- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,光滑水平面上A、B两小车质量都是M,A车头站立一质量为m的人,两车在同一直线上相向运动.为避免两车相撞,人从A车跃到B车上,最终A车停止运动,B车获得反向速度v0,试求:
(1)两小车和人组成的系统的初动量大小;
(2)为避免两车相撞,且要求人跳跃速度尽量小,则人跳上B车后,A车的速度多大?
正确答案
解:(1)由动量守恒定律可知,系统的初动量大小:
P=(M+m)v0故两小车和人组成的系统的初动量大小为:P=(M+m)v0.
(2)为避免两车恰好不会发生碰撞,最终两车和人具有相同速度(设为v),则:
(M+m)v0=(2M+m)v
解得:
故人跳上B车后,A车的速度:.
解析
解:(1)由动量守恒定律可知,系统的初动量大小:
P=(M+m)v0故两小车和人组成的系统的初动量大小为:P=(M+m)v0.
(2)为避免两车恰好不会发生碰撞,最终两车和人具有相同速度(设为v),则:
(M+m)v0=(2M+m)v
解得:
故人跳上B车后,A车的速度:.
A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动,A球的动量为5kg•m/s,B球的动量为7kg•m/s,当A球追上B球时发生对心碰撞,则碰撞后A、B两球动量的可能值为( )
正确答案
解析
解:A、由题,碰撞后,两球的动量方向都与原来方向相同,A的动量不可能沿原方向增大.故A错误.
B、碰撞前,A的速度大于B的速度vA>vB,则有,得到mA<
mB.
根据碰撞过程总动能不增加,则有,
得到mA≤mB,满足mA<
mB.故B正确.
C、根据B选项分析得C正确.
D、可以看出,碰撞后A的动能不变,而B的动能增大,违反了能量守恒定律.故D错误.
故选:BC.
如图所示,A、B两物体的质量分别为mA=0.6kg、mB=0.4kg,放在质量为m车=1kg的足够长的小车C上,A、B相距8cm,它们随车以V0=1.0m/s的速度在光滑的水平地面上向右匀速运动,若在小车上加一水平向右的推力F=4N,A、B便在小车上滑动,已知A、B与小车间的动摩擦因数分别为μA=0.2,μB=0.1,g取10m/s2,求:
(1)经过多长时间A、B两物体在车上相遇;
(2)若在A、B相遇瞬间撤去推力F,则A、B和小车最终速度各为多大.
正确答案
解:(1)分别对AB受力分析可知,AB受到的摩擦力产生加速度,设 A、B的加速度分别为aA、aB,则:
aA=μAg=0.2×10=2m/s2
aB=μBg=0.1×10=1m/s2
设经时间t A、B相遇,则有:
SA-SB=(aA-aB)t2=0.08
解得:t=0.4s
(2)取初速度的方向为正,A、B相遇时的速度分别是:
νA=ν0+aAt=1+2×0.4=1.8m/s
νB=ν0+aBt=1+1×0.4=1.4m/s
运动过程中车的加速度为 a车==2.4m/s2
A、B相遇时车速为ν车=ν0+a车t=1.96m/s
设最终达到共同速度v共,
根据系统动量守恒得:
mAνA+mBνB+m车ν车=(mA+mB+m车)ν共
解得 ν共=1.8m/s
答:(1)经过0.4s,A、B两物体在车上相遇;
(2)A、B和小车最终速度相同,大小为1.8m/s.
解析
解:(1)分别对AB受力分析可知,AB受到的摩擦力产生加速度,设 A、B的加速度分别为aA、aB,则:
aA=μAg=0.2×10=2m/s2
aB=μBg=0.1×10=1m/s2
设经时间t A、B相遇,则有:
SA-SB=(aA-aB)t2=0.08
解得:t=0.4s
(2)取初速度的方向为正,A、B相遇时的速度分别是:
νA=ν0+aAt=1+2×0.4=1.8m/s
νB=ν0+aBt=1+1×0.4=1.4m/s
运动过程中车的加速度为 a车==2.4m/s2
A、B相遇时车速为ν车=ν0+a车t=1.96m/s
设最终达到共同速度v共,
根据系统动量守恒得:
mAνA+mBνB+m车ν车=(mA+mB+m车)ν共
解得 ν共=1.8m/s
答:(1)经过0.4s,A、B两物体在车上相遇;
(2)A、B和小车最终速度相同,大小为1.8m/s.
一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知mA=0.99kg,mB=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长.现滑块A被水平飞来的质量为mc=10g,速度为400m/s的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能.
正确答案
解:(1)子弹击中滑块A的过程,取向右为正方向,对子弹与滑块A组成的系统,由动量守恒有:
mCv0=(mC+mA)vA
代入数据解得:vA==
m/s=4m/s
子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vB=0.
故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vB=0.
(2)取向右为正方向,对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大.
根据动量守恒定律和功能关系可得:
mCv0=(mC+mA+mB)v
由此解得:v==
m/s=1m/s
根据能量守恒可得:EP=(mC+mA)vA2-
(mC+mA+mB)v2=
×(0.01+0.99)×42-
×(0.01+0.99+3)×12=6 J
故弹簧的最大弹性势能为6J.
答:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为4m/s和0.
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能是6J.
解析
解:(1)子弹击中滑块A的过程,取向右为正方向,对子弹与滑块A组成的系统,由动量守恒有:
mCv0=(mC+mA)vA
代入数据解得:vA==
m/s=4m/s
子弹与A作用过程时间极短,B没有参与,速度仍为零,故:vB=0.
故子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为:vA=4m/s,vB=0.
(2)取向右为正方向,对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统,A、B速度相等时弹性势能最大.
根据动量守恒定律和功能关系可得:
mCv0=(mC+mA+mB)v
由此解得:v==
m/s=1m/s
根据能量守恒可得:EP=(mC+mA)vA2-
(mC+mA+mB)v2=
×(0.01+0.99)×42-
×(0.01+0.99+3)×12=6 J
故弹簧的最大弹性势能为6J.
答:
(1)子弹击中A的瞬间A和B的速度分别为4m/s和0.
(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能是6J.
如图甲所示,一质量为M的表面粗糙程度处处相同的木板静止在光滑水平地面上,现有一质量为m的小滑以一定的速度v0从木板的左端开始向木板的右端滑行,滑块和木板的水平速度大小随时间变化的情况如图乙所示,根据图象作出如下判断( )
正确答案
解析
解:由图象可知,滑块做匀减速直线运动,木板做匀加速直线运动,最终都做匀速直线运动,因为匀速直线运动的速度不同,知滑块在t1时刻滑块从木板上滑出.在运动的过程中,滑块始终与木板存在相对运动.从图线的斜率可知,滑块的加速度大小小于木板加速度的大小,根据牛顿第二定律知,a=,因所受的摩擦力大小相等,可知滑块的质量m大于木板的质量M.故ACD正确,B错误.
故选ACD.
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