- 动量守恒定律
- 共5880题
质量为M的小车静止在光滑的水平面上,质量为m的小球用细绳吊在小车上O点,将小球拉至水平位置A点静止开始释放(如图所示),其中OA的长为L,则小球落至最低点时相对地的速度______.
正确答案
解析
解:设小球最低点时相对于地的速度大小为v,小车相对于地的速度大小为V.
取向右方向为正方向,以小车和小球组成的系统为研究对象,根据系统水平方向动量守恒定律得:
mv-MV=0
根据系统的机械能守恒得:
mgL=
联立以上两式解得,v=
故答案为:
一个质量为m1=1kg长为L=65m的木板在光滑的地面上以速度v1=2m/s向右滑行,一个质量为m2=2kg的小木块(可视为质点)向左以速度v2=14m/s从木板的右端滑上,木块和木板的摩擦系数是μ=0.1,滑行一段时间后木块和木板达到共同速度,然后木板碰撞光滑半圆弧,碰后木板停止运动,木块最终无能量损失地滑上圆弧.求:
(1)木板从开始到向右运动到最远点过程中系统产热量.
(2)木板从开始到和木块达到共同速度的过程中系统产热量.
(3)若木块滑上圆弧的过程中不脱离圆弧,求圆弧半径r范围.
正确答案
解:(1)木板向右运动到最远点时速度为0,系统动量守恒(向左为正):
m2v2-m1v1=m2 v3,
解得:v3==
m/s=13m/s
系统能量守恒:m1v12+
m2v22=
m2v32+Q1,
解得:Q1=m1v12+
m2v22-
m2v32=
+
-
=29(J)
(2)从开始到木块和木板达到共同速度过程中,
动量守恒:m2v2-m1v1=(m1+m2)v共,
解得:v共==
=
m/s
系统能量守恒:m1v12+
m2v22=
(m1+m2)v共2+Q2,
解得:Q2=J
(3)Q2=μm2gs,
解得:s=m.
从木板碰撞圆弧后到木块刚滑上圆弧,系统能量守恒:m2v共2=
m2v42+μm2g(L-s),
得:v4=m/s
情况一:木块恰能上升到圆弧最高点
m2g=
,
解得:r1=0.72m
情况二:木块恰能上升到圆弧最左点 ,
解得:r2=1.8m
综上所述,半径的取值范围是r≤0.72m,或r≥1.8m.
答:
(1)木板从开始到向右运动到最远点过程中系统产热量是29J.
(2)木板从开始到和木块达到共同速度的过程中系统产热量是J.
(3)若木块滑上圆弧的过程中不脱离圆弧,圆弧半径r范围是r≤0.72m,或r≥1.8m.
解析
解:(1)木板向右运动到最远点时速度为0,系统动量守恒(向左为正):
m2v2-m1v1=m2 v3,
解得:v3==
m/s=13m/s
系统能量守恒:m1v12+
m2v22=
m2v32+Q1,
解得:Q1=m1v12+
m2v22-
m2v32=
+
-
=29(J)
(2)从开始到木块和木板达到共同速度过程中,
动量守恒:m2v2-m1v1=(m1+m2)v共,
解得:v共==
=
m/s
系统能量守恒:m1v12+
m2v22=
(m1+m2)v共2+Q2,
解得:Q2=J
(3)Q2=μm2gs,
解得:s=m.
从木板碰撞圆弧后到木块刚滑上圆弧,系统能量守恒:m2v共2=
m2v42+μm2g(L-s),
得:v4=m/s
情况一:木块恰能上升到圆弧最高点
m2g=
,
解得:r1=0.72m
情况二:木块恰能上升到圆弧最左点 ,
解得:r2=1.8m
综上所述,半径的取值范围是r≤0.72m,或r≥1.8m.
答:
(1)木板从开始到向右运动到最远点过程中系统产热量是29J.
(2)木板从开始到和木块达到共同速度的过程中系统产热量是J.
(3)若木块滑上圆弧的过程中不脱离圆弧,圆弧半径r范围是r≤0.72m,或r≥1.8m.
假设有两同学站在一辆自制的平板车上的一端,车静置在光滑的水平冰面上,如图所示.设车的质量为M,两人的质量都是m.如果他们分别以两种方式沿水平方向跳下车:第一种方式是两同学先后跳下车,第二种方式是两同学同时跳下车.设每次跳车时,人相对车的速度都相同,且沿水平方向.求他们分别以第一种方式和第二种方式跳车后,车获得的速度大小之比.
正确答案
解:选取两人和车所组成的系统为研究的对象,方向向右为正方向,设人跳车时相当于车的速度是v 0.
第一次第一位同学跳车后车的速度是v,那么人跳车时相当于地面的速度是:(v0-v),由动量守恒定律得:
m(v0-v)-(M+m)v=0…①
第二位同学跳车后,车的速度为v 1,则有:
-(M+m)v=m(v0-v1)-Mv1…②
联立①②,解得:…③
当甲、乙两人同时以相对于小车相同的速率跳离小车时,小车的速度为v2,根据动量守恒定律得:
2m(v0-v2)-Mv2=0
解得:…④
由③和④得到两种方式跳车后,小车获得的速度之比:
答:车获得的速度大小之比.
解析
解:选取两人和车所组成的系统为研究的对象,方向向右为正方向,设人跳车时相当于车的速度是v 0.
第一次第一位同学跳车后车的速度是v,那么人跳车时相当于地面的速度是:(v0-v),由动量守恒定律得:
m(v0-v)-(M+m)v=0…①
第二位同学跳车后,车的速度为v 1,则有:
-(M+m)v=m(v0-v1)-Mv1…②
联立①②,解得:…③
当甲、乙两人同时以相对于小车相同的速率跳离小车时,小车的速度为v2,根据动量守恒定律得:
2m(v0-v2)-Mv2=0
解得:…④
由③和④得到两种方式跳车后,小车获得的速度之比:
答:车获得的速度大小之比.
如图所示,光滑水平面上有一质量为M、长为L的长木板,上表面水平粗糙,一可视为质点的质量为m的滑块静止在长木板左端,给滑块一个瞬时冲量使其获得向右的初速度V,滑块恰好到达长木板右端并相对长木板静止(重力加速度为g).求:
(1)滑块到在长木板右端时的速度;
(2)滑块与长木板上表面之间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:规定向右为正方向
(1)滑块从左到右过程系统动量守恒,有:
mv=(M+m)V1
得:V1=
(2)滑块从左到右过程只有滑动摩擦力做负功,根据能的转换与守恒定律有:
μmgL=mv2-
(M+m)v12
解得:μ=
答:(1)滑块到在长木板右端时的速度为
(2)滑块与长木板上表面之间的动摩擦因数μ为.
解析
解:规定向右为正方向
(1)滑块从左到右过程系统动量守恒,有:
mv=(M+m)V1
得:V1=
(2)滑块从左到右过程只有滑动摩擦力做负功,根据能的转换与守恒定律有:
μmgL=mv2-
(M+m)v12
解得:μ=
答:(1)滑块到在长木板右端时的速度为
(2)滑块与长木板上表面之间的动摩擦因数μ为.
质量分别为m和M的两物体碰撞前后的s-t图如图所示,由图可知,m:M=______.
正确答案
1:3
解析
解:由图示图象可知,碰撞前,M的速度为0,
m的速度为:v0==
=4m/s,
碰撞后M、m的速度:v==
=1m/s,
两物体碰撞过程系统动量守恒,以m的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
即:4m=(M+m),
解得:m:M=1:3;
故答案为:1:3.
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