- 动量守恒定律
- 共5880题
如图所示,EF为水平地面,O点左侧是粗糙的,右侧是光滑的,一轻质弹簧右端固定在墙壁上,左端与静止在O点、质量为m的小物块A连接,弹簧处于原长状态.质量为2m的物块B在大小为F的水平恒力作用下由C处从静止开始向右运动,已知物块B与地面EO段间的滑动摩擦力大小为,物块B运动到O点与物块A相碰并一起向右运动(设碰撞时间极短),运动到D点时撤去外力F.物块B和物块A可视为质点.已知CD=5L,OD=L.求:
(1)撤去外力后弹簧的最大弹性势能?
(2)物块B从O点开始向左运动直到静
止所用的时间是多少?
正确答案
(1);(2)
(1)设B与A碰撞前速度为v0,由动能定理,得
,则
B与A在O点碰撞,设碰后共同速度为v1,
由动量守恒得
碰后B和A一起运动,运动到D点时撤去外力F后,当它们的共同速度减小为零时,弹簧的弹性势能最大,设为Epm,则由能量守恒得
(2)设A、B一起向左运动回到O点的速度为v2,由机械能守恒得
经过O点后,B和A分离,B在滑动摩擦力的作用下做匀减速直线运动,设运动时间为t,由动量定理得,则
.
静止在光滑水平地面上的平板小车C,质量为mC =3kg,物体A、B的质量为mA=mB=1kg,分别以vA=4m/s和vB=2m/s的速度大小,从小车的两端相向地滑到车上.若它们在车上滑动时始终没有相碰,A、B两物体与车的动摩擦因数均为=0.2.求:
(1)小车的最终的速度;
(2)小车至少多长(物体A、B的大小可以忽略).
正确答案
(1)0.4m/s;(2)4.8m
(1)由于A、B、C组成的系统水平方向动量守恒,且三者最后保持相对静止,设最终共同速度为v,则,v=0.4m/s
(2)A、B始终没有相碰,若板长为L,A、B相对板的位移分别为sAC、sBC,则
系统的动能损失全部用于在相对位移上克服摩擦力做功,有
故板长至少为L=4.8m.
溜冰的小孩站在冰面上靠着固定的木桩推出一冰车,可使冰车获得速度v,若他站在冰面上推出这一冰车,在做功相同的条件下,冰车可获的速度大小为多大.(冰面阻力不计)
正确答案
(20分)如图所示,质量为m3的平板车C放在光滑水平面上,车上放有A、B两小滑块,质量分别是m1、m2,与平板车上表面间动摩擦因数分别为μ1和μ2。同时分别给A、B一个冲量使它们都获得相同大小的初速度v 0开始相向运动,A、B恰好不相碰。已知m1=10 kg,m2=2 kg,m3=6 kg, μ1=0.1,μ2=0.2, v0=9 m / s。g取10 m /s2。求:
(1) A、B都在平板车上不滑动时,C的速度大小v c=?
(2)开始运动前,A、B之间的距离s=?
正确答案
(1)4 m / s(2)55.125 m
以向左为正方向。
(1) A、B、C组成的系统的动量守恒,A、B都不滑动时,三者共速向右,则
m1v0-m2v0=(m1+m2+m3)vc ………………(3分)
vc=4 m / s ………………(1分)
(2) 设A、B、C在相对滑动过程中加速度大小分别为a1、a2、a3,则
a1=-μ1g=-1 m /s2 ………………(1分)
a2=μ2g=2 m /s2 ………………(1分)
a3==1 m /s2 ………………(1分)
假设A、B与C共速前一直与C相对滑动,设需要的时间分别为tA和tB,则
s
s
由于tB>tA,所以A先停止滑动。 ………………(2分)
设A从开始到停止滑动经过的时间为t,A刚停止滑动时,A和C的速度都为v1,B的速度为v2,则
对C有:v1=a3t ………………(1分)
对A有:v1=v0-a1t ………………(1分)
解得t=4.5 s
v1=4.5 m / s ………………(1分)
设停止滑动以后A和C的加速度都为a4,方向向左,则
a4==- 0.25 m /s2 ………………(1分)
设A从开始运动到停止滑动通过的距离是s1,B从开始运动到停止滑动通过的距离是s2,A停止滑动后到B停止滑动,A和C通过的距离是s3,则
对A有: ………………(1分)
对B有: ………………(1分)
对A和C有: ………………(1分)
解得s1=30.375 m,s2=-16.25 m,s3=8.5 m
s=s1 -s2+s3 ………………(2分)
s=55.125 m ………………(2分)
(评分标准说明:根据动量守恒求得vc给4分;求四个加速度各1分,共4分;判断A先停止滑动,给2分;求得v1给3分;求得s1、s2、s3各1分,共3分;最后结果4分。不同方法解答,对照该标准给分)
如图所示,固定的光滑的弧形轨道末端水平,固定于水平桌面上,B球静止于轨道的末端.轨道最高点距轨道末端高度及轨道末端距地高度均为R.A球由轨道最高点静止释放,A球质量为2m,B球质量为m,A、B均可视为质点,不计空气阻力及碰撞过程中的机械能的损失.求:A、B两球落地点的水平距离?
正确答案
A球下滑过程到与B球碰撞前机械能守恒,则有
2mgR=(2m)v2
解得,v=
A、B两球发生弹性碰撞,动量守恒、机械能守恒,则
2mv=2mvA+mvB(2m)v2=
(2m)
+
m
解得,vA=,vB=
碰撞后两球都做平抛运动,
则 R=gt2
A的水平位移为xA=vAt,B的水平位移为xB=vBt,则A、B两球落地点的水平距离为△x=xB-xA,
代入解得,△x=2R.
答:A、B两球落地点的水平距离为2R.
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