- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,位于光滑水平桌面上两个小滑块,P的质量为m,Q的质量为3m,均可视作质点.且Q与一根轻弹簧相连,原来处于静止.现在让P以6m/s的速度,向Q运动并与弹簧发生相互作用.若在整个作用过程中无机械能损失,则相互作用后,Q获得的速度大小为______.(填选项前的编号)
①9m/s ②3m/s ③2m/s ④l m/s.
正确答案
②
解析
解:设相互作用后,P、Q获得的速度大小分别为v1和v2.
两个物体组成的系统遵守动量守恒和机械能守恒,设向右的方向为正,则有:
mvP=mv1+3mv2.
=
+
解得:v2==
m/s=3m/s.
故答案为:②.
如图所示,光滑水平面上有三个滑块A、B、C,A、C的质量均为m且为B的两倍.开始时滑块B、C紧贴在一起,中间夹有少量炸药,处于静止状态,滑块A以速度v0正对B向右运动,在A尚未与B碰撞之前,引爆了B、C间的炸药,炸药爆炸后B与A迎面碰撞,最终A与B粘在一起,以速率v0向左运动.求:
(1)炸药爆炸过程中炸药对C的冲量;
(2)炸药的化学能有多少转化为机械能.
正确答案
解:(1)A、B、C组成的系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得: ①解得:
②
炸药对C的冲量:I=mvC ③
解得:,方向向右 ④
(2)炸药爆炸过程,B和C系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律的: ⑤
由能量守恒定律得: ⑥
解得: ⑦
答:(1)炸药爆炸过程中炸药对C的冲量为mv0,方向向右;
(2)炸药的化学能有多少转化为机械能为9.375mv02.
解析
解:(1)A、B、C组成的系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得: ①解得:
②
炸药对C的冲量:I=mvC ③
解得:,方向向右 ④
(2)炸药爆炸过程,B和C系统动量守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律的: ⑤
由能量守恒定律得: ⑥
解得: ⑦
答:(1)炸药爆炸过程中炸药对C的冲量为mv0,方向向右;
(2)炸药的化学能有多少转化为机械能为9.375mv02.
如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m、长度为L的小车,小车左端有一质量也是m的物块(物块可视为质点).车的右壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽略),物块与小车间动摩擦因数为μ,整个系统处于静止状态.现在给物块一个水平向右的初速度v0,物块刚好能与小车右壁的弹簧接触,此时弹簧锁定瞬间解除,当物块再回到左端时恰好与小车相对静止(重力加速度为g).求:
①物块的初速度v0;
②弹簧锁定时的弹性势能Ep.
正确答案
解:①物块刚好能与小车右壁的弹簧接触时两者速度相同,设刚接触弹簧时速度为v.取向右为正方向,以物块和小车组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得:
mv0=2mv…①
由能量关系有:-
2mv2=μmgL…②
联立①②解得:v0=2
②物体最终速度为v1,
由动量守恒定律得:mv0=2mv1…③
由能量关系有:+Ep=2μmgL+
2mv12…④
联立③④解得:Ep=μmgL
答:①物块的初速度v0为2
②弹簧锁定时的弹性势能Ep为μmgL.
解析
解:①物块刚好能与小车右壁的弹簧接触时两者速度相同,设刚接触弹簧时速度为v.取向右为正方向,以物块和小车组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得:
mv0=2mv…①
由能量关系有:-
2mv2=μmgL…②
联立①②解得:v0=2
②物体最终速度为v1,
由动量守恒定律得:mv0=2mv1…③
由能量关系有:+Ep=2μmgL+
2mv12…④
联立③④解得:Ep=μmgL
答:①物块的初速度v0为2
②弹簧锁定时的弹性势能Ep为μmgL.
如图所示,坡道顶端距水平面高度为h=0.5m,质量m=1.0kg的小物块A从坡道顶端处静止滑下,进入水平面OM时无机械能损失,水平面OM长为2x,其正中间有质量分别为2m、m的两物块B、C(中间粘有炸药),现点燃炸药,B、C被水平弹开,物块C运动到O点时与刚进入水平面的小物块A发生正碰,碰后两者结合为一体左滑动并刚好在M点与B相碰,不计一切摩擦,三物块均可视为质点,重力加速度为g=10m/s2,求炸药点燃后释放的能量E.
正确答案
解:根据动能定理得,,
解得A到达底端的速度m/s=
.
设爆炸后B的速度为v,BC组成的系统动量守恒,规定向左为正方向,有:2mv+mv′=0,
解得爆炸后C的速度为-2v,则速度大小为2v.
A与C碰撞前后,动量守恒,规定向左为正方向,根据动量守恒得,mvA-m•2v=2mv″,
解得,
碰后两者结合为一体左滑动并刚好在M点与B相碰,有:,
联立解得v=,
根据能量守恒得,E=,
代入数据解得E=0.3J.
答:炸药点燃后释放的能量E为0.3J.
解析
解:根据动能定理得,,
解得A到达底端的速度m/s=
.
设爆炸后B的速度为v,BC组成的系统动量守恒,规定向左为正方向,有:2mv+mv′=0,
解得爆炸后C的速度为-2v,则速度大小为2v.
A与C碰撞前后,动量守恒,规定向左为正方向,根据动量守恒得,mvA-m•2v=2mv″,
解得,
碰后两者结合为一体左滑动并刚好在M点与B相碰,有:,
联立解得v=,
根据能量守恒得,E=,
代入数据解得E=0.3J.
答:炸药点燃后释放的能量E为0.3J.
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子.科学研究表明其核反应过程是:α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核,复核发生衰变放出质子,变成氧核.设α粒子质量为m1,初速度为v0,氮核质量为m2,质子质量为m0,氧核的质量为m3,不考虑相对论效应.
①写出α粒子轰击氮核的核反应方程;
②α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间,复核的速度为多大?
③求此过程中释放的核能.
正确答案
解:①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为:
147N+42He→178O+11H
②设复核的速度为v,由动量守恒定律得:
m1v0=(m1+m2)v
解得:
③核反应过程中的质量亏损:△m=m1+m2-m0-m3
反应过程中释放的核能:
答:①α粒子轰击氮核的核反应方程为147N+42He→178O+11H.
②复核的速度为.
③该核反应过程中释放的核能为.
解析
解:①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为:
147N+42He→178O+11H
②设复核的速度为v,由动量守恒定律得:
m1v0=(m1+m2)v
解得:
③核反应过程中的质量亏损:△m=m1+m2-m0-m3
反应过程中释放的核能:
答:①α粒子轰击氮核的核反应方程为147N+42He→178O+11H.
②复核的速度为.
③该核反应过程中释放的核能为.
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