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题型:简答题
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简答题

如图所示,装置的左边是足够长的光滑水平面,一轻质弹簧左端固定,右端连接着质量 M=2kg的小物块A.装置的中间是水平传送带,它与左右两边的台面等高,并能平滑对接.传送带始终以u=2m/s 的速率逆时针转动.装置的右边是一光滑的曲面,质量m=1kg的小物块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放.已知物块B与传送带之间的摩擦因数μ=0.2,l=1.0m.设物块A、B中间发生的是对心弹性碰撞,第一次碰撞前物块A静止且处于平衡状态.取g=10m/s2

(1)求物块B与物块A第一次碰撞前速度大小;

(2)通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边曲面上?

(3)如果物块A、B每次碰撞后,物块A再回到平衡位置时都会立即被锁定,而当他们再次碰撞前锁定被解除,试求出物块B第n次碰撞后的运动速度大小.

正确答案

解:(1)设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v0

由机械能守恒知

设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为μmg=ma

设物块B通过传送带后运动速度大小为v,有

解得v=4m/s

由于v>u=2m/s,所以v=4m/s即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小

(2)设物块A、B第一次碰撞后的速度分别为V、v1,取向右为正方向,

由弹性碰撞,运用动量守恒,能量守恒得

-mv=mv1+MV

解得    ,即碰撞后物块B在水平台面向右匀速运动

设物块B在传送带上向右运动的最大位移为l‘,则

  

所以物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上

(3)当物块B在传送带上向右运动的速度为零时,将会沿传送带向左加速.可以判断,物块B运动到左边台面是的速度大小为v1,继而与物块A发生第二次碰撞.

设第二次碰撞后物块B速度大小为v2,同上计算可知

物块B与物块A第三次碰撞、第四次碰撞…,

碰撞后物块B的速度大小依次为

则第n次碰撞后物块B的速度大小为

答:(1)物块B与物块A第一次碰撞前速度大小是4m/s   (2)物块B与物块A第一次碰撞后不能运动到右边曲面上  (3)物块B第n次碰撞后的运动速度大小是

解析

解:(1)设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v0

由机械能守恒知

设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为μmg=ma

设物块B通过传送带后运动速度大小为v,有

解得v=4m/s

由于v>u=2m/s,所以v=4m/s即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小

(2)设物块A、B第一次碰撞后的速度分别为V、v1,取向右为正方向,

由弹性碰撞,运用动量守恒,能量守恒得

-mv=mv1+MV

解得    ,即碰撞后物块B在水平台面向右匀速运动

设物块B在传送带上向右运动的最大位移为l‘,则

  

所以物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上

(3)当物块B在传送带上向右运动的速度为零时,将会沿传送带向左加速.可以判断,物块B运动到左边台面是的速度大小为v1,继而与物块A发生第二次碰撞.

设第二次碰撞后物块B速度大小为v2,同上计算可知

物块B与物块A第三次碰撞、第四次碰撞…,

碰撞后物块B的速度大小依次为

则第n次碰撞后物块B的速度大小为

答:(1)物块B与物块A第一次碰撞前速度大小是4m/s   (2)物块B与物块A第一次碰撞后不能运动到右边曲面上  (3)物块B第n次碰撞后的运动速度大小是

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题型:简答题
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简答题

光滑水平面上有质量为M的滑块,其中AB部分是半径为R的光滑的四分之一圆弧,BC部分水平但不光滑,长为L.一可视为质点的质量为m的物体从A点由静止释放,最后滑到C点时物体与滑块恰好相对静止,则物体与BC间的动摩擦因数为多大?(已知重力加速度g)

正确答案

解:以滑块与物体组成的系统为研究对象,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

(M+m)v=0,

由能量守恒定律得:mgR=mv2+Mv′2+μmgL,

联立解得:μ=

答:物体与BC间的动摩擦因数为

解析

解:以滑块与物体组成的系统为研究对象,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

(M+m)v=0,

由能量守恒定律得:mgR=mv2+Mv′2+μmgL,

联立解得:μ=

答:物体与BC间的动摩擦因数为

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题型: 单选题
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单选题

一条小船浮在湖面上静止不动,船长3m,质量140kg,当一个质量为m=70kg的人从船头走到船尾时,人相对于河岸移动了(  )

A3 m

B0 m

C1 m

D2 m

正确答案

D

解析

解:船和人组成的系统,在水平方向上动量守恒,人在船上行进,船向右退,有mv=MV.

人从船头走到船尾,设船后退的位移大小为x,则人相对于岸的位移大小为L-x.

由 m=M

解得,x=

人相对于岸的位移大小为L-x==m=2m

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图所示AB为光滑的斜面轨道,通过一小段光滑圆弧与光滑水平轨道BC相连接,质量为m的小球乙静止于水平轨道上,一个质量大于m的小球甲以速度v0与乙球发生弹性正碰,碰后乙球沿水平轨道滑向斜面AB,求:在甲、乙发生第二次碰撞之前,乙球在斜面上能达到最大高度的范围?(设斜面足够长)

正确答案

解:设甲球质量为,甲、乙两球碰撞过程中,动量守恒,

由动量守恒定律得:Mv0=Mv1+mv2

由机械能守恒定律得:Mv02=Mv12+mv22

解得:v2=v0=

碰后乙上升到最高点时,速度为零,

在此过程中,只有重力做功,

由机械能守恒定律得:mgh=mv22

乙球能上升的最大高度:h=

①当M>>m时,v2=2v0

h===

②当M=m时,v2=v0

h==

则乙球上升的最大高度范围是:

≤h≤

答:乙球在斜面上能达到最大高度的范围是≤h≤

解析

解:设甲球质量为,甲、乙两球碰撞过程中,动量守恒,

由动量守恒定律得:Mv0=Mv1+mv2

由机械能守恒定律得:Mv02=Mv12+mv22

解得:v2=v0=

碰后乙上升到最高点时,速度为零,

在此过程中,只有重力做功,

由机械能守恒定律得:mgh=mv22

乙球能上升的最大高度:h=

①当M>>m时,v2=2v0

h===

②当M=m时,v2=v0

h==

则乙球上升的最大高度范围是:

≤h≤

答:乙球在斜面上能达到最大高度的范围是≤h≤

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题型:简答题
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简答题

如图所示,平直光滑的轨道上有一节车厢,车顶与另一辆平板车表面的高度差为1.8m,车厢以某一初速度v0做匀速直线运动,某时刻正好与静止的平板车相碰撞并连接在一起,车厢顶边缘处有一个小球以速度v0向前滑出,小球落在平板车上时距车厢前壁的距离为2.4m,已知平板车的质量为车厢的一半,不计空气阻力,求v0的大小.

正确答案

解:设平板车质量为m,则车厢质量为2m.对车厢和平板车组成的系统动量守恒,

以向右为正方向,由动量守恒定律得:2mv0=(m+2m)v,解得,碰后平板车速度为v=v0

车厢和平板车碰后,小球做平抛运动的时间:t==0.6s,

小球落在平板车上时距车厢前壁的距离为:s=v0t-vt=v0t,

解得:v0==12m/s;

答:v0的大小为12m/s.

解析

解:设平板车质量为m,则车厢质量为2m.对车厢和平板车组成的系统动量守恒,

以向右为正方向,由动量守恒定律得:2mv0=(m+2m)v,解得,碰后平板车速度为v=v0

车厢和平板车碰后,小球做平抛运动的时间:t==0.6s,

小球落在平板车上时距车厢前壁的距离为:s=v0t-vt=v0t,

解得:v0==12m/s;

答:v0的大小为12m/s.

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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