动量守恒定律的应用(计算题)
动量守恒定律应用题(绝对经典)
动量守恒定律应用题(绝对经典)
引言
动量守恒定律是物理学中一个重要的概念,它描述了在没有外
力作用下,一个系统的总动量保持不变。本文将介绍一个经典的动
量守恒定律应用题,并通过简单的计算来解答这个问题。
题目描述
在一个封闭的系统中,有两个物体A和B,它们的质量分别为$m_A$和$m_B$。物体A和物体B之间没有外力作用,因此系统的动量守恒。在初始时刻$t_0$,物体A的速度为$v_A$,物体B的
速度为$v_B$。现在我们需要计算在某一时刻$t$后,物体A和物体
B的速度。
解答
根据动量守恒定律可知,系统的总动量在任何时刻都保持不变。在初始时刻$t_0$,系统的总动量为:
$$
P_{\text{总}} = m_A \cdot v_A + m_B \cdot v_B \quad \text{(1)}
$$
在时刻$t$后,物体A的速度为$v_A'$,物体B的速度为
$v_B'$。根据动量守恒定律,系统的总动量仍然保持不变。因此,
在时刻$t$,系统的总动量为:
$$
P_{\text{总}}' = m_A \cdot v_A' + m_B \cdot v_B' \quad \text{(2)} $$
由于系统的总动量保持不变,根据等式(1)和等式(2)可得:
$$
m_A \cdot v_A + m_B \cdot v_B = m_A \cdot v_A' + m_B \cdot
v_B' \quad \text{(3)}
$$
我们可以根据等式(3)来计算物体A和物体B在时刻$t$后的速度。具体步骤如下:
1. 根据题目给出的初始条件,将初始时刻$t_0$的速度代入等式(3)中。
动量守恒定律的应用练习题
动量守恒定律的应用练习题
例1、如图8-16所示,A 、B 、C 三木块的质量分别为m A =0.5kg ,m B =0.3kg ,
m C =0.2kg ,A 和B 紧靠着放在光滑的水平面上,C 以v 0=25m/s 的水平初速度沿A 的上表面滑行到B 的上表面,由于摩擦最终与B 木块的共同速度为8m/s ,求C 刚脱离A 时,A 的速度和C 的速度。
例2、甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车质量之和M=30 kg ,乙和他的冰车质量之和也是M=30kg ,游戏时甲推着一个质量m=15kg 和箱子以大小为v 0=2m/s 的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面而来,为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处,乙迅速抓住,若不计冰面摩擦,求甲至少要以多大速度(相对地)将箱子推出,才能避免与乙相撞?
练习1、甲、乙两人质量均为M ,甲推一个质量为m 的木箱,甲、乙都在水平光滑冰面上以速度v 0相向运动,甲将木箱推给乙,乙接住木箱后又推给甲,连续n 次后甲接到木箱,这时甲和木箱的速度为零,则这时乙的速度为( ) A .速度大小为0nv M m ,方向与甲的初速度方向相同;
B .速度大小为
n
v m M m
0⋅+,方向与乙的初速度方向相同; C .速度大小为0v M
m ,方向与甲的初速度方向相同;
D .速度为零。
练习2、两只总质量分别为m 1=500kg 和m 2=1000kg 小船平行逆向航行,航线邻近,当它们首尾相齐时,由每一只船上各投质量m=50kg 的麻袋到对面一只船上去,结果载重较小的一只停了下来,另一只船则以v=8.5m/s 的速度向原原航行,问在交换麻袋前两只船的速率为多少?(水的阻力不计)
动量守恒定律--计算题
动量守恒定律--计算题
动量守恒定律 - 计算题
引言
动量守恒定律是力学中重要的基本定律之一,它描述了物体在相互作用过程中动量守恒的现象。本文将通过两个计算题来说明动量守恒定律的应用。
计算题一
已知,一个质量为 m1 的物体以速度 v1 运动,与另一个质量为 m2 以速度 v2 运动的物体发生碰撞。碰撞后第一个物体的速度变为 v1',第二个物体的速度变为 v2'。根据动量守恒定律,我们可以得出以下等式:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1' + m2 * v2'
现在给定以下数据:
m1 = 2 kg
v1 = 10 m/s
m2 = 3 kg
v2 = 5 m/s
我们需要计算碰撞后两个物体的速度 v1' 和 v2'。
解答:
根据动量守恒定律的等式,我们可以进行如下计算:2 kg * 10 m/s + 3 kg * 5 m/s = 2 kg * v1' + 3 kg * v2'
化简上述等式可得:
20 kg·m/s + 15 kg·m/s = 2 kg·v1' + 3 kg·v2'
35 kg·m/s = 2 kg·v1' + 3 kg·v2'
通过整理,我们可以得到:
2 kg·v1' +
3 kg·v2' = 35 kg·m/s
由题目给出的数据可知,两个物体碰撞后动量守恒,因此两个
物体的合成速度等于初始动量的总和除以两个物体的总质量。根据
此特点,我们可以得到以下计算结果:
v1' = (2 kg * 10 m/s + 3 kg * 5 m/s) / (2 kg + 3 kg) = 7 m/s
10 物理大题:动量守恒定律综合应用
专题10动量守恒定律综合应用
【例题】(2023·江苏苏州·高三统考期末)如图所示,光滑水平地面上有一质量为M =2kg 的木板,木板的左端放有一质量为m =1kg 的小木块,木块与木板间的动摩擦因数为μ=0.1。在木板两侧地面上各有一竖直固定墙壁,起初木板靠左侧墙壁静止放置。现给木块向右的水平初速度v 0=3m/s ,在此后运动过程中木板与墙壁碰撞前木块和木板均已相对静止,木块始终没有从木板上掉下。设木板与墙壁碰撞时间极短且无机械能损失,取g =10m/s 2,求:
(1)第一次碰撞墙壁对木板的冲量大小I ;
(2)木板的最短长度L ;
(3)木块与木板发生相对滑动的时间总和t 。
三类碰撞的特点
1.碰撞问题遵循的三条原则
(1)动量守恒:p 1+p 2=p 1′+p 2′.
(2)动能不增加:E k1+E k2≥E k1′+E k2′.
(3)若碰后同向,后方物体速度不大于前方物体速度.
2.两种碰撞特点
(1)弹性碰撞
两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.
以质量为m 1、速度为v 1的小球与质量为m 2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,有
m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2′12m 1v 12=12m 1v 1′2+12m 2v 2′2
解得v 1′=
m 1-m 2v 1m 1+m 2
,v 2′=2m 1v 1m 1+m 2.结论:①当两球质量相等时,v 1′=0,v 2′=v 1,两球碰撞后交换了速度.
②当质量大的球碰质量小的球时,v 1′>0,v 2′>0,碰撞后两球都沿速度v 1的方向运动.
物理动量守恒定律习题
动量守恒定律计算题练习
1、如图所示,可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上,一起以V0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞,B、C的上表面相平且B、C不粘连,A滑上C后恰好能到达C板的最右端,已知A、B、C质量均相等,且为m,木板C长为L,求:(1)A物体的最终速度;(2)A、C之间的摩擦力f;(3)A在木板C上滑行的时间t.
2、如图,木板A静止在光滑水平面上,其左端与固定台阶相距x.与滑块B(可视为质点)相连的细线一端固定在O点.水平拉直细线并给B一个竖直向下的初速度,当B到达最低点时,细线恰好被拉断,B从A右端的上表面水平滑入.A与台阶碰撞无机械能损失,不计空气阻力.已知A 的质量为2m,B的质量为m,A、B之间动摩擦因数为μ,细线长为L、能承受的最大拉力为B
重力的5倍;A足够长,B不会从A表面滑出,重力加速度为g.
(1)求B的初速度大小v0和细线被拉断瞬间B的速度大小v1;
(2)A与台阶只发生一次碰撞,求x满足的条件;
(3)x在满足(2)条件下,讨论A与台阶碰撞前瞬间的速度.
3、如图所示,质量M=1.5kg的小车静止于光滑水平面上并紧靠固定在水平面上的桌子右边,其上表面与水平桌面相平,小车的左端放有一质量为0.5kg的滑块Q.水平放置的轻弹簧左端固定,质量为0.5kg的小物块P置于光滑桌面上的A点并与弹簧的右端接触(不粘连),此时弹簧处于原长.现用水平向左的推力F将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内),推力做功W F=4J,撤去F后,P沿桌面滑到小车左端并与Q发生弹性碰撞,最后Q恰好没从小车上滑下.已知Q与小车表面间动摩擦因数μ=0.1.(g=10m/s2)求:
动量守恒能量守恒练习题
动量守恒能量守恒练习题
动量守恒和能量守恒是物理学中两个重要的守恒定律。它们在解决物理问题中起着关键的作用,尤其在力学和能量转化的问题中应用广泛。下面是一些关于动量守恒和能量守恒的练习题,让我们来一起进行练习,加深对这两个定律的理解。
练习题1:碰撞问题
两个相互靠近的物体质量分别为m1和m2,初始速度分别为v1和v2。它们发生完全弹性碰撞,向相反方向运动后的速度分别为v1'和v2'。根据动量守恒定律,我们可以得到以下式子:
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
对于给定的初始条件,求解碰撞后物体的速度。
练习题2:能量转化问题
一物体从高处自由下落,其高度为h,质量为m。忽略空气阻力的影响,我们可以应用能量守恒定律,得到以下式子:mgh = 1/2mv^2
其中,g是重力加速度,v是物体的速度。根据这个式子,给定初始条件,可以求解物体在到达地面时的速度v。
练习题3:弹簧振动问题
一质量为m的物体挂在一个弹簧上,弹簧的劲度系数为k。当物体受到外力F推动后,它绕平衡位置做简谐振动。根据动量守恒和能量守恒定律,我们可以得到以下式子:
mω^2A^2 = F^2
其中,A是振幅,ω是振动的角频率。根据这个式子,可以求解物体的运动参数。
练习题4:线性势能转化为动能
一个弹簧压缩到长度为x,劲度系数为k。当弹簧释放时,它将能量转化为物体的动能。根据能量守恒定律,可以得到以下式子:1/2kx^2 = 1/2mv^2
其中,x是弹簧的长度,v是物体的速度。根据这个式子,可以求解物体的速度。
练习题5:球体滚动问题
动量守恒定律的应用(计算题)
(1) 甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点 D,求乙在轨道上的首次落点到 B 点 的距离; (2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ0 ; (3)若甲仍以速度υ0 向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的 首次落点到 B 点的距离范围。
4
10..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 间动摩擦因数为μ,现给 A 和 B 以大小相等、方向相反的初速度 v0 ,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 板车向右运动的位移大小.
M (A、B 小球均可视为质点)。 k
(1)求 A 球与 B 球第一次碰撞后瞬间,A 球的速度 V1 和 B 球的速度 V2; (2)要使 A 球与 B 球第二次仍在 B 球的初始位置迎面相碰,求劲度系数 k 的可能取值。
9、如图,ABD 为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中 AB 段是水平的,BD 段为半径 R=0.2m 的 半圆, 两段轨道相切于 B 点, 整个轨道处在竖直向下的匀强电场中, 场强大小 E=5.0×103 V/m。 一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0 沿水平轨道向右运动,与静止在 B 点带正电的小球乙发 生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为 m=1.0×10-2 kg,乙所带电荷量 q=2.0×10-5 C,g 取 10m/s2 。(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
高中物理动量守恒定律的应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析
由以上式子得 ,即C最终停止的位置与O点相距4l
(3)要使B离开挡板,则弹簧必须伸长到 ,即A需到达斜面上P点上方l处,此时弹簧弹性势能恰也为
假定A可以到达该处,即对A由P至该处的运动过程,根据动能定理得:
其中
由以上式子可得 ,说明此时A仍有沿斜面向上的速度,故B可以离开挡板.
6.水平放置长为L=4.5m的传送带顺时针转动,速度为v=3m/s,质量为m2=3kg的小球被长为 的轻质细线悬挂在O点,球的左边缘恰于传送带右端B对齐;质量为m1=1kg的物块自传送带上的左端A点以初速度v0=5m/s的速度水平向右运动,运动至B点与球m2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的 反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ=0.1,取重力加速度 。求:
(2)根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R;
动量守恒定律的各种题型
动量守恒定律应用的各种题型
1.两球碰撞型
【例题1】甲乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动,已知它们的动量分别是P 1=5kgm/s ,P 2=7kgm/s ,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为10 kgm/s ,则二球质量m 1与m 2间的关系可能是下面的哪几种?
A 、m 1=m 2
B 、2m 1=m 2
C 、4m 1=m 2
D 、6m 1=m 2。
★解析:甲乙两球在碰撞过程中动量守恒,所以有: P 1+P 2= P 1,
+ P 2,
即:P 1,
=2 kgm/s 。
由于在碰撞过程中,不可能有其它形式的能量转化为机械能,只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能,因此系统的机械能不会增加。所以有:
2
2
'212'12221212222m P m P m P m P +
≥+ 所以有:m 1≤
51
21
m 2,不少学生就选择(C 、D )选项。 这个结论合“理”,但却不合“情”。因为题目给出物理情景是“甲从后面追上乙”,要符合这一物理情景,就必须有
2211m P m P 〉
,即m 127
5
m 〈;同时还要符合碰撞后乙球的速度必须大于或等于甲球的速度这一物理情景,即2
'21'1m P m P 〈
,所以 2151
m m 〉。因此选项(D )是不合“情”的,正确的答案应该是(C )选项。 2、子弹打木块型(动量守恒、机械能不守恒)
【例题2】质量为m 的子弹,以水平初速度v 0射向质量为M 的长方体木块。(1)设木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹留在木块内,木块对子弹的阻力恒为f ,求弹射入木块的深度L 。并讨论:随M 的增大,L 如何变化?
高一物理动量守恒定律的应用试题
高一物理动量守恒定律的应用试题
五动量守恒定律应用姓名
一.选择题(每小题中至少有一个选项是正确的)
1.甲球与乙球相碰,甲球的速度减少5m/s,乙球的速度增加了3m/s,则甲.乙两球质量之比m甲∶m乙是 ( )
A.2∶1
B.3∶5
C.5∶3
D.1∶2
2.A.B两球在光滑水平面上相向运动,两球相碰后有一球停止运动,则下述说法中正确的是
( )
A.若碰后,A球速度为0,则碰前A的动量一定大于B的动量
B.若碰后,A球速度为0,则碰前A的动量一定小于B的动量
C.若碰后,B球速度为0,则碰前A的动量一定大于B的动量
D.若碰后,B球速度为0,则碰前A的动量一定小于B的动量
3.小车静止在光滑的水平面上,A.B二人分别站在车的左.右两端,A.B二人同时相向运动,此时小车向左运动,下述情况可能是( )
A.A.B质量相等,速率相等
B.A.B质量相等,A的速度小
C.A.B速率相等,A的质量大
D.A.B速率相等,B的质量大
4.在光滑水平面上有两辆车,上面分别站着A.B两个人,人与车的质量总和相等,在A的手中拿有一个球,两车均保持静止状态,当A将手中球抛给B,B接到后,又抛给A,如此反复多次,最后球落在B的手中,则关于A.B速率大小是
( )
A.A.B两车速率相等
B.A车速率大
C.A车速率小
D.两车均保持静止状态
5.如图1所示,A.B两物体质量mA=2mB,水平面光滑,当烧断细线后(原来弹簧被压缩),则下列说法正确的是( )
A.弹开过程中A的速率小于B的速率
B.弹开过程中A的动量小于B的动量
C.A.B同时达到速度最大值
动量守恒定律在碰撞中的计算题
动量守恒定律在碰撞中的计算题碰撞是物体间发生相互作用的过程,而动量守恒定律是描述这种相互作用的重要物理规律之一。本文将通过计算题的形式,来阐述动量守恒定律在碰撞中的应用。
假设有两个物体A和B,在某时刻发生碰撞。根据动量守恒定律,碰撞前后物体的总动量保持不变。其数学表达式为:
m_A * v_A + m_B * v_B = m_A * v'_A + m_B * v'_B
其中,m表示物体的质量,v表示物体的速度。上式中,A和B分别表示物体A和物体B,v表示碰撞前的速度,v'表示碰撞后的速度。
为了更好地理解动量守恒定律在碰撞中的应用,我们来看一个具体的计算题。
假设物体A的质量为2 kg,速度为3 m/s;物体B的质量为3 kg,速度为-1 m/s。这里的负号表示速度的方向与物体A相反。我们需要计算碰撞后两个物体的速度。
根据动量守恒定律,我们可以列出如下的方程:
2 kg *
3 m/s + 3 kg * (-1 m/s) = 2 kg * v'_A + 3 kg * v'_B
化简上式,可以得到:
6 kg·m/s - 3 kg·m/s = 2 kg * v'_A + 3 kg * v'_B
3 kg·m/s = 2 kg * v'_A + 3 kg * v'_B
现在我们需要进一步计算碰撞后物体A和物体B的速度,为了简化计算过程,我们可以设定物体B的速度为v'_B = 0 m/s。此时,上式化简为:
3 kg·m/s = 2 kg * v'_A
解上式可得:
v'_A = 3 kg·m/s / 2 kg = 1.5 m/s
动量守恒定律的综合应用
一个过程,哪个系统的动量守恒.
题型二:某一方向上动量守恒问题
[例2] 两质量分别为M1和M2的劈 A和B,高度相同,放在光滑水平 面上,A和B的倾斜面都是光滑曲 面,曲面下端与水平面相切, 如 图4-1所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的 高度为h.物块从静止滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的 最大高度.
⑶
变式题:2.(2010· 福建高考)如图4-4所示,一个木箱原来静止在光
滑水平面上,木箱内粗糙的底板上放着一个小木块.木箱和小木块 都具有一定的质量.现使木箱获得一个向右的初速度v0,则( ) A.小木块和木箱最终都将静止 B.小木块最终将相对木箱静止,二者一起向右运动 C.小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动 D.如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一起 向左运动
解析:设向右为正方向,A 与 C 粘合在一起的共同速度为 v′,由动量守恒定律得 mv1=2mv′ 为保证 B 碰挡板前 A 未能追上 B,应满足 v′≤v2 设 A 与 B 碰后的共同速度为 v″,由动量守恒定律得 3 7 2mv′- mv2= mv″ 2 2 为使 B 能与挡板再次碰撞应满足 v″>0 联立①②③④式得 1 2 1.5v2<v1≤2v2 或 v1≤v2< v1 ⑤ 2 3 点评: 在应用动量守恒定律分析问题时,一定要明确哪 ③ ④ ② ①
一道以动量守恒定律应用为主的综合应用题
一道以动量守恒定律应用为主的综合应用题
一个质量为M的雪橇静止在水平雪地上,一条质量为m的爱斯基摩狗站在该雪橇上,狗向雪橇的正后方跳下,随后又追赶并向前跳上雪橇;其后狗又反复地跳下,追赶并跳上雪橇,狗与雪橇始终沿一条直线运动,若狗跳离雪橇时雪橇的速度为V,则此时狗相对于地面的速度为
V+u(其中u为狗相对于雪橇的速度,V+u为代数和,若以雪橇运动的方向为正方向,则V为正值,u为负值)。设狗总以速度υ追赶和跳上雪橇,雪橇与雪地间的摩擦忽略不计,已知的大小为5m/s,u的大小为4m/s,M=30kg,m=10kg。
(1)求狗第一次跳上雪橇后两者的共同速度的大小。
(2)求雪橇最终速度的大小和狗最多能跳上雪橇的次数。
(供使用但不一定用到的对数值:1g2=0.301,lg3=0.477)
解析:
这是一道以动量守恒定律应用为主的综合应用题.解题关键:取狗与雪橇为系统,每次跳离为一个研究过程,运用动量守恒定律列方程;再取狗每次跳上为一个过程,运用动量守恒定律方程,特别注意动量守恒定律的矢量性及相对运动问题的处理。
答案:(16分)
(1)
设雪橇运动的方向为正方向,狗第1次跳下雪撬的速度为V1,
根据动量守恒定律,有:
狗第一次跳上雪橇时,雪橇与狗的共同速度V'1满足:
可解得:
将u=-4m/s, =5m/s, M=30kg, m=10kg代入得:
(2)
解法(一):
设雪橇运动的方向为正方向,狗第(n-1)次跳下雪橇的速度为V n-1,
则狗第(n-1)次跳上雪橇后的速度V'n-1满足:
这样,狗n次跳下雪橇后,雪橇的速度为Vn满足:
动量守恒定律及其应用习题(附答案)
动量守恒定律及其应用习题(附答案)
1. 如图所示,光滑水平面上有大小相同的A 、B 两球在同一直线上运动.两球质量关系为m B =2m A ,规定向右为正方向,A 、B 两球的动量均为6kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A 球的动量增量为-4kg·m/s,则(A)
A.左方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2:5
B.左方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1:10
C.右方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2:5
D.右方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1:10
2. 有一则“守株待兔”的古代寓言,设兔子的头部受到大小等于自身重量的打击时,即可致死.假若兔子与树桩作用时间大约为s 2.0,则若要被撞死,兔子奔跑的速度至少为()/102
s m g =
( C ) A.s m /1 B.s m /5.1 C.s m /2 D.s m /5.2
3. 向空中抛出一手榴弹,不计空气阻力,当手榴弹的速度恰好是水平方向时,炸裂成a 、b 两块,若质量较大的a 块速度方向仍沿原来的方向,则( CD ) A.质量较小的b 块的速度方向一定与原速度方向相反 B.从炸裂到落地这段时间内,a 飞行的水平距离一定比b 的大 、b 两块一定同时落到水平地面a
D.在炸裂过程中,a 、b 两块受到的爆炸力的冲量大小一定相等
4. 两木块A 、B 质量之比为2∶1,在水平地面上滑行时与地面间的动摩擦因数相同,则A 、B 在开始滑行到停止运动的过程中,滑行的时间之比和距离之比( AD ) A.初动能相同时分别为1∶2和1∶2 B.初动能相同时分别为1∶2和1∶4 C.初动量相同时分别为1∶2和1∶2 D.初动量相同时分别为1∶2和1∶4
动量守恒及应用超级好题(含答案)
1、如图所示,在光滑水平长直轨道上有、两个绝缘体,它们之间有一根长为的轻质软线相连接,其中的质
量为,的质量为,为带有电荷量为的正电荷,不带电,空间存在着方向水平向右的匀强电场,
场强大小为。开始用外力把与靠在一起并保持静止,某时刻撤去外力,开始向右运动,直到细线绷紧,当
细线被绷紧时,两物体将有极短时间的相互作用,而后开始运动,且细线再次松弛。已知开始运动时的速度等
于线刚绷紧前瞬间的速度的。设整个过程中,的电荷量都保持不变。问
(1)细线第一次绷紧前瞬间的速度多大?
(2)从开始运动后到细线第二次被绷紧前的过程中,与是否会相碰?
(3)如果能相碰,的位移和相碰前瞬间、的速度各是多少?如果不能相碰,和间的最短距离是多少?
细线第二次被绷紧的瞬间的位移多大?
2、用轻弹簧相连的质量均为m=2㎏的A、B两物体都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动,弹簧处于原长,质量M = 4㎏的物体C静止在前方,如图所示。B与C碰撞后二者粘在一起运动,在以后的运动中,求:
(1)B与C碰撞后二者粘在一起的共同速度v1.
(2)当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度v2。
3、如图,水平地面上静止放置着物块B和C,相距=1.0 m.物块A以速度=10 m/s沿水平方向与B正碰.碰撞后A和B牢固地粘在一起向右运动,并再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度=2.0 m/s.已知A和B的质量均为m,C 的质量为A质量的k倍,物块与地面的动摩擦因数=0.45.(设碰撞时间很短,g取10 m/)
(1)计算与C碰撞前瞬间AB的速度;
(2)根据AB与C的碰撞过程分析k的取值范围,并讨论与C碰撞后AB的可能运动方向.
动量守恒定律的应用练习题及答案
动量守恒定律的应用练习题
一、选择题
1、M置于光滑平面上,上表面粗糙且足够长,木块m 以初速度v滑上车表面,则:
A.m的最终速度为mv/(M+m)
B.因车表面粗糙,故系统动量不
守恒
C.车面越粗糙,小车M获得动量越大
D.m速度最小时,M速度最大
2、光滑槽M1静止于光滑平面上,小球m从M右上方无初速度滑下,当滑到左方最高处时,M将:
A.静止B.向左运动C.向右D.无法确定
3、如图光滑水平面上有质量相等的A和B两个物体,B上装有一轻质弹簧,B原来静止,A以速度v正对B滑行,当弹簧压缩到最短时,有:
A.A的速度减小到零
B.A和B具有相同的速
度
C.此时B的加速度达到最大
D.此时B的速度达到最大
4、两船质量均为M静止于湖面上,a_上站有质量为M /2的人,现人以水平速度v从a跳到b船,再从b跳到a,多次来回跳跃,经n次后(不计水的阻力),ab两船(包括人):A.动量大小比为1:1 B.速率比为1:1
C.若n为奇数,则速率比为3:2 D.若n为偶数,则速率比为2:3
5、如图所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,如果物体A
被水平速度为vo的子弹射中
并嵌在物体A中。已知物体
A的质量是B物体质量的3/4,子弹的质量是B物体质量的1/4,则弹簧被压缩到最短时速度为:
A.v0/12 B.v0/8
C.v0/4 D.2v0/3
6、在匀速前进的船上,分别向前、向后抛出质量相等的两物体,物体对地的速度大小相等,则抛出后,船的速度将:
A.不变B.减小C.增大D.不能确定
7、车静止在光滑的平面上,ab两人分别站在两端,当两人相向走动时:
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动量守恒定律的应用(计算题)
1.一个物体静置于光滑水平面上,外面扣一质量为M 的盒子,如图1所示.现给盒子一初速度v 0,此后,盒子运动的v-t 图象呈周期性变化,如图2所示.请据此求盒内物体的质量.
答案 M
解析 设物体的质量为m,t 0时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动量守恒定律 Mv 0=mv ①
3t 0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v 0,说明碰撞是弹性碰撞
2
2
2
121v v m m =
②
联立①②解得m=M ③
(也可通过图象分析得出v 0=v,结合动量守恒,得出正确结果)
2.如图所示,矩形盒B 的质量为M ,底部长度为L ,放在水平面上,盒内有一质量为5
M 可
视为质点的物体A ,A 与B 、B 与地面的动摩擦因数均为μ,开始时二者均静止,A 在B 的左端。现瞬间使物体A 获得一向右的水平初速度0v ,以后物体A 与盒B 的左右壁碰撞时,
B
始终向右运动。当A 与B 的左壁最后一次碰撞后,B 立刻停止运动,A 继续向右滑行s
(
s L
<)后也停止运动。
(1)A 与B 第一次碰撞前,B 是否运动?
(2)若A 第一次与B 碰后瞬间向左运动的速率为1v ,求此时
矩形盒B 的速度大小
(3)当B 停止运动时,A 的速度是多少?
答案 (1) A 与B 第一次碰撞前,A 、B 之间的压力等于A 的重力,即15N M g =
A 对
B 的摩擦力15
A B f N M g μμ==
而B 与地面间的压力等于A 、B 重力之和,即1()5B N M M g =+
地面对B 的最大静摩擦力 65
B B f N M g μμ==
A B B f f < 故A 与B 第一次碰撞前,B 不运动
(2)设A 第一次碰前速度为v ,碰后B 的速度为v 2 则由动能定理有
2
2
0115252
5
M M M g L v v μ
-=
⨯-
⨯
…
碰撞过程中动量守恒 有 125
5
M M v v M v =-
+
解得211)5
v v =
(3)当B 停止运动时, A
继续向右滑行s (s
L
<)后停止,设B 停止时,A 的速度为A v ,
则由动能定理… 得
2
1525
A M M g s v μ
-=-
⨯…
解得A v =
3、 如图所示,在距水平地面高h =0.80m 的水平桌面一端的边缘放置一个质量m =0.80kg 的木块B ,桌面的另一端有一块质量M =1.0kg 的木块A 以初速度v 0=4.0m/s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80s 与B 发生碰撞,碰后两木块都落到地面上。木块B 离开桌面后落到地面上的D 点。设两木块均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知D 点距桌面边缘的水平距离s =0.60m ,木块A 与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,重力加速度取g =10m/s 2
。求:
(1)两木块碰撞前瞬间,木块A 的速度大小; (2)木块B 离开桌面时的速度大小;
(3)木块A 落到地面上的位置与D 点之间的距离。
答案:(1)木块A 在桌面上受到滑动摩擦力作用做匀减速运动,根据牛顿第二定律,木块
v 0
A 的加速度 M
Mg a μ=
=2.5m/s 2
设两木块碰撞前A 的速度大小为v ,根据运动学公式,得
at v v -=0=2.0m/s …
(2)两木块离开桌面后均做平抛运动,设木块B 离开桌面时的速度大小为v 2,在空中飞行的时间为t ′。根据平抛运动规律有:2
2
1t g h '=
,s =v 2t ′
解得: h
g s
v 22==1.5m/s
(3)设两木块碰撞后木块A 的速度大小为v 1,根据动量守恒定律有:
21mv Mv Mv +=
解得: M
mv Mv v 2
1-=
=0.80m/s
设木块A 落到地面过程的水平位移为s ′,根据平抛运动规律,得 g
h v t v s 21
1='='=0.32m
则木块A 落到地面上的位置与D 点之间的距离 s s s '-=∆=0.28m
4. 如图所示,两物块A 、B 并排静置于高h =0.80m 的光滑水平桌面上,物块的质量均为
M =0.60kg 。一颗质量m =0.10kg 的子弹C 以v 0=100m/s 的水平速度从左面射入A ,子弹射穿A 后接着射入B 并留在B 中,此时A 、B 都没有离开桌面。已知物块A 的长度为0.27m ,A
离开桌面后,落地点到桌边的水平距离s =2.0m 。设子弹在物块A 、B 中穿行时受到的阻力保持不变,g 取10m/s 2
。
(1)物块A 和物块B 离开桌面时速度的大小分别是多少; (2)求子弹在物块B 中穿行的距离;
v
(3)为了使子弹在物块B 中穿行时物块B 未离开桌面,求物块B 到桌边的最小距离。 答案 (1)子弹射穿物块A 后,A 以速度v A 沿桌面水平向右匀速运动,离开桌面后做平抛运动
2
21gt
h =
t =0.40s
A 离开桌边的速度t
s v A
=
A v =5.0m/s
设子弹射入物块B 后,子弹与B 的共同速度为v B ,子弹与两物块作用过程系统动量守恒:
B
A
v m M Mv
mv
)(0
++=
B 离开桌边的速度B v =10m/s
(2)设子弹离开A 时的速度为1v ,子弹与物块A 作用过程系统动量守恒:A
Mv
mv mv 210+=
40
1=v m/s
子弹在物块B 中穿行的过程中,由能量守恒
2
2
12)(2
12
12
1B
A
B
v m M mv Mv
fL
+-
+
=
①
子弹在物块A 中穿行的过程中,由能量守恒
2
2
120
)(2
12
12
1A A
v M M mv mv
fL
+-
-
=
②
由①②解得2
10
5.3-⨯=B L m
(3)子弹在物块A 中穿行的过程中,物块A 在水平桌面上的位移为s 1,根据动能定理
0)(2
12
1-+=
A v M M fs ③
子弹在物块B 中穿行的过程中,物块B 在水平桌面上的位移为s 2,根据动能定理
2222
121A
B
Mv
Mv
fs -
=
④
由②③④解得物块B 到桌边的最小距离21min s s s +=
s min =2.5×10-2m
5、装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击。
通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因。质量为2m 、厚度为2d 的钢板静止在水平光滑桌面上。质量为m 的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿。现把钢板分成厚度均为d 、质量均为m 的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示。若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度。设