- 动量守恒定律
- 共5880题
在光滑的水平面上,质量为m1的小球甲以速率向右运动。在小球甲的前方A点处有一质量为m2的小球乙处于静止状态,如图所示。甲与乙发生正碰后均向右运动。乙被墙壁C弹回后与甲在B点相遇,
。已知小球间的碰撞
及小球与墙壁之间的碰撞均无机械能损失,求甲、乙两球的质量之比 。
正确答案
两球发生弹性碰撞,设碰后甲、乙两球的速度分别为v1、v2,
则
m1v0 = m1v1 + m2v2 2分
m1v02 = m1v12 + m2v22 2分
从两球碰撞后到它们再次相遇,甲和乙的速度大小保持不变,由于BC=2AB,则甲和乙通过的路程之比为v1:v2=" 1:5 " 2
分
联立解得 = 2分
略
(1)(6分)下列说法正确的是(选对一个给2分,选对两个给4分,选对三个给6分,选错一个扣3分,最低得分为0分)
E.康普顿效应不仅表明了光子具有能量,还表明了光子具有动量
(2)(5分)如图所示为氢原子的能级图,n为量子数。在氢原子核外电子由量子数为 2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中,将 (填“吸收”、“放出”)光子。若该光子恰能使某金属产生光电效应,则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁的过程中,有 种频率的光子能使该金属产生光电效应。
(3)(9分) 如图所示,一质量m1= 0.48kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上。车顶右端放一质量m2= 0.2kg的小物块,小物块可视为质点。现有一质量m0= 0.02kg的子弹以水平速度射中小车左端,并留在车中,最终小物块以5m/s的速度与小车脱离。子弹与车相互作用时间极短。g取10 m/s2。求:
① 子弹刚刚射入小车时,小车速度v1的大小;
② 小物块脱离小车时,小车速度v1′的大小。
正确答案
(1)ADE (6分)(2)吸收 (3分)5 (2分)(3) ① ②
试题分析:(1)英国物理学家卢瑟福通过粒子散射实验,发现绝大多数
粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但是有少数
粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数的
粒子偏转超过了
,有的甚至几乎达到
,据此,卢瑟福提出了原子的核式结构模型;在很多核反应中,由于有质量的亏损,所以才会有核能的释放;放射性元素衰变的半衰期是由核内部本身的因素决定的,而跟原子所处的物理状态或化学状态无关;对于每一种金属都有一个极限频率,当入射光的频率小于极限频率时,无论入射光多强,也不会发射光电子。X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律, 康普顿效应不仅表明了光子具有能量,还表明了光子具有动量。
(2)玻尔原子模型指出原子由低能态向高能态跃迁时,是要吸收光子的,由高能态向低能态跃迁时,是要放出光子的;光子能量与跃迁的能级差有关,能级差越大,辐射光子的能量越高,光电效应越容易发生;如图所示的量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃迁的过程中,产生6种不同能量的光子,除由能级向
能级跃迁时的光子不能使金属产生光电效应外,其余5种均可。
(3)①子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得:
(2分)
解得: (2分)
②三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得:
(3分)
解得: (2分)
如图所示,在高为1.25m的光滑水平台面上放着两个质量分别为0.2kg和0.3kg的小球B、C,两球间用轻质弹簧连接。现有一质量为0.1kg的小球A以v0=10m/s的水平速度与B球在极短的时间内发生正碰并被反弹,A球从水平台上下落后,落地点距平台右边缘的水平距离为1m。已知三个小球半径相同,弹簧的形变在弹性限度内,不计空气阻力,g取10m/s2。求:
(1)碰后小球A的速度;
(2)碰后小球B在压缩弹簧的过程中弹簧的最大弹性势能。
正确答案
(1) (2)
(1)碰后小球A做平抛运动,设碰后小球A反弹后的速度大小为v1,
水平方向 ①
竖直方向 ②
由①②解得 ③
(2)设碰后小球B的速度大小为v2,碰撞过程时间极短,A、B碰撞动量守恒
④
解得
碰后小球B以v2压缩弹簧,当两者速度相同时弹簧的弹性势能最大,设弹性势能最大时B、C的共同速度为v3,根据动量守恒,有:
⑤
解得
小球B压缩弹簧的过程中,小球B、C和弹簧组成的系统的能量守恒,有:
⑥
解得 ⑦
评分标准:本题满分18分,其中(1)问6分,①②③式各2分;(2)问12分,④⑤⑥⑦式各3分。
如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现把一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为s处自由释放,并与B球发生正碰。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球的质量M=3m,B球被碰后作周期性运动,其运动周期
(A、B小球均可视为质点)。求:
(1)A球与B球相碰前A的速度大小;
(2)两球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,弹簧劲度系数k的可能取值。
正确答案
(1)设A球与B球碰撞前瞬间的速度为v0,由动能定理得:
…………………①
解得: …………………②
(2)由于碰撞过程极短,可以认为系统满足动量守恒:
…………………③
由题知碰撞过程中无机械能损失,有:
…………………④
解③④得:
,负号表示方向向左 …………………⑤
,方向向右 …………………⑥
(2)要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置,则必有A球重新回到O处所用的时间t满足:
…………………⑦
A球在电场中受电场力作用向左做减速运动至速度为0后又向右作加速运动:
…………………⑧
…………………⑨
由题知: …………………⑩
解⑦⑧⑨⑩得:
…………………⑾
略
[物理——选修3-5](15分)
(1)(5分)以下关于原子核的说法正确的是 (填入选项前的字母,有填错的不得分)
(2)(10分)如图,小车质量为M=2.0kg,带有光滑的圆弧轨道AB和粗糙的水平轨道BC,一小物块(可视为质点)质量为m=0.50kg,与轨道BC的动摩擦因数为μ=0.10,BC部分总长度为L=0.80m.重力加速度g取10m/s2。
①若小车固定在水平面上,将小物块从BC轨道的D点静止释放,小物块恰好可运动到C点.试求D点与BC轨道的高度差;
②若将小车置于光滑水平面上,小物块仍从D点静止释放,试求小物块滑到BC中点时的速度大小。
正确答案
[选修3-5] (15分)
(1)BD
(2)解析:①设D点与BC轨道的高度差为h,根据动能定理有
(2分)
解得: (2分)
②设小物块滑到BC中点时小物块的速度为v1,小车速度为v2,
对系统,根据水平方向动量守恒有: (2分)
根据功能关系有: (2分)
由以上各式解得: (2分)
略
扫码查看完整答案与解析