- 动量守恒定律
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在静水中一条长l的小船,质量为M,船上一个质量为m的人,当他从船头走到船尾,若不计水对船的阻力,则船移动的位移大小为( )
正确答案
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,0=mv-MV,则有mv=MV.
人从船头走到船尾,设船后退的距离为x,则人相对于地面的距离为l-x.
则
解得x=.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
如图所示,光滑的杆MN水平固定,物块A穿在杆上,可沿杆无摩擦滑动,A通过长度为工的轻质细绳与物块B相连,A、B质量均为m且可视为质点.一质量也为m的子弹水平射入物块B后未穿出,若杆足够长,此后运动过程中绳子偏离竖直方向的最大夹角为600.求子弹刚要射入物块B时的速度大小.
正确答案
解:子弹射入木块B的过程中,子弹和木块B组成的系统水平方向上动量守恒,规定子弹的速度方向为正方向,有:
mv0=2mv1 ①
子弹开始射入物块B到绳子偏离竖直方向夹角最大的过程中,系统水平方向上动量守恒,有:
mv0=3mv2 ②
根据能量守恒得, ③
联立三式解得.
答:子弹刚要射入物块B时的速度大小为.
解析
解:子弹射入木块B的过程中,子弹和木块B组成的系统水平方向上动量守恒,规定子弹的速度方向为正方向,有:
mv0=2mv1 ①
子弹开始射入物块B到绳子偏离竖直方向夹角最大的过程中,系统水平方向上动量守恒,有:
mv0=3mv2 ②
根据能量守恒得, ③
联立三式解得.
答:子弹刚要射入物块B时的速度大小为.
质量为1kg的物体在距离地面5m高处,由静止开始自由落下,正落在以5m/s速度沿光滑水平面匀速行驶的装有砂子的小车中,车与砂的总质量为4kg,当物体与小车相对静止后,小车的速度为( )
正确答案
解析
解:物体和车作用过程中,两者组成的系统水平方向不受外力,水平方向系统的动量守恒.
已知两者作用前,车在水平方向的速度 v0=5m/s,小球水平方向的速度v=0;
设当物体与小车相对静止后,小车的速度为v′,取原来车速度方向为正方向,则根据水平方向系统的动量守恒得:
mv+Mv0=(M+m)v′
解得:v′==
m/s=4m/s
故选:A
质量相等的A、B两球在光滑的水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量pA=10kg•m/s,B球的动量pB=4kg•m/s,当A球追上B球时发生碰撞.则碰后A、B两球的动量可能是( )
正确答案
解析
解:A、pA′=9 kg•m/s,pB′=5 kg•m/s,两个物体碰撞后同向运动,A球的速度大于B球的速度,A球的速度增大,不符合它们的运动情况,是不可能的.故A错误.
B、碰撞前总动量为 p=pA+pB=10kg•m/s+4kg/s=14kg•m/s.
若pA′=6 kg•m/s,pB′=8 kg•m/s,碰撞前后总动量守恒.碰撞前总动能为+
=
+
=
,碰撞后总动能为
+
=
+
=
,故碰撞后动能减小,是可能发生的,故B正确.
C、若pA′=3 kg•m/s,pB′=11 kg•m/s,碰撞前后总动量守恒.碰撞后总动能为 +
=
+
=
,可知碰撞后总动能增加,违反了能量守恒守恒,这是不可能发生的,故C错误.
D、若pA′=0,pB′=14 kg•m/s,碰撞前后总动量守恒.碰撞后总动能为 +
=0+
=
,可知碰撞后总动能增加,违反了能量守恒守恒,这是不可能发生的,故D错误.
故选:B.
细线下吊着一个静止的质量为m2的沙袋,构成一个单摆,摆长为l.一颗质量为m1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θ,(不计空气阻力)求:
(1)子弹射入沙袋前的速度;
(2)若设子弹射入沙袋前的速度为v1,则整个过程中系统损失的机械能是多少?
正确答案
解:(1)子弹射入沙袋后,与沙袋一起从最低位置摆至最高位置的过程中,机械能守恒.由机械能守恒定律可得:
(m1+m2)v共2=(m1+m2)gl(1-cosθ),解得:v共=
;
子弹射入沙袋过程系统动量守恒,以 子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v0=(m1+m2)v共,
解得:v0=;
(2)子弹射入沙袋过程系统动量守恒,以 子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1=(m1+m2)v共,
由能量守恒定律的:△E=m1v12-
(m1+m2)v共2,
解得:△E=m1v12-
;
答:(1)子弹射入沙袋前的速度为:;
(2)若设子弹射入沙袋前的速度为v1,则整个过程中系统损失的机械能为:m1v12-
.
解析
解:(1)子弹射入沙袋后,与沙袋一起从最低位置摆至最高位置的过程中,机械能守恒.由机械能守恒定律可得:
(m1+m2)v共2=(m1+m2)gl(1-cosθ),解得:v共=
;
子弹射入沙袋过程系统动量守恒,以 子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v0=(m1+m2)v共,
解得:v0=;
(2)子弹射入沙袋过程系统动量守恒,以 子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1=(m1+m2)v共,
由能量守恒定律的:△E=m1v12-
(m1+m2)v共2,
解得:△E=m1v12-
;
答:(1)子弹射入沙袋前的速度为:;
(2)若设子弹射入沙袋前的速度为v1,则整个过程中系统损失的机械能为:m1v12-
.
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