- 动量守恒定律
- 共5880题
两辆质量相同的小车,置于光滑的水平面上,有一人静止在小车A上,两车静止,如图所示.当这个人从A车跳到B车上,接着又从B车跳回A车并与A车保持相对静止,则A车的速率( )
正确答案
解析
解:设人的质量为m,小车的质量均为M,人来回跳跃后人与A车的速度为v1,B车的速度为v2,根据题意知,人车组成的系统水平方向动量守恒.
有题意有:P0=0
人来回跳跃后的总动量P=(M+m)v1+Mv2
由动量守恒得,其中负号表示v1、v2的方向相反,故小车A的速率小于小车B的速率;
故选C
如图,绝缘水平地面上有宽L=0.4m的匀强电场区域,场强E=6×105N/C、方向水平向左.不带电的物块B静止在电场边缘的O点,带电量q=5×10-8C、质量mA=1×10-2kg的物块A在距O点s=2.25m处以v0=5m/s的水平初速度向右运动,与B发生碰撞,假设碰撞前后A、B构成的系统没有动能损失.A的质量是B的k(k>1)倍,A、B与水平面间的动摩擦因数都为μ=0.2,物块均可视为质点,且A的电荷量始终不变,取g=10m/s2.
(1)求A到达O点与B碰撞前的速度;
(2)求碰撞后瞬间,A和B的速度;
(3)讨论k在不同取值范围时电场力对A做的功.
正确答案
解:(1)设碰撞前A的速度为v,由动能定理…①
得:=4m/s …②
(2)设碰撞后A、B速度分别为vA、vB,且设向右为正方向;由于弹性碰撞,所以有:…③
…④
联立③④并将mA=kmB及v=4m/s
代入得:m/s…⑤
m/s…⑥
(3)讨论:
(i)如果A能从电场右边界离开,必须满足:…⑦
联立⑤⑦代入数据,得:k>3…⑧
电场力对A做功为:WE=-qEL=6×105×5×10-8×0.4(J)=-1.2×10-2(J) …⑨
(ii)如果A不能从电场右边界离开电场,必须满足:…⑩
联立⑤⑩代入数据,得:k≤3…(11)
考虑到k>1,所以在1<k≤3范围内A不能从电场右边界离开…(12)
又:qE=3×10-2N>μmg=2×10-2N…(13)
所以A会返回并从电场的左侧离开,整个过程电场力做功为0.即:WE=0…(14)
答:(1)A到达O点与B碰撞前的速度为4m/s.
(2)碰撞后瞬间,A和B的速度分别为:m/s,
m/s.
(3)k>3,电场力做功为)=-1.2×10-2.
1<k≤3,电场力做功为零.
解析
解:(1)设碰撞前A的速度为v,由动能定理…①
得:=4m/s …②
(2)设碰撞后A、B速度分别为vA、vB,且设向右为正方向;由于弹性碰撞,所以有:…③
…④
联立③④并将mA=kmB及v=4m/s
代入得:m/s…⑤
m/s…⑥
(3)讨论:
(i)如果A能从电场右边界离开,必须满足:…⑦
联立⑤⑦代入数据,得:k>3…⑧
电场力对A做功为:WE=-qEL=6×105×5×10-8×0.4(J)=-1.2×10-2(J) …⑨
(ii)如果A不能从电场右边界离开电场,必须满足:…⑩
联立⑤⑩代入数据,得:k≤3…(11)
考虑到k>1,所以在1<k≤3范围内A不能从电场右边界离开…(12)
又:qE=3×10-2N>μmg=2×10-2N…(13)
所以A会返回并从电场的左侧离开,整个过程电场力做功为0.即:WE=0…(14)
答:(1)A到达O点与B碰撞前的速度为4m/s.
(2)碰撞后瞬间,A和B的速度分别为:m/s,
m/s.
(3)k>3,电场力做功为)=-1.2×10-2.
1<k≤3,电场力做功为零.
如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正碰,小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的s-t(位移-时间)图象,已知m1=0.1kg.由此可以判断( )
正确答案
解析
解:A、由s-t(位移时间)图象的斜率得到,碰前m2的位移不随时间而变化,处于静止.m1向速度大小为:v1==
=4m/s,方向只有向右才能与m2相撞,故A错误.
B、由图读出,碰后m2的速度为正方向,说明向右运动,m1的速度为负方向,说明向左运动.故B错误.
C、由图乙所示图象可知:v1==
=4m/s,由图求出碰后m2和m1的速度分别为:v2′=2m/s,v1′=-2m/s,
根据动量守恒定律得:m1v1=m2v2′+m1v1′,代入解得,m2=0.3kg.故C正确.
D、碰撞过程中系统损失的机械能为:△E=m1v12-
m1v1′2-
m2v2′2,
代入解得:△E=0.594J,故D错误.
故选:C.
如图所示,质量为M,长为L的车厢静止在光滑水平面上,此时质量为m的木块正以水平速度v0从左边进入车厢底板向右运动,车厢底板粗糙,木块与右壁B发生无能量损失的碰撞后又被弹回,最后又恰好停在车厢左端点A,则以下叙述中正确的是( )
正确答案
解析
解:C、D、选取M与m组成的系统为研究的对象,系统满足动量守恒,最终二者具有共同速度,根据动量守恒定律有:mv0=(M+m)v
故v=,因此C正确,D错误;
A、B、由题意分析可知,木块与车厢发生相互作用的过程中要克服摩擦力做功,会产生热量,设系统产生的热量为Q,对系统由能量守恒定律有:
Q=mv
-
(m+M)v2,
所以Q=,因此A错误;
又由Q=μmg2L
有:μ=,所以B错误.
答案:C
(1)下列说法中正确的是______
A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为He+
N→
O+
H.
B.铀核裂变的核反应是:U→
Ba+
Kr+2
n
C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2
D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2,那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
(2)如图所示,在光滑水平面上有两个并排放置的木块A和B,已知mA=500g,mB=300g,一质量为80g的小铜块C以v0=25m/s的水平初速度开始,在A表面滑动,由于C与A、B间有摩擦,最终铜块C(视为质点)最后停在B上,B和C一起以2.5m/s的速度共同前进,求:C滑上B时的速度.
正确答案
解:(1)A、卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现了质子,其核反应方程是:He+
N→
O+
H.故A正确.
B、铀核裂变的核反应是:U+
n,→
Ba+
Kr+3
n,故B错误.
C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,质量亏损为△m=2m1+2m2-m3,由爱因斯坦质能方程得:
释放的能量是△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2.故C正确.
D、根据玻尔理论得:
原子从a能级状态跃迁到b能级状态时有:Ea-Eb=h;
原子从b能级状态跃迁到c能级状态时有:Ec-Eb=h;已知λ1>λ2,则知:Ec>Ea,所以原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收光子,此过有:
Ec-Ea=h;
联立解得:λ3=.故D正确.
故选:ACD.
(2)取向右为正方向.
在上滑动的过程中,以、、组成的系统为研究对象,
系统动量守恒,规定向右为正方向,由动量守恒定律得:
mCv0=+(+),
即:0.1×20=0.1×vC+(0.5+0.3)×vA…①
设C滑上B时的速度为vC.C在上滑动时,、组成系统的动量守恒,
由动量守恒定律得:+=(+),
即:0.1×vC+0.3×vA=(0.3+0.1)×2.5…②,
由①②解得:=2m/s,方向:向右,vC=4m/s,方向:向右;
故答案为:
(1)ACD
(2)C滑上B时的速度为4m/s.
解析
解:(1)A、卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现了质子,其核反应方程是:He+
N→
O+
H.故A正确.
B、铀核裂变的核反应是:U+
n,→
Ba+
Kr+3
n,故B错误.
C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,质量亏损为△m=2m1+2m2-m3,由爱因斯坦质能方程得:
释放的能量是△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2.故C正确.
D、根据玻尔理论得:
原子从a能级状态跃迁到b能级状态时有:Ea-Eb=h;
原子从b能级状态跃迁到c能级状态时有:Ec-Eb=h;已知λ1>λ2,则知:Ec>Ea,所以原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收光子,此过有:
Ec-Ea=h;
联立解得:λ3=.故D正确.
故选:ACD.
(2)取向右为正方向.
在上滑动的过程中,以、、组成的系统为研究对象,
系统动量守恒,规定向右为正方向,由动量守恒定律得:
mCv0=+(+),
即:0.1×20=0.1×vC+(0.5+0.3)×vA…①
设C滑上B时的速度为vC.C在上滑动时,、组成系统的动量守恒,
由动量守恒定律得:+=(+),
即:0.1×vC+0.3×vA=(0.3+0.1)×2.5…②,
由①②解得:=2m/s,方向:向右,vC=4m/s,方向:向右;
故答案为:
(1)ACD
(2)C滑上B时的速度为4m/s.
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