- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,在地面上的A点将一质量为m=2kg的装有少量炸药物块以初速度v0=10m/s,抛射角α=60°斜向右上方抛出,当物块恰好到达最高点时爆炸成质量相等的两块,其中一物块的速度v1=12m/s,方向水平向右,(不计空气阻力,炸药的质量可忽略不计.假设爆炸前后物块的总质量不变)求:
(1)另一物块的速度v2;
(2)爆炸时释放的能量E.
正确答案
解:(1)取水平向右为正方向,在最高点时物块的初动量为:
P1=mv0cosα=10kg•m/s
由动量守恒定律:P1=mv1+
mv2
代入数据得:v2=-2m/s(负号表示速度方向向左)
(2)爆炸前的动能为:Ek=mv2=25J
爆炸后的动能为:Ek′=mv12+
mv22=72+2=74J
则有:E=EK′-Ek=74-25=49J
答:(1)另一物块的速度v2为2m/s,速度方向向左;
(2)爆炸时释放的能量为49J.
解析
解:(1)取水平向右为正方向,在最高点时物块的初动量为:
P1=mv0cosα=10kg•m/s
由动量守恒定律:P1=mv1+
mv2
代入数据得:v2=-2m/s(负号表示速度方向向左)
(2)爆炸前的动能为:Ek=mv2=25J
爆炸后的动能为:Ek′=mv12+
mv22=72+2=74J
则有:E=EK′-Ek=74-25=49J
答:(1)另一物块的速度v2为2m/s,速度方向向左;
(2)爆炸时释放的能量为49J.
如图所示,质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂.现将绝缘球拉至与竖直方向成θ=60°的位置自由释放,下摆后在最低点与金属球发生弹性碰撞.在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场.已知由于磁场的阻尼作用,金属球将于再次碰撞前停在最低点处.求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于45°.
正确答案
解:设小球m的摆线长度为l
小球m在下落过程中与M相碰之前满足机械能守恒:①
m和M碰撞过程是弹性碰撞,故满足:
mv0=MVM+mv1 ②
③
联立 ②③得: ④
说明小球被反弹,且v1与v0成正比,而后小球又以反弹速度和小球M再次发生弹性碰撞,满足:
mv1=MVM1+mv2 ⑤
⑥
解得:
⑦
整理得:
⑧
故可以得到发生n次碰撞后的速度:
⑨
而偏离方向为450的临界速度满足:
⑩
联立①⑨⑩代入数据解得,当n=2时,v2>v临界
当n=3时,v3<v临界
即发生3次碰撞后小球返回到最高点时与竖直方向的夹角将小于45°.
解析
解:设小球m的摆线长度为l
小球m在下落过程中与M相碰之前满足机械能守恒:①
m和M碰撞过程是弹性碰撞,故满足:
mv0=MVM+mv1 ②
③
联立 ②③得: ④
说明小球被反弹,且v1与v0成正比,而后小球又以反弹速度和小球M再次发生弹性碰撞,满足:
mv1=MVM1+mv2 ⑤
⑥
解得:
⑦
整理得:
⑧
故可以得到发生n次碰撞后的速度:
⑨
而偏离方向为450的临界速度满足:
⑩
联立①⑨⑩代入数据解得,当n=2时,v2>v临界
当n=3时,v3<v临界
即发生3次碰撞后小球返回到最高点时与竖直方向的夹角将小于45°.
已知Po原子核的质量为209.982 87u,Pb原子核的质量为205.974 46u,He原子核的质量为4.002 60u,静止的Po核在α衰变中放出α粒子后变成Pb,求:
(1)衰变过程中释放的能量;
(2)α粒子从Po核中射出时的动能;(已知1u相当于931.5MeV,且核反应释放的能量只转化为动能.)
正确答案
解:(1)衰变过程核反应方程式为: Po→
Pb+
He
衰变过程中质量亏损为:
△m=(209.982 87-205.974 46-4.002 60)u=0.00581u
衰变过程中释放的能量为:△E=0.00581×931MeV≈5.41MeV.
(2)衰变前后系统的动量守恒,衰变前的动量为0,则根据动量守恒定律得知,衰变后α粒子和铅核的动量大小相等,方向相反.
即有 Pα=PPb
又Ek=,得:
=
=
又因核反应释放的能量只转化为两者的动能,根据能量守恒得 Ekα+EkPb=△E=5.41MeV
解得α粒子从钋核中射出时的动能为:Ekα≈5.31MeV.
答:(1)衰变过程中释放的能量约为5.41MeV;(2)α粒子从Po核中射出时的动能约为5.31MeV;
解析
解:(1)衰变过程核反应方程式为: Po→
Pb+
He
衰变过程中质量亏损为:
△m=(209.982 87-205.974 46-4.002 60)u=0.00581u
衰变过程中释放的能量为:△E=0.00581×931MeV≈5.41MeV.
(2)衰变前后系统的动量守恒,衰变前的动量为0,则根据动量守恒定律得知,衰变后α粒子和铅核的动量大小相等,方向相反.
即有 Pα=PPb
又Ek=,得:
=
=
又因核反应释放的能量只转化为两者的动能,根据能量守恒得 Ekα+EkPb=△E=5.41MeV
解得α粒子从钋核中射出时的动能为:Ekα≈5.31MeV.
答:(1)衰变过程中释放的能量约为5.41MeV;(2)α粒子从Po核中射出时的动能约为5.31MeV;
质量为m速度为v的A球跟质量为3m的静止在光滑水平面上的B球发生正碰,碰撞是弹性的.求碰撞后A、B球的速度?
正确答案
解:取A球的速度方向为正方向,设碰撞后A球的速度为v1,B球的速度为v2.两球碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律得:
mv=mv1+3mv2 ,
两球发生完全弹性碰撞,由机械能守恒定律得:
,
解得:,
.
答:碰撞后,A球速度为,B球的速度为
.
解析
解:取A球的速度方向为正方向,设碰撞后A球的速度为v1,B球的速度为v2.两球碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律得:
mv=mv1+3mv2 ,
两球发生完全弹性碰撞,由机械能守恒定律得:
,
解得:,
.
答:碰撞后,A球速度为,B球的速度为
.
如图所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平面上,A,B之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不粘连,将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把A和B紧连,使弹簧不能伸展,以至于A,B可视为一个整体.现A、B以初速度v0朝C运动,B和C相碰并粘合在一起,某时刻细线突然断开,弹簧伸展,从而使A与B、C分离,已知A离开弹簧时的速度大小为v0,求弹簧释放的弹性势能.
正确答案
解:以向右为正方向,
设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒定律得:2mv0=3mv,v=v0,
设C离开弹簧时,BC的速度大小为v1,由动量守恒得:3mv=2mv1-mv0,解得:v1=v0,
设弹簧的弹性势能为EP,从细线断开到A与弹簧分开的过程中机械能守恒,
有(3m)v2+EP=
(2m)v12+
mv02,解得:EP=
mv02 ;
答:弹簧释放的势能为mv02
解析
解:以向右为正方向,
设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒定律得:2mv0=3mv,v=v0,
设C离开弹簧时,BC的速度大小为v1,由动量守恒得:3mv=2mv1-mv0,解得:v1=v0,
设弹簧的弹性势能为EP,从细线断开到A与弹簧分开的过程中机械能守恒,
有(3m)v2+EP=
(2m)v12+
mv02,解得:EP=
mv02 ;
答:弹簧释放的势能为mv02
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