- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视作质点,质量相等.Q与轻质弹簧相连.设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞.在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )
正确答案
解析
解:以P、Q组成的系统为研究对象,以P的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:mv0=(m+m)v,
由机械能守恒定律得:mv02=
•2mv2+EP,
解得:EP=mv02,即:弹簧具有的最大弹性势能等于P的初动能的
;
故选:B
如图,球A、B置于光滑水平面上,A球的动量为12kg•m/s,水平向右与静止的B球发生碰撞,两球动量的变化可能是(设向右为正)( )
正确答案
解析
解:碰撞前,A动量为:pA=mvA=12kg•m/s,B动量为零,系统的总动量为12kg•m/s;
碰撞后,两球的动量方向若与原来方向相同,继续向右运动,
A、若△pA=-4kg•m/s,△pB=4kg•m/s,则△pA+△pB=0,遵守动量守恒定律.
碰撞后,A的动量为:pA′=pA+△pA=8kg•m/s,B的动量为:pB′=pB+△pB=4kg•m/s,
碰撞前系统的总动能为:=
=
;
碰撞后系统的总动能为:+
=
+
=
+
;
由于两球的质量关系未知,所以碰撞后的总动能可能不大于碰撞前的总动能,是可能发生的,故A正确.
B、若△pA=-5kg•m/s,△pB=5kg•m/s,同理可知,是可能发生的,故B正确.
C、若△pA=6kg•m/s,△pB=-6kg•m/s,则碰撞后,A的动量为pA′=pA+△pA=18kg•m/s,B的动量为pB′=pB+△pB=-6kg•m/s,说明碰撞后B的速度与A的速度方向相反,不符合两球实际运动情况,是不可能发生的,故C错误.
D、若△pA=-24kg•m/s,△pB=24kg•m/s,则碰撞后,A的动量为pA′=pA+△pA=-12kg•m/s,B的动量为pB′=pB+△pB=24kg•m/s,说明碰撞后A的动能不变,而B的动能增大,系统的总动能将增大,违反了能量守恒定律,是不可能发生的,故D错误.
故选:AB.
甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线同一方向运动,它们的动量分别为p甲=5kg•m/s,p乙=7kg•m/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为10kg•m/s,则甲、乙两球的质量m甲:m乙的关系可能是( )
正确答案
解析
解:因为碰撞前,甲球速度大于乙球速度,则有:
>
,
得到:<
根据动量守恒得:p甲+p乙=p甲′+p乙′,
代入解得:p甲′=2kg•m/s.
据碰撞过程总动能不增加得:+
≥
+
代入解得:<
=
碰撞后两球同向运动,甲的速度不大于乙的速度,则≤
,
代入解得:≥
所以:≤
≤
;
故选:BC.
质量为3m的机车,以速度v0与质量为2m的静止车厢碰撞后挂接在一起.则( )
正确答案
解析
解:A、设机车的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律得:
3mv0=(3m+2m)v
得 v=,故A错误,B正确;
C、碰撞前后机械能的改变量为:△EK=×3mv02-
(2m+3m)v2=
mv02,故C错误,D正确;
故选:BD
如图甲所示质量为M的小车B静止在光滑水平面上,一个质量为m的铁块A(可视为质点),以水平速度v0=4.0m/s滑上小车B的左端,然后与右端挡板碰撞,最后恰好滑到小车的左端,已知M/m=3:1.小车长L=1m.并设A与挡板碰撞时无机械能损失,碰撞时间忽略不计,g取10m/s2,求:
(1)A、B最后的速度;
(2)铁块A与小车B之间的动摩擦因数;
(3)铁块A与小车B的挡板相碰前后小车B的速度,并在图20乙坐标中画出A、B相对滑动过程中小车B相对地面的v-t图线.
正确答案
解:(1)对A、B系统,规定向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
解得:v=.
(2)对A、B系统,由动能定理,对全过程有:
,
解得:.
(3)设A和B碰撞前的速度分别为v10和v20 对A、B系统,规定初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得mv0=mv10+Mv20
由动能定理得,
,
代入数据解得:,
该过程小车B做匀加速运动,由动量定理得 μmgt1=Mv20 得:
t1==
s=0.3s
规定向右为正方向,B碰后A的速度为v1,B的速度为v2对A、B系统,由动量守恒定律和动能定理得:
mv0=mv1+Mv2
,
代入数据解得:,
,
碰后小车B做匀减速运动,由动量定理得:-μmgt2=Mv-Mv2
代入数据解得:t2=0.7s.
根据上述计算作出小车B的速度-时间图线如图所示.
答:(1)A、B最后的速度为1m/s;
(2)铁块A与小车B之间的动摩擦因数为0.3;
(3)铁块A与小车B的挡板相碰前后小车B的速度为0.3m/s,图线如图所示.
解析
解:(1)对A、B系统,规定向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v,
解得:v=.
(2)对A、B系统,由动能定理,对全过程有:
,
解得:.
(3)设A和B碰撞前的速度分别为v10和v20 对A、B系统,规定初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得mv0=mv10+Mv20
由动能定理得,
,
代入数据解得:,
该过程小车B做匀加速运动,由动量定理得 μmgt1=Mv20 得:
t1==
s=0.3s
规定向右为正方向,B碰后A的速度为v1,B的速度为v2对A、B系统,由动量守恒定律和动能定理得:
mv0=mv1+Mv2
,
代入数据解得:,
,
碰后小车B做匀减速运动,由动量定理得:-μmgt2=Mv-Mv2
代入数据解得:t2=0.7s.
根据上述计算作出小车B的速度-时间图线如图所示.
答:(1)A、B最后的速度为1m/s;
(2)铁块A与小车B之间的动摩擦因数为0.3;
(3)铁块A与小车B的挡板相碰前后小车B的速度为0.3m/s,图线如图所示.
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