- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,B与竖直墙面紧靠.另一个质量为m的物块C 以某一初速度向A运动,C与A碰撞后粘在一起不再分开,它们共同向右运动并压缩弹簧,弹簧储存的最大弹性势能为3.0J.最后弹簧又弹开,A、B、C一边振动一边向左运动.那么
( )
正确答案
解析
解:A、B从C触到A,到B离开墙面这一过程,C与A碰撞后粘在一起不再分开,是非弹性碰撞,机械能损失,即机械能不守恒.C、A共同向右运动并压缩弹簧过程中,B受到墙面的作用力,系统的动量不守恒,故A错误,B正确.
C、弹簧储存的最大弹性势能为3.0J.此时弹簧最短,A、B、C动能为零,B离开墙面后,接下来A,C首先受到弹力而运动,这时候弹性势能完全转化为AC的动能即3J,势能是0.即3=•2mv2
此时速度v=.接来下B受到弹簧的拉力而运动.AC速度减小,最终ABC速度相等.
那么该过程系统的动量守恒,有:2mv=3mv′
v′=v
B离开墙面后,A、B、C三者等速时系统的动能是 •3mv′2=2J.故C错误,D正确.
故选:BD.
带有
光滑圆弧轨道质量为M的小车静止于光滑水平面上,一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车,当小球上行并返回脱离小车时,则( )
正确答案
解析
解:小球滑上滑车,又返回,到离开滑车的整个过程,相当于小球与滑车发生弹性碰撞的过程.
根据系统动量守恒:mv0=Mv+mv′
再根据系统机械能守恒有:
联列解得:
则有如果m<M,v′与v0方向相反,小球离开滑车向左做平抛运动;
如果m=M,v′=0,小球离开滑车做自由落体运动;
如果m>M,v′与v0方向相同,小球离开滑车向右做平抛运动.
故A错误,BCD正确.
故选:BCD.
如图所示,一质量m1=0.6kg的小车静止在光滑的水平面上,现有一质量m2=0.3kg的物块,以水平向右的速度v0=6m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.4,取g=10m/s2.求:
(1)物块与小车的共同速度v.
(2)物块在车面上滑行的时间t.
(3)从物块滑上小车到与小车保持相对静止的这个运动过程中,产生的内能E.
正确答案
解:(1)物块与小车组成的系统动量守恒,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有:m2v0=(m1+m2)v,
代入数据解得:v=2m/s.
(2)设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对小车,应用动量定理有:μm2gt=m1v-0,
代入数据解得:t=1s.
(3)根据能量守恒定律得:E=m2v02-
(m1+m2)v2,
代入数据解得:E=3.6J.
答:(1)物块与小车的共同速度v为2m/s.
(2)物块在车面上滑行的时间t为1s.
(3)从物块滑上小车到与小车保持相对静止的这个运动过程中,产生的内能E为3.6J.
解析
解:(1)物块与小车组成的系统动量守恒,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有:m2v0=(m1+m2)v,
代入数据解得:v=2m/s.
(2)设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对小车,应用动量定理有:μm2gt=m1v-0,
代入数据解得:t=1s.
(3)根据能量守恒定律得:E=m2v02-
(m1+m2)v2,
代入数据解得:E=3.6J.
答:(1)物块与小车的共同速度v为2m/s.
(2)物块在车面上滑行的时间t为1s.
(3)从物块滑上小车到与小车保持相对静止的这个运动过程中,产生的内能E为3.6J.
如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知乙球的质量为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,甲球质量为乙球质量的k倍,g取10m/s2.(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
(1)若k=1,且甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求甲的速度υ0;
(2)若k>1,且甲仍以(1)中的速度υ0向右运动,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围.
正确答案
解:(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,则
①
设碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,
根据动量守恒有:
kmv0=kmv甲+mv乙 ②
③
联立②③得: ④
由k=1,则v乙=v0
由动能定理得: ⑤
联立①④⑤得:m/s ⑥
(2)甲、乙完全弹性碰撞,碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,由②③得
解得 ⑦
又k>1,则v0<v乙<2v0 ⑧
设乙球过D点的速度为vD′,由动能定理得
⑨
解得:2m/s<vD′<8m/s ⑩
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为x′,则有:
x′=vD′t
联立解得:0.4m≤x‘<1.6m
答:(1)甲的速度是m/s;
(2)乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围是0.4m≤x′<1.6m.
解析
解:(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,则
①
设碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,
根据动量守恒有:
kmv0=kmv甲+mv乙 ②
③
联立②③得: ④
由k=1,则v乙=v0
由动能定理得: ⑤
联立①④⑤得:m/s ⑥
(2)甲、乙完全弹性碰撞,碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,由②③得
解得 ⑦
又k>1,则v0<v乙<2v0 ⑧
设乙球过D点的速度为vD′,由动能定理得
⑨
解得:2m/s<vD′<8m/s ⑩
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为x′,则有:
x′=vD′t
联立解得:0.4m≤x‘<1.6m
答:(1)甲的速度是m/s;
(2)乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围是0.4m≤x′<1.6m.
(2016•厦门一模)如图,用两根等长的细线分别悬挂两个弹性球A、B,球A的质量为2m,球B的质量为9m,一颗质量为m的子弹以速度vo水平射入球A,并留在其中,子弹与球A作用时间极短;设A、B两球作用为对心弹性碰撞.求:
(i)子弹与A球作用过程中,子弹和A球系统损失的机械能;
(ii)B球被碰撞后,从最低点运动到最高点过程中,合外力对B球冲量的大小.
正确答案
解:(1)子弹射进A球,水平方向不受外力,动量守恒,以向右为正方向:mv0=(m+2m)v…①
由能量守恒有:…②
由①②解得:
(2)子弹与A形成的整体和B两球碰撞时,动量守恒,以向右为正方向:3mv=3mv1+9mv2…③
弹性碰撞,由机械能守恒有:…④
由①③④解得:
根据摆动过程中动量的变化用动量定理有:I=△P=0-9mv2=-
所以合外力对B球冲量大小为,方向向左.
答:(1)子弹与A球作用过程中,子弹和A球系统损失的机械能为;
(2)B球被碰撞后,从最低点运动到最高点过程中,合外力对B球冲量的大小为.
解析
解:(1)子弹射进A球,水平方向不受外力,动量守恒,以向右为正方向:mv0=(m+2m)v…①
由能量守恒有:…②
由①②解得:
(2)子弹与A形成的整体和B两球碰撞时,动量守恒,以向右为正方向:3mv=3mv1+9mv2…③
弹性碰撞,由机械能守恒有:…④
由①③④解得:
根据摆动过程中动量的变化用动量定理有:I=△P=0-9mv2=-
所以合外力对B球冲量大小为,方向向左.
答:(1)子弹与A球作用过程中,子弹和A球系统损失的机械能为;
(2)B球被碰撞后,从最低点运动到最高点过程中,合外力对B球冲量的大小为.
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