- 动量守恒定律
- 共5880题
有一长度为l=1m的木块A,放在足够长的水平地面上.取一无盖长方形木盒B将A罩住,B的左右内壁间的距离为L=3m.A、B质量相同,与地面间的动摩擦因数分别为uA=0.1和uB=0.2.开始时A与B的左内壁接触,两者以相同的初速度v0=18m/s向右运动.已知A与B的左右内壁发生的碰撞时间极短,且不存在机械能损失,A与B的其它侧面无接触.求:
(1)开始运动后经过多长时间A、B发生第一次碰撞;
(2)第一次碰撞碰后的速度vA和vB;
(3)通过计算判断A、B最后能否同时停止运动?若能,则经过多长时间停止运动?若不能,哪一个先停止运动?
(4)若仅v0未知,其余条件保持不变,要使A、B最后同时停止,而且A与B轻轻接触(即无相互作用力),则初速度v0应满足何条件?(只需给出结论,不要求写出推理过程)
正确答案
解:(1)木块和木盒分别做匀减速运动,加速度大小分别为:aA=μAg=1m/s2 aB=μBg=2m/s2
设经过时间T发生第一次碰撞 则有:
L-l=SA-SB=V0T-
代入数据得:T=2s
(2)碰前木块和木盒的速度分别为:
VA′=V0-aAT=16m/s VB′=V0-aBT=14m/s
相碰过程动量守恒有:mvA′+mvB′=mvA+mvB
根据机械能守恒有:
代入数据得:vA=vB′=14m/s 方向向右
vB=vA′=16m/s 方向向右
(3)设第一次碰撞后又经过T1时间,两者在左端相遇有:L-l=SB-SA
SB=vB T1-
SA=vA T1-
代入数据得;T1=T=2s
在左端相碰前:木块、木盒速度分别为:v‘2A=vA-aAT'=12m/s v'2B=vB-aBT'=12m/s
可见木块、木盒经过时间t1=2T在左端相遇接触时速度恰好相同
同理可得:木块、木盒经过同样时间t2=2T,第二次在左端相遇 v'3A=v'3B=6m/s
木块、木盒第三次又经过同样时间t3=2T在左端相遇,速度恰好为零.由上可知:木块、木盒,最后能同时停止运动
经历的时间:t总=6T=12s
(4)由(2)归纳可知:v0=6K(K取:1,2,3…)
答:(1)开始运动后经过2s时间A、B发生第一次碰撞;
(2)第一次碰撞碰后的速度vA=14m/s 方向向右;vB=16m/s 方向向右.
(3)木块、木盒,最后能同时停止运动,经历的时间:t总=6T=12s
(4)初速度v0=6K(K取:1,2,3…)
解析
解:(1)木块和木盒分别做匀减速运动,加速度大小分别为:aA=μAg=1m/s2 aB=μBg=2m/s2
设经过时间T发生第一次碰撞 则有:
L-l=SA-SB=V0T-
代入数据得:T=2s
(2)碰前木块和木盒的速度分别为:
VA′=V0-aAT=16m/s VB′=V0-aBT=14m/s
相碰过程动量守恒有:mvA′+mvB′=mvA+mvB
根据机械能守恒有:
代入数据得:vA=vB′=14m/s 方向向右
vB=vA′=16m/s 方向向右
(3)设第一次碰撞后又经过T1时间,两者在左端相遇有:L-l=SB-SA
SB=vB T1-
SA=vA T1-
代入数据得;T1=T=2s
在左端相碰前:木块、木盒速度分别为:v‘2A=vA-aAT'=12m/s v'2B=vB-aBT'=12m/s
可见木块、木盒经过时间t1=2T在左端相遇接触时速度恰好相同
同理可得:木块、木盒经过同样时间t2=2T,第二次在左端相遇 v'3A=v'3B=6m/s
木块、木盒第三次又经过同样时间t3=2T在左端相遇,速度恰好为零.由上可知:木块、木盒,最后能同时停止运动
经历的时间:t总=6T=12s
(4)由(2)归纳可知:v0=6K(K取:1,2,3…)
答:(1)开始运动后经过2s时间A、B发生第一次碰撞;
(2)第一次碰撞碰后的速度vA=14m/s 方向向右;vB=16m/s 方向向右.
(3)木块、木盒,最后能同时停止运动,经历的时间:t总=6T=12s
(4)初速度v0=6K(K取:1,2,3…)
如图所示,在一固定的细杆上套一个质量为m=30g的光滑小环A,下端用长为L=1m的细绳连一质量为M=50g的B,在B的左方有一质量为m0=10g的子弹以速度v0=18m/s打击木块B并留在B中,求B以后能上升最大高度h为多少?g=10m/s2.
正确答案
解:子弹击中木块过程系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:m0v0=(m0+M)v1,解得:,
而后子弹B、A共同作用中A、B相对静止时B上升的最大高为h,
有共同的向右速度为V2.子弹、木块、环系统水平方向动量守恒,
以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得:
m0v0=(m0+m+M)v2,v2=,
由机械能守恒定律得:(m0+M)v12=
(m0+m+M)v22+(m0+M)gh,
代入数据解得:h=0.15m;
答:B以后能上升最大高度h为0.15m.
解析
解:子弹击中木块过程系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:m0v0=(m0+M)v1,解得:,
而后子弹B、A共同作用中A、B相对静止时B上升的最大高为h,
有共同的向右速度为V2.子弹、木块、环系统水平方向动量守恒,
以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得:
m0v0=(m0+m+M)v2,v2=,
由机械能守恒定律得:(m0+M)v12=
(m0+m+M)v22+(m0+M)gh,
代入数据解得:h=0.15m;
答:B以后能上升最大高度h为0.15m.
如图所示:材料的种类未定,但是质量一定相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是6m/s,B球的速度是-2m/s,不久A、B两球发生了对心碰撞.对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的哪一种猜测结果一定无法实现( )
正确答案
解析
解:设每个球的质量均为m,碰前系统总动量P=mAvA+mBvB=4m,碰前的总机械能E=mAvA2+
mBvB2=20m;
A、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=20m,动量守恒,机械能守恒,故A可能实现;
B、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=4m,动量守恒,机械能不增加,故B可能实现;
C、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=5m,动量守恒,机械能不增加,故C可能实现;
D、碰后总动量P′=4m,总机械能E′=29m,动量守恒,机械能增加,违反能量守恒定律,故D不可能实现;
故选:D.
如图所示,质量为m的物体乙,静止放在粗糙的水平地面上,质量为M的物体甲,以某一初速度向右滑行一段距离L后与前方的乙物体发生碰撞,碰撞之后两物体粘在一起又共同滑行了一段距离l后停下来,已知M=4m,l=
L,甲、乙两物体与水平地面间的动摩擦因数相同.求:
①甲物体碰撞之前的速度v1和碰撞之后的速度v2的比值;
②为避免甲、乙两物体碰撞,最初它们相距的最短距离.
正确答案
解:①碰撞过程动量守恒,有
M v1=(m+M) v2
代入数据解得v1:v2=5:4
②设甲乙两物体与地面之间的动摩擦因数为μ,则由动能定理可知甲乙碰撞前,对于甲:
,
碰撞后两物体共同向前滑动,由动能定理得:
,
联立解得:,
若甲乙不相撞,则
解得:.
答:甲物体碰撞之前的速度v1和碰撞之后的速度v2的比值为5:4;
②为避免甲、乙两物体碰撞,最初它们相距的最短距离为.
解析
解:①碰撞过程动量守恒,有
M v1=(m+M) v2
代入数据解得v1:v2=5:4
②设甲乙两物体与地面之间的动摩擦因数为μ,则由动能定理可知甲乙碰撞前,对于甲:
,
碰撞后两物体共同向前滑动,由动能定理得:
,
联立解得:,
若甲乙不相撞,则
解得:.
答:甲物体碰撞之前的速度v1和碰撞之后的速度v2的比值为5:4;
②为避免甲、乙两物体碰撞,最初它们相距的最短距离为.
(2015春•宜春校级月考)质量相等的五个物体在光滑的水平面上,间隔一定的距离排成一直线,如图所示,具有初动能为E0的物块1向其他4个静止物块运动,依次发生碰撞,每次碰后不在分开,最后5个物体粘成一个整体,这个整体的动能是( )
正确答案
解析
解:对整个系统研究,整个过程运用动量守恒定律得,mv0=5mv,解得v=,因为
,则整体的动能
.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
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