- 动量守恒定律
- 共5880题
如图甲所示,三个物体A、B、C静止放在光滑水平面上,物体A、B用一轻质弹簧连接,并用细线拴连使弹簧处于压缩状态,三个物体的质量分别为mA=0.1kg、mB=0.2kg和mC=0.1kg。现将细线烧断,物体A、B在弹簧弹力作用下做往复运动(运动过程中物体A不会碰到物体C)。若此过程中弹簧始终在弹性限度内,并设以向右为正方向,从细线烧断后开始计时,物体A的速度‒时间图象如图18乙所示。求:
(1)从细线烧断到弹簧恢复原长运动的时间;
(2)弹簧长度最大时弹簧存储的弹性势能;
(3)若弹簧与物体A、B不连接,在某一时刻使物体C以v0的初速度向右运动,它将在弹簧与物体分离后和物体A发生碰撞,所有碰撞都为完全弹性碰撞,试求在以后的运动过程中,物体C与物体A能够发生二次碰撞,物体C初速度v0的取值范围。(弹簧与物体分离后,迅速取走,不影响物体后面的运动)
正确答案
:18. (1) k =0,1,2…… (2)1.2J (3) v0>20m/s
试题分析:(1)当弹簧恢复到原长时,A的速度最大,
则对应的时刻为 (k =0,1,2……)
(2)当A的最大速度为4m/s,
此时根据动量守恒定律可得B的速度为:,
AB总的动能即为弹簧长度最大时弹簧存储的弹性势能,
即;
(3)当A与弹簧分离时的速度为vA=4m/s,
第一次和C碰撞时满足:
,
,
物体C与物体A能够发生二次碰撞,则需满足 ,
联立以上方程解得:v0>20m/s。
)光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30kg,两车间的距离足够远。现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5m/s时,停止拉绳。求:
①人在拉绳过程做了多少功?
②若人停止拉绳后,至少以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?
正确答案
①5.625J ②0.5m/s
试题分析:①设甲、乙两车和人的质量分别为m甲、m乙和m人,停止拉绳时甲车的速度大小为v甲,乙车的速度大小为v乙,由动量守恒定律得
求得:
由功与能的关系可知,人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量。
②设人跳离甲车时人的速度方向为正,大小为v人,甲车的速度为,人离开甲车前后由动量守恒定律得
人跳到乙车时,人与乙车共同速度为
若两车不碰撞,则≤
代入得:
当人跳离甲车的速度大于或等于0.5m/s时,两车才不会相撞。
如图10所示,光滑水平面上有一长板车,车的上表面OA段是一长为L的水平粗糙轨道,A的右侧光滑,水平轨道左侧是一光滑斜面轨道,斜面轨道与水平轨道在O点平滑连接.车右端固定一个处于锁定状态的压缩轻弹簧,其弹性势能为Ep,一质量为m的小物体(可视为质点)紧靠弹簧,小物体与粗糙水平轨道间的动摩擦因数为μ,整个装置处于静止状态.现将轻弹簧解除锁定,小物体被弹出后滑上水平粗糙轨道.车的质量为 2m,斜面轨道的长度足够长,忽略小物体运动经过O点处产生的机械能损失,不计空气阻力.求:
(1)解除锁定结束后小物体获得的最大动能;
(2)当μ满足什么条件小物体能滑到斜面轨道上,满足此条件时小物体能上升的最大高度为多少?
正确答案
(1)(2)
本题考查系统动量守恒,根据系统受力情况分析出在解锁弹开后动量守恒,因为小车表面粗糙系统的机械能不守恒
(1)、设解锁弹开后小物体的最大速度饷大小为v1,小物体的最大动啦为Ek ,此时长板车的速度大小为v2,研究解锁弹开过程小物体和车组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒,
有 ① (2分)
② (2分)
③(2分)
联立①②③式解得.(2分)
(2)、小物体相对车静止时,二者有共同的速度设为v共,
长板车和小物体组成的系统水平方向动量守恒 :
④ (2分)
所以v共=0
要使小物体能滑上斜面轨道,必须满足(2分)
即当时,小物体能滑上斜面轨道
设小物体上升的最大高度为h,此瞬间小物体相对车静止,由④式知两者有共同速度为零.
根据系统能量守恒有 (2分)
解得:.(2分)
(选修3-5).如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间粗糙,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:
(1)A、B最后的速度大小和方向;
(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车的速度大小和方向。
正确答案
(1),方向向右 ;(2)
,方向向右
试题分析:(1)最后A不会滑离B,即两者有共同速度,设为,由A、B系统的动量守恒定律得:
所以,方向向右
(2)A向左运动速度减为零时,到达最远处,设此时速度为,则由动量守恒定律得:
解得:,方向向右
(1)(6分)在如图所示的光电效应现象中,光电管阴极K的极限频率为v0,则阴极材料的逸出功等于__________;现用频率大于v0的光照射在阴极上,当在A、K之间加一数值为U的反向电压时,光电流恰好为零,则光电子的最大初动能为_________;若入射光频率为v(v>v0),则光电子的最大初动能为_________.
(2)(9分)如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M="8" kg的平板小车,车上有一个质量m="1.9" kg的木块,木块距小车左端6 m(木块可视为质点),车与木块一起以v="1" m/s的速度水平向右匀速行驶. 一颗质量m0="0.1" kg的子弹以v0="179" m/s的初速度水平向左飞来,瞬间击中木块并留在其中. 如果木块刚好不从车上掉下来,求木块与平板之间的动摩擦因数(g="10" m/s2)
正确答案
(1)hv0, eU, ; (2)
试题分析:(1)hv0,(2分) eU,(2分) (2分)
(2)设子弹射入木块后的共同速度为v1,以水平向左为正,则由动量守恒有:
①(2分)
(1分)
它们恰好不从小车上掉下来,则它们相对平板车滑行s="6" m时它们跟小车具有共同速度v2,则由动量守恒有:
②(2分)
(1分)
由能量守恒定律有:
③(2分)
由①②③,代入数据可求出 (1分)
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