- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,质量为M=2kg的木板静止在光滑的水平地面上,木板AB部分为光滑的四分之一圆弧面,半径为R=0.3m,木板BC部分为水平面,粗糙且足够长.质量为m=1kg的小滑块从A点由静止释放,最终停止在BC面上D点(D点未标注).若BC面与小滑块之间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2,求:
(Ⅰ)小滑块刚滑到B点时的速度大小;
(Ⅱ)BD之间的距离.
正确答案
解:(1)滑块从A下滑到B的过程中,系统在水平方向上动量守恒、机械能守恒,设木板到达B点时的速度为vM,滑块的质量为m到达B点时的速度vm,设圆弧的半径为R,选取滑块m运动的方向为正方向,由水平方向动量守恒得:
mvm+MvM=0 ①
由机械能守恒定律可得:mgR= ②
联立方程①②,代入数据得:vm=2m/s;vM=-1m/s
(2)m在木板上滑动的过程中机械能转化为内能,则:
代入数据解得:L相对=1.5m
答:(Ⅰ)小滑块刚滑到B点时的速度大小是2m/s;
(Ⅱ)BD之间的距离是1.5m.
解析
解:(1)滑块从A下滑到B的过程中,系统在水平方向上动量守恒、机械能守恒,设木板到达B点时的速度为vM,滑块的质量为m到达B点时的速度vm,设圆弧的半径为R,选取滑块m运动的方向为正方向,由水平方向动量守恒得:
mvm+MvM=0 ①
由机械能守恒定律可得:mgR= ②
联立方程①②,代入数据得:vm=2m/s;vM=-1m/s
(2)m在木板上滑动的过程中机械能转化为内能,则:
代入数据解得:L相对=1.5m
答:(Ⅰ)小滑块刚滑到B点时的速度大小是2m/s;
(Ⅱ)BD之间的距离是1.5m.
在某次冰壶比赛中,运动员将一冰壶甲以3m/s速度推出,与正前方另一静止的相同质量的冰壶乙发生对心正碰,碰撞后冰壶乙以2m/s速度向前滑行,方向与冰壶甲碰前运动方向相同,则碰后瞬间冰壶甲的速度大小为______m/s,该碰撞是______(选填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”)
正确答案
1
非弹性碰撞
解析
解:两冰壶碰撞过程,动量守恒,由动量守恒得:
m甲v甲=m甲v甲′+m乙v甲乙,
即 m×3=mv甲′+m×2
解得:v甲′=1m/s;
得碰后瞬间冰壶甲的速度为:v甲′=1m/s
碰撞前动能是:Ek=m甲v甲2=
×m×32=4.5m,
碰撞后的动能是:E′k═m甲v甲′2+
m乙v乙2=
×m×12+
×m×22=2.5m,
由此可知,碰撞前后,系统动能关系为,E前>E后 该碰撞为非弹性碰撞;
故答案为:1,非弹性碰撞.
在光滑水平面上,质量为2m的滑块A以速度v碰撞质量为m的静止滑块B,碰撞后A、B的速度方向相同,它们的总动量为______,若滑块B获得的速度为v0,则碰撞后滑块A的速度为______.
正确答案
解:系统所受合外力为零,系统动量守恒,
碰撞后系统的总动量与碰前系统总动量相等,
碰撞后它们的总动量为:2mv;
以碰撞前A的速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:2mv=2mv′+mv0,
解得,碰撞后B的速度:v′=v-v0;
故答案为:2mv;v-v0.
解析
解:系统所受合外力为零,系统动量守恒,
碰撞后系统的总动量与碰前系统总动量相等,
碰撞后它们的总动量为:2mv;
以碰撞前A的速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:2mv=2mv′+mv0,
解得,碰撞后B的速度:v′=v-v0;
故答案为:2mv;v-v0.
如图所示,粗糙水平桌面PO长为L=1m,桌面距地面高度H=O.2m,在左端P正上方细绳悬挂质量为m的小球A,A在距桌面高度h=0.8m处自由释放,与静止在桌面左端质量为m的小物块B发生对心碰撞,碰后瞬间小球A的速率为碰前瞬间的
,方向仍向右,已知小物块B与水平桌面PO间动摩擦因数μ=0.4,取重力加速度
g=10m/s2.求:
(1)碰前瞬间小球A的速率和碰后瞬间小物块B的速率分别为多大;
(2)小物块B运动到O点时的速度大小;
(3)小物块B落地点与O点的水平距离.
正确答案
解:(1)设碰前瞬间小球A的速度大小为v1,碰后瞬间小物块B速度大小为v2,对小球A,由动能定理:,
解得:v1=4m/s,
A、B碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,
解得:v2=3m/s;
(2)设小物块B到达右端O的速度大小为v3,从P点到达O点,由动能定理得:
,
解得:v3=1m/s;
(3)小物块B由O水平抛出,
竖直方向,,t=0.2s,
水平方向:x=v3t,
解得:x=0.2m.
答:(1)碰前瞬间小球A的速率为4m/s,碰后瞬间小物块B的速率为3m/s;
(2)小物块B运动到O点时的速度大小为1m/s;
(3)小物块B落地点与O点的水平距离为0.2m.
解析
解:(1)设碰前瞬间小球A的速度大小为v1,碰后瞬间小物块B速度大小为v2,对小球A,由动能定理:,
解得:v1=4m/s,
A、B碰撞过程动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,
解得:v2=3m/s;
(2)设小物块B到达右端O的速度大小为v3,从P点到达O点,由动能定理得:
,
解得:v3=1m/s;
(3)小物块B由O水平抛出,
竖直方向,,t=0.2s,
水平方向:x=v3t,
解得:x=0.2m.
答:(1)碰前瞬间小球A的速率为4m/s,碰后瞬间小物块B的速率为3m/s;
(2)小物块B运动到O点时的速度大小为1m/s;
(3)小物块B落地点与O点的水平距离为0.2m.
如图所示,细线上端固定于O点,其下端系一小球,静止时细线长L.现将悬线和小球拉至图中实线位置,此时悬线与竖直方向的夹角θ=60°,并于小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球,然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放,它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体,它们一起摆动中可达到的最大高度是( )
正确答案
解析
解:小球下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgL(1-cos60°)=mv2,v=
=
,
两球碰撞过程动量守恒,以小球与泥球组成的系统为研究对象,以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv=(m+m)v′,
解得碰后两球的速度:v′==
,
碰后两球上摆过程中,机械能守恒,由机械能守恒定律得:
•2m•v′2=2m•gh,
解得:h=;
故选:C.
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