- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,质量为M、半径为R的质量分布均匀的圆环静止在粗糙的水平桌面上,一质量为m(m>M)的光滑小球以某一水平速度通过环上的小孔正对环心射入环内,与环发生第一次碰撞后到第二次碰撞前小球恰好不会从小孔中穿出.假设小球与环内壁的碰撞为弹性碰撞,只考虑圆环与桌面之间的摩擦,求圆环通过的总位移?
正确答案
解:设小球的初速度为v0,第一次碰撞后,小球的速度为v1,圆环的速度为v2.
圆环和小球组成的系统动量守恒,以球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律:mv0=mv1+Mv2,
由能量守恒定律得:mv02=
mv12+
Mv22,
多次碰撞后小球和环最终静止,设圆环受到的摩擦力为f,
通过的总位移为x.系统的动能全部转化为摩擦生热:fx=mv02,
第一次碰撞后经时间t,小球恰好未从小孔中穿出,即二者共速,均为v1,
由运动学规律:t-v1t=2R,
对圆环,由动量定理:-ft=Mv1-Mv2,
解得,圆环通过的总位移:x=R;
答:圆环通过的总位移为R.
解析
解:设小球的初速度为v0,第一次碰撞后,小球的速度为v1,圆环的速度为v2.
圆环和小球组成的系统动量守恒,以球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律:mv0=mv1+Mv2,
由能量守恒定律得:mv02=
mv12+
Mv22,
多次碰撞后小球和环最终静止,设圆环受到的摩擦力为f,
通过的总位移为x.系统的动能全部转化为摩擦生热:fx=mv02,
第一次碰撞后经时间t,小球恰好未从小孔中穿出,即二者共速,均为v1,
由运动学规律:t-v1t=2R,
对圆环,由动量定理:-ft=Mv1-Mv2,
解得,圆环通过的总位移:x=R;
答:圆环通过的总位移为R.
如图所示,两小球A、B均用细绳吊在天花板上,且mA=4mB,当小球A从高为h处由静止向下摆到最低点时,恰好与小球B正碰,关于碰后B球能升起的高度,以下数据中不可能的是( )
正确答案
解析
解:A向下运动过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得:mAgh=mAv02,解得:v0=
;
A、B碰撞过程系统动量守恒,以向左为正方向,
①如果两球的碰撞为完全弹性碰撞,
由动量守恒定律得:mAv0=mAvA+mBvB,
由机械能守恒定律得:mAv02=
mAvA2+
mBvB2,
对B由机械能守恒定律得:mBvB2=mBghB,
解得:hB=2.56h;
②如果两球发生完全非弹性碰撞,
由动量守恒定律得:mAv0=(mA+mB)v,
由机械能守恒定律得:(mA+mB)v2=(mA+mB)ghB,
解得:hB=0.64h;
则B上升的高度为:0.64h≤hB≤2.56h;
故选:AD.
如图所示,在水平桌面上固定着一个水平放置的光滑圆轨道,在轨道的B点静止着一个质量为m2的弹性小球乙,另一个质量为m1的弹性小球甲以初速度Vo运动,与乙球发生第一次碰撞后,恰在C点发生第二次碰撞.若碰撞过程中没有动能损失,则甲、乙两球的质量之比m1:m2可能等于( )
正确答案
解析
解:有三种可能:
设m1碰后速度为v1,m2碰后速度为v2.
(一)m1小球由A到B撞m2,且m1碰撞后反向
以v0方向为正,由动量守恒定律得m1v0=m2v2-m1v1
因为恰在C点发生第二次碰撞,故有3v2=v1
由机械能守恒得:
解得:
(二)m1小球由A到B撞m2,且碰撞后同向
以v0方向为正,由动量守恒定律得m1v0=m2v2+m1v1
因为恰在C点发生第二次碰撞,故有v2=5v1
由机械能守恒得:
解得:
(三)m1小球由A到D到D再到B撞m2v0方向为正,由动量守恒定律得m1v0=m2v2-m1v1
因为恰在C点发生第二次碰撞,故有v2=3v1
由机械能守恒得:
解得:
故选ACD.
细线下面吊着一个质量为0.99kg的沙袋,构成一个单摆,摆长为10cm.一颗质量为10g的子弹水平射入沙袋并留在沙袋中,随沙袋一起摆动.已知沙袋摆动时摆线的最大偏角是60°,g=10m/s2,求子弹射入沙袋前的速度( )
正确答案
解析
解:沙袋与子弹一起摆动的过程中,机械能守恒,则由机械能守恒定律可得:
(M+m)gL(1-cos60°)=(M+m)v2 ,
则得:v==
m/s=1m/s
子弹击中木块的过程中,系统动量守恒,由动量守恒定律可得:mv0=(M+m)v,
则得:v0==
m/s=100m/s.即子弹射入沙袋前的速度为100m/s.
故选:A
一小船相对地面以速度v1向东匀速行驶,若在船上以相对于地面的速率v水平向西抛出一个质量为m的重物,则小船的速度将( )
正确答案
解析
解:以重物和船组成的系统为研究对象,抛重物的过程系统遵守满足动量守恒定律.取向东方向为正方向,设船的质量为M.
根据动量守恒定律得:
(M+m)v1=-mv+Mv′,
所以有:v′=v1+
v>v1,即船速增大.故B正确;
故选:B
扫码查看完整答案与解析