- 动量守恒定律
- 共5880题
一根轻且不可伸长细线穿过转轴水平固定的光滑定滑轮，线的两端各系一个质量均为M的同样物体，其中一个物体的侧面爬有质量为m的蟑螂。开始维持两物体不动，并且爬有蟑螂的物体比另一物体高H。放开两物体，当它们并排时，蟑螂垂直于所在物的侧面轻轻跳开，并抓住向上运动的第二个物体。求：
（1）两物体第一次并排时两物体的速度大小；
（2）经过多少时间两物体又并排；
（3）带有蟑螂的第二个物体上升的最大高度。
正确答案
（1）
（1）两物体第一次并排时蟑螂下降了H/2，两物体速度大小总是相等，可以从能量角度分析。
由此得
（2）蟑螂在垂直于下降物体侧面跳开时具有竖直速度，这等于它所离开的物体的速度，这样跳运并不影响此物体速度。但是当蟑螂抓住第二个物体侧面后，系统速度变了。系统的一部分能量转变为内能。可等效处理，根据动量守恒定律求新速度。两物体以速度v1一起运动，蟑螂以同样大小、但相反方向的速度迎面飞去，经这样“碰撞”后速度为
第一物体以此初速度向下运动的加速度等于
第一物体运动到最低点所需时间等于
再经过时间t两物体相齐，则所求时间为
（3）相对相遇点，带有蟑螂的物体上升高度为
试在下述简化情况下，由牛顿定律和运动学公式导出动量守恒定律的表达式：系统是两个质点，相互作用力是恒力，不受其他力，沿直线运动，要求说明推导过程中每步的根据，以及公式中各符号和最后结果中各项的意义。
正确答案
设
有：
由加速度的定义可知：
分别代入上式，可得：
根据牛顿第三定律，有
代入并整理后，最终可得：
其中
本题是一道推导证明题。首先要对所引用字母符号的物理意义加以具体说明，在推导过程中每一步都要针对性的给出依据、说明理由，最后按题目要求用文字说出最后结果中各项的意义。因此，在学习物理概念和规律时不能只记结论，还须弄清其中的道理，知道物理概念和规律的由来。
如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s．A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，此时B的速度大小为______m/s，方向为______（填“远离空间站”或“靠近空间站”）．
正确答案
取远离空间站的方向为正方向，则A和B开始的速度为v0=0.1m/s远离空间站，推开后，A的速度vA=0.2m/s，此时B的速度为vB，
根据动量守恒定律有：（mA+mB）v0=mAvA+mBvB
代入数据解得：vB=
即B的速度方向沿远离空间站方向；
故答案为：0.02m/s，远离空间站
(10分)在光滑水平地面上放有一质量为M带光滑弧形槽的小车，一个质量为m的小铁块以速度V0沿水平槽口滑去，如图所示，求：
(1)铁块能滑至弧形槽内的最大高度：(设m不会从左端滑离M)
(2)小车的最大速度；
(3)若M＝m，则铁块从右端脱离小车后将作什么运动？
正确答案
(1)铁块滑至最高处时，有共同速度V，
由动量守恒定律得：mV0＝(M+m)V ①
由能量守恒定律得：
由①②解得：
(2)铁块从小车右端滑离小车时，小车的速度最大为V１，此时铁块速度为V２，由动量守恒定律得： mv＝MV１ + mV２ ③
由能量守恒定律得： 
由③④解得： 
(3)由上面③④解得: 
由已知当M＝m时，由⑤得：V2＝０
又因铁块滑离小车后只受重力，所以做自由落体运动．
略
人在平板车上用水平恒力拉绳使重物能靠拢自己，如图所示，人相对车始终不动，重物与平板车之间，平板车与地面之间均无摩擦．设开始拉重物时车和重物都是静止的，车和人的总质量为M＝100 kg，重物质量m＝50 kg，拉力F＝20 N，重物在车上向人靠拢了3 m．求：
(1)车在地面上移动的距离．
(2)这时车和重物的速度．
正确答案
：(1)1 m (2)2 m/s 4 m/s
：(1)设重物在车上向人靠拢L＝3 m，车在地面上移动距离为x，依题意有m(L－x)＝Mx
整理得：x＝1 m
(2)人和车的加速度为a＝＝＝2 m/s2
则人和车在地面上移动1 m时的速度为
v＝＝2 m/s
此时物体的对地速度为v物，依据mv物＝Mv
得v物＝4 m/s
扫码查看完整答案与解析