- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,A、B、C是三个质量分别为m、m、2m的小球,它们半径相同,并排悬挂在长度均为l的三根竖直轻绳上时,彼此恰好相互接触.现把A球拉到与竖直方向成60°角的图中虚线位置,然后由静止释放.若各球间的碰撞均为弹性碰撞、且碰撞时间极短,不计空气阻力.求:C球第一次向右摆起的最大高度.
正确答案
解:小球A向下摆动的过程,机械能守恒,则有:
mgl(1-cos60°)=
解得:
AB质量相等,发生弹性碰撞后速度交换,则碰撞后B的速度v1=v0,
BC质量不等,在弹性碰撞过程中,动量和机械能都守恒,以向右为正,根据动量守恒定律和机械能都守恒定律得:
mv0=mv3+2mv4
解得:
C球第一次向右摆起的过程中,根据动能定理得:
解得:h=
答:C球第一次向右摆起的最大高度为.
解析
解:小球A向下摆动的过程,机械能守恒,则有:
mgl(1-cos60°)=
解得:
AB质量相等,发生弹性碰撞后速度交换,则碰撞后B的速度v1=v0,
BC质量不等,在弹性碰撞过程中,动量和机械能都守恒,以向右为正,根据动量守恒定律和机械能都守恒定律得:
mv0=mv3+2mv4
解得:
C球第一次向右摆起的过程中,根据动能定理得:
解得:h=
答:C球第一次向右摆起的最大高度为.
如图所示,带有光滑的半径为R的
圆弧轨道的滑块静止在光滑水平面上,滑块的质量为M,使一个质量为m的小球(视为质点)由静止从A处释放,求:
(1)在小球从A处释放到从B点水平飞出过程中滑块向左移动的距离;
(2)小球从B点水平飞出时,滑块的速度.
正确答案
解:(1)系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,
m-M
=0,
解得:x=R;
(2)m运动过程中,其机械能是不守恒的,因为m的重力势能转化为m和M的动能,故应是m和M组成的系统机械能守恒,又因为水平方向系统合外力为零,故系统水平方向动量守恒,取圆弧轨道最低点为零势能点,由机械能守恒定律得:
mgR=mv12+
Mv22,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,
解得:v1=,v2=
.
答:(1)在小球从A处释放到从B点水平飞出过程中滑块向左移动的距离R;
(2)小球从B点水平飞出时,滑块的速度.
解析
解:(1)系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,
m-M
=0,
解得:x=R;
(2)m运动过程中,其机械能是不守恒的,因为m的重力势能转化为m和M的动能,故应是m和M组成的系统机械能守恒,又因为水平方向系统合外力为零,故系统水平方向动量守恒,取圆弧轨道最低点为零势能点,由机械能守恒定律得:
mgR=mv12+
Mv22,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,
解得:v1=,v2=
.
答:(1)在小球从A处释放到从B点水平飞出过程中滑块向左移动的距离R;
(2)小球从B点水平飞出时,滑块的速度.
质量为m1=1.0和m2(未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其x-t(位移一时间)图象如图所示,试通过计算回答下列问题:
(1)m2等于多少千克?
(2)质量为m1的物体在碰撞过程中动量变化量是多少?
(3)碰撞过程是弹性碰撞还是非弹性碰撞?
正确答案
解:(1)碰撞前m2是静止的,m1的速度为:v1==
=4m/s
碰后m1的速度:v′1==
=-2m/s
m2的速度:v′2==
=2m/s
规定初速度方向为正方向,根据动量守恒定律有:m1v1=m1v1′+m2v2′
代入数据得:1×4=1×(-2)+m2×2
得:m2=3kg
(2)质量为m1的物体在碰撞过程中动量的变化量是:
△p1=p1′-p1=1×(-2)-1×4=-6Kg•m/s
负号表示动量的变化量方向与初速度方向相反.
(3)碰撞前总动能为:Ek1+Ek2=m1
=
×1×42+0=8J
碰撞后总动能为:E′k1+E′k2=m1
+
m2
=
×22+
22=8J
故碰撞是弹性碰撞.
答:(1)m2等于3kg
(2)质量为m1的物体在碰撞过程中动量变化量大小是6Kg.m/s,动量的变化量方向与初速度方向相反.
(3)两物体的碰撞是弹性碰撞.
解析
解:(1)碰撞前m2是静止的,m1的速度为:v1==
=4m/s
碰后m1的速度:v′1==
=-2m/s
m2的速度:v′2==
=2m/s
规定初速度方向为正方向,根据动量守恒定律有:m1v1=m1v1′+m2v2′
代入数据得:1×4=1×(-2)+m2×2
得:m2=3kg
(2)质量为m1的物体在碰撞过程中动量的变化量是:
△p1=p1′-p1=1×(-2)-1×4=-6Kg•m/s
负号表示动量的变化量方向与初速度方向相反.
(3)碰撞前总动能为:Ek1+Ek2=m1
=
×1×42+0=8J
碰撞后总动能为:E′k1+E′k2=m1
+
m2
=
×22+
22=8J
故碰撞是弹性碰撞.
答:(1)m2等于3kg
(2)质量为m1的物体在碰撞过程中动量变化量大小是6Kg.m/s,动量的变化量方向与初速度方向相反.
(3)两物体的碰撞是弹性碰撞.
(1)2011年3月11日,日本东部海域发生里氏9.0级地震.地震所引发的福岛核电站泄漏事故让全世界都陷入了恐慌.下面有关核辐射的知识,说法正确的是
A.核泄漏中放射性物质放射出α、β、γ三种射线,其中α射线的穿透能力最强
B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
C.若使放射性物质的温度降低,其半衰期将减小
D.铀核()衰变为铅核(
)的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变
(2)如图所示,质量为M的弧形槽静止在光滑的水平面上,弧形槽的光滑弧面底端与水平地面相切.一个质量为m的小物块以速度v0沿水平面向弧形槽滑来,并冲上弧形槽,设小物块不能越过弧形槽最高点,试求小物块所能上升的最大高度?
正确答案
解:(1)A、三种射线中,γ穿透能力最强,α电离能力最强,故A错误;
B、β衰变释放出的高速粒子,是核内中子转化而来的,故B正确;
C、半衰期由原子本身决定与温度无关,故C错误;
D、设发生x次α衰变,y次β衰变,则有:238=206+4y,解得:y=8,又:92=82+8×2-y,得:y=6,所以要经过8次α衰变和6次β衰变,故D正确.
故选BD
(2)m在M弧面上升过程中,当m的竖直分速度为零时它升至最高点,此时二者只具有相同的水平速度(设为v),
根据动量守恒定律有:mv0=(M+m)v…①
整个过程中机械能没有损失,设上升的最大高度是h,根据系统机械能守恒则有:
mv02=
(M+m)v2+mgh…②
解①②式得:h=
答:小物块所能上升的最大高度h=
解析
解:(1)A、三种射线中,γ穿透能力最强,α电离能力最强,故A错误;
B、β衰变释放出的高速粒子,是核内中子转化而来的,故B正确;
C、半衰期由原子本身决定与温度无关,故C错误;
D、设发生x次α衰变,y次β衰变,则有:238=206+4y,解得:y=8,又:92=82+8×2-y,得:y=6,所以要经过8次α衰变和6次β衰变,故D正确.
故选BD
(2)m在M弧面上升过程中,当m的竖直分速度为零时它升至最高点,此时二者只具有相同的水平速度(设为v),
根据动量守恒定律有:mv0=(M+m)v…①
整个过程中机械能没有损失,设上升的最大高度是h,根据系统机械能守恒则有:
mv02=
(M+m)v2+mgh…②
解①②式得:h=
答:小物块所能上升的最大高度h=
在高速公路上发生一起交通事故,一辆质量为 1.5t 向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为 3t 向北行驶的卡车,碰后两车接在一起,并向南滑行一段距离后停止.根据测速仪测定,长途客车碰前以 20m/s的速度行驶,由此可判断卡车碰前的行驶速率为( )
正确答案
解析
解:长途客车与卡车发生碰撞,系统内力远大于外力,碰撞过程系统动量守恒,根据动量守恒定律,有:
mv1-Mv2=(m+M)v
因而有:
mv1-Mv2>0
代入数据,可得:
v2<=
m/s=10m/s
故选:A.
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