,下列正确的是(  )

A小球不可能滑到圆弧轨道右端最高端c

B小球通过最低点时速度

C小球向右运动中轨道先向左加速运动,后向右加速运动

D轨道做往复运动,离原先静止位置最大距离为

正确答案

B

解析

解:

A、当小球滑到圆弧的最高点时,根据水平方向动量守恒得知,小球与圆弧的速度均为零,根据系统的机械能守恒得知,小球能滑到右端c.故A错误.

B、设小球通过最低点时小球与轨道的速度分别为v和V,由动量守恒和机械能守恒定律得

mgR=+

0=mv+mV

解得,v=.故B正确.

C、小球向右运动的过程中,轨道先向左加速,后向左减速,当小球到达c点时,速度为零.故C错误.

D、设小球滑到最低点时,轨道向左运动的距离为s,则小球相对于地水平位移大小为:R-s.取水平向右为正方向,

根据系统水平方向动量守恒得:m-m=0

解得,s=

所以轨道做往复运动,离原先静止位置最大距离为2s=R.故D错误.

故选B

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题型:简答题
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简答题

一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长.现滑块A被水平飞来的质量为mc=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:

(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度;

(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能;

(3)B可获得的最大动能.

正确答案

解:(1)子弹击中滑块A的过程,子弹与滑块A组成的系统动量守恒有:

mCv0=(mC+mA)vA

解得:vA=4m/s

子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vb=0.

故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vb=0.

(2)对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大.

根据动量守恒定律和功能关系可得:

mCv0=(mC+mA+mB)v

由此解得:v=1m/s

根据功能关系可得:

=6J

故弹簧的最大弹性势能为6J.

(3)设B动能最大时的速度为vB′,A的速度为vA′,则

(mC+mA)vA=(mC+mA)vA′+mBvB

当弹簧恢复原长时,B的动能最大,根据功能关系有:

解得:vB′=2m/s

B获得的最大动能:

答:(1)子弹击中A的瞬间A的速度为4m/s,B的速度为0;

(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能为6J;

(3)B可获得的最大动能为6J.

解析

解:(1)子弹击中滑块A的过程,子弹与滑块A组成的系统动量守恒有:

mCv0=(mC+mA)vA

解得:vA=4m/s

子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vb=0.

故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vb=0.

(2)对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大.

根据动量守恒定律和功能关系可得:

mCv0=(mC+mA+mB)v

由此解得:v=1m/s

根据功能关系可得:

=6J

故弹簧的最大弹性势能为6J.

(3)设B动能最大时的速度为vB′,A的速度为vA′,则

(mC+mA)vA=(mC+mA)vA′+mBvB

当弹簧恢复原长时,B的动能最大,根据功能关系有:

解得:vB′=2m/s

B获得的最大动能:

答:(1)子弹击中A的瞬间A的速度为4m/s,B的速度为0;

(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能为6J;

(3)B可获得的最大动能为6J.

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题型:填空题
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填空题

一辆列车总质量为M,在平直轨道上以v速度匀速行驶,突然后一节质量为m的车厢脱钩,假设列车所受的阻力与质量成正比,牵引力不变,当后一节车厢刚好静止时,前面列车的速度为______

正确答案

解析

解:因整车匀速运动,故整体合外力为零; 由动量守恒,选列车的速度方向为正方向,可得:

Mv=(M-m)v′

解得前面列车的速度为:v′=

故答案为:

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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