- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,在光滑水平面上物块A处于静止状态,A的质量为1kg,某时刻一质量为m0=0.2kg的子弹以v0=60m/s的初速度水平射向物块A,从A中穿出子弹的速率为20m/s求:
①子弹穿出后物块A的速度大小
②在穿出过程中系统损失的机械能.
正确答案
解:①子弹穿木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:m0v0=m0v1+mAvA,代入数据解得:vA=8m/s;
②子弹穿木块过程,由能量守恒定律得:
E=m0v02-
m0v12-
mAvA2,
代入数据解得:E=288J;
答:①子弹穿出后物块A的速度大小为8m/s;
②在穿出过程中系统损失的机械能为288J.
解析
解:①子弹穿木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:m0v0=m0v1+mAvA,代入数据解得:vA=8m/s;
②子弹穿木块过程,由能量守恒定律得:
E=m0v02-
m0v12-
mAvA2,
代入数据解得:E=288J;
答:①子弹穿出后物块A的速度大小为8m/s;
②在穿出过程中系统损失的机械能为288J.
一质量为M=10kg的木板B静止于光滑水平面上,其上表面粗糙,物块A质量为m=6kg,停在B的左端.质量为m0=1kg的小球用长为l=0.8m的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与A发生碰撞后反弹,反弹所能达到的最大高度为h=0.2m,物块与小球可视为质点,g取10m/s2,不计空气阻力.
①求碰撞结束时A的速度;
②若木板B足够长,A最终没有滑离B,求A在B上滑动的过程中系统损失的机械能.
正确答案
解:①设小球运动到最低点的速度为v0,由机械能守恒定律:,
代入数据解得:v0=4m/s.
设碰撞结束后小球的速度大小为v1,A的速度大小为v2,
碰撞结束后小球反弹上升,由机械能守恒有:,
代入数据解得:v1=2m/s.
对碰撞过程,设向右为正方向,由动量守恒有:m0v0=-m0v1+mv2
将v0、v1结果代入得:v2=1m/s,方向水平向右;
②经分析知,最后A没有滑离B,A、B共同运动,设共同运动速度为v3,
对A、B系统,设向右为正方向,由动量守恒得mv2=(m+M)v3,
解得:
此过程中损失的机械能:
把第①问的v2代入以上两式解得:
答:①碰撞结束时A的速度1m/s,方向水平向右;
②若木板B足够长,A最终没有滑离B,A在B上滑动的过程中系统损失的机械能J.
解析
解:①设小球运动到最低点的速度为v0,由机械能守恒定律:,
代入数据解得:v0=4m/s.
设碰撞结束后小球的速度大小为v1,A的速度大小为v2,
碰撞结束后小球反弹上升,由机械能守恒有:,
代入数据解得:v1=2m/s.
对碰撞过程,设向右为正方向,由动量守恒有:m0v0=-m0v1+mv2
将v0、v1结果代入得:v2=1m/s,方向水平向右;
②经分析知,最后A没有滑离B,A、B共同运动,设共同运动速度为v3,
对A、B系统,设向右为正方向,由动量守恒得mv2=(m+M)v3,
解得:
此过程中损失的机械能:
把第①问的v2代入以上两式解得:
答:①碰撞结束时A的速度1m/s,方向水平向右;
②若木板B足够长,A最终没有滑离B,A在B上滑动的过程中系统损失的机械能J.
质量分别为m1和m2的甲、乙两小球碰撞后在同一直线上运动,它们碰撞前、后的s-t图象如图(a)和图(b)所示.求:
(1)碰撞前,甲、乙两小球的速度分别是多大;
(2)碰撞后,甲、乙两小球的速度分别是多大;
(3)求甲、乙两小球的质量之比m1:m2.
正确答案
解答:(1)由图象可得碰撞前:v甲=0,;
(2)由图象可得碰撞后:,
,与原方向相反;
(3)两球碰撞过程动量守恒,以乙的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m2v乙=-m2v乙′+m1v‘甲,
解得:m1:m2=3:1;
答:(1)碰撞前,甲、乙两小球的速度分别是0m/s、4m/s;
(2)碰撞后,甲、乙两小球的速度分别是2m/s、2m/s;
(3)求甲、乙两小球的质量之比m1:m2=3:1.
解析
解答:(1)由图象可得碰撞前:v甲=0,;
(2)由图象可得碰撞后:,
,与原方向相反;
(3)两球碰撞过程动量守恒,以乙的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m2v乙=-m2v乙′+m1v‘甲,
解得:m1:m2=3:1;
答:(1)碰撞前,甲、乙两小球的速度分别是0m/s、4m/s;
(2)碰撞后,甲、乙两小球的速度分别是2m/s、2m/s;
(3)求甲、乙两小球的质量之比m1:m2=3:1.
(2015秋•清远期末)如图所示,木板A和有
光滑圆弧面的滑块B静止在光滑水平面上,A的上表面与圆弧的最低点相切,A的左端有一可视为质点的小铁块C.现突然给C水平向右的初速度v0,C经过A的右端时速度变为原初速度的一半,之后滑到B上并刚好能到达圆弧的最高点.若A、B、C的质量均为m,重力加速度为g.求:
(i)小铁块C滑上B瞬间AB的速度;
(ii)光滑圆弧面的半径.
正确答案
解:(i)先以ABC为系统,水平方向不受外力,所以动量守恒,设初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
可得C滑上B瞬间AB的速度为:
(i i)C到B上后,B与A脱离,再以BC为系统,C到达圆弧的最高点时,BC的共同速度为v2,水平方向由动量守恒定律得:
解得:
BC组成的系统中只有重力做功,由机械能守恒定律得:
代入数据可解得:
答:(i)小铁块C滑上B瞬间AB的速度为;
(ii)光滑圆弧面的半径为.
解析
解:(i)先以ABC为系统,水平方向不受外力,所以动量守恒,设初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
可得C滑上B瞬间AB的速度为:
(i i)C到B上后,B与A脱离,再以BC为系统,C到达圆弧的最高点时,BC的共同速度为v2,水平方向由动量守恒定律得:
解得:
BC组成的系统中只有重力做功,由机械能守恒定律得:
代入数据可解得:
答:(i)小铁块C滑上B瞬间AB的速度为;
(ii)光滑圆弧面的半径为.
如图,在光滑的水平地面上静放有一块质量为m3=2kg、长度为L=0.6m的木板,板的左右两端分别放置质量m1=2kg,m2=4kg的两小物块,并分别以初速为v1=0.4m/s,v2=0.2m/s,同时相向运动,m1、m2和m3间的滑动摩擦系数均为μ=0.02,试求:
(1)m2在木板上相对木板运动的最大位移;
(2)m1在木板上相对木板运动的最大位移;
(3)m3运动的最大位移.
正确答案
解:(1)13间的摩擦力:f1=μm1g=0.02×20=0.4N;
23间的摩擦力:f2=μm2g=0.02×40=0.8N;
2和3速度相等时,2对3有最大位移,由动量定理可知:
2-f2t=(f2-f1)t,
解得:t=0.5 s,
由动量定理可知:(f2-f1)t=m3v3
解得此时有:v3=m/s;
位移为:s2对3=-
=0.05 m,
(2)因总动量为零,最后都停下,由功能关系有:
12+22=11对3+2 2对3,
得:1对3=0.5 m,
0.05 m+0.5 m=0.55 m<0.6 m,所以以上分析成立,
(3)设m1的初速度方向为正方向;由动量守恒得:
11=22+33,
11=22+33,
2(0.5-3)=4(0.05-3)+23,
3=0.1 m.
答:(1)m2在木板上相对木板运动的最大位移为0.05m;
(2)m1在木板上相对木板运动的最大位移为0.55m;
(3)m3运动的最大位移为0.1m.
解析
解:(1)13间的摩擦力:f1=μm1g=0.02×20=0.4N;
23间的摩擦力:f2=μm2g=0.02×40=0.8N;
2和3速度相等时,2对3有最大位移,由动量定理可知:
2-f2t=(f2-f1)t,
解得:t=0.5 s,
由动量定理可知:(f2-f1)t=m3v3
解得此时有:v3=m/s;
位移为:s2对3=-
=0.05 m,
(2)因总动量为零,最后都停下,由功能关系有:
12+22=11对3+2 2对3,
得:1对3=0.5 m,
0.05 m+0.5 m=0.55 m<0.6 m,所以以上分析成立,
(3)设m1的初速度方向为正方向;由动量守恒得:
11=22+33,
11=22+33,
2(0.5-3)=4(0.05-3)+23,
3=0.1 m.
答:(1)m2在木板上相对木板运动的最大位移为0.05m;
(2)m1在木板上相对木板运动的最大位移为0.55m;
(3)m3运动的最大位移为0.1m.
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