动量守恒定律的典型例题
物理动量守恒定律题20套(带答案)
考点:考查了动量守恒定律的应用 【名师点睛】要使两车不相撞,甲车以最小的水平速度将小球发射到乙车上的临界条件是 两车速度相同,以甲车、球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,再以球与乙车为系 统,由系统动量守恒列出等式,联立求解
2.一质量为 的子弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块 并留在其中, 与木块 用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起,开始弹簧处于原长,如图所示.已知弹簧
代入数据解得:E 损=0.25J 答:①碰后 A 球的速度为 1.0m/s; ②碰撞过程中 A、B 系统损失的机械能为 0.25J. 【点评】小球碰撞过程中动量守恒、机械能不守恒,由动量守恒定律与能量守恒定律可以 正确解题,应用动量守恒定律解题时要注意正方向的选择.
9.如图所示,光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的 B=4T 的匀磁场中,两导轨间 距 L=0.5m,导轨足够长金属棒 a 和 b 的质量都为 m=1kg,电阻 Ra Rb 1 .b 棒静止于轨 道水平部分,现将 a 棒从 h=80cm 高处自静止沿弧形轨道下滑,通过 C 点进入轨道的水平 部分,已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直,且两棒始终不相碰.求 a、b 两棒的最 终速度大小以及整个过程中 b 棒中产生的焦耳热(已知重力加速度 g 取 10m/s2)
根据题意: m1 : m2 2
有以上四式解得: v2 2 2gR
接下来男演员做平抛运动:由 4R 1 gt2 ,得 t 8R
2
g
因而: s v2t 8R ; 【点睛】
两演员一起从从 A 点摆到 B 点,只有重力做功,根据械能守恒定律求出最低点速度;女 演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒,由于女演员刚好能回
Q
物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析
物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,在水平地面上有两物块甲和乙,它们的质量分别为2m 、m ,甲与地面间无摩擦,乙与地面间的动摩擦因数恒定.现让甲以速度0v 向着静止的乙运动并发生正碰,且碰撞时间极短,若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞,试求:(1)第一次碰撞过程中系统损失的动能 (2)第一次碰撞过程中甲对乙的冲量 【答案】(1)2014mv ;(2) 0mv 【解析】 【详解】解:(1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为1v 、2v ,之后甲做匀速直线运动,乙以2v 初速度做匀减速直线运动,在乙刚停下时甲追上乙碰撞,因此两物体在这段时间平均速度相等,有:212v v =而第一次碰撞中系统动量守恒有:01222mv mv mv =+ 由以上两式可得:012v v =,20 v v = 所以第一次碰撞中的机械能损失为:222201201111222224E m v m v mv mv ∆=--=gg g g (2)根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量:200I mv mv =-=2.如图所示,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b ,小车质量M =3kg ,AO 部分粗糙且长L =2m ,动摩擦因数μ=0.3,OB 部分光滑.另一小物块a .放在车的最左端,和车一起以v 0=4m/s 的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连.已知车OB 部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内.a 、b 两物块视为质点质量均为m =1kg ,碰撞时间极短且不粘连,碰后一起向右运动.(取g =10m/s 2)求:(1)物块a 与b 碰后的速度大小;(2)当物块a 相对小车静止时小车右端B 到挡板的距离;(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离.【答案】(1)1m/s (2) (3) x=0.125m【解析】试题分析:(1)对物块a,由动能定理得:代入数据解得a与b碰前速度:;a、b碰撞过程系统动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:;(2)当弹簧恢复到原长时两物块分离,a以在小车上向左滑动,当与车同速时,以向左为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:,对小车,由动能定理得:,代入数据解得,同速时车B端距挡板的距离:;(3)由能量守恒得:,解得滑块a与车相对静止时与O点距离:;考点:动量守恒定律、动能定理。
高中物理-动量守恒定律经典例题详解
高中物理-动量守恒定律经典例题详解一 动量 冲量 动量定理1.篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球.接球时,两手随球迅速收缩至胸前.这样做可以( )A .减小球对手的冲量B .减小球对手的冲击力C .减小球的动量变化量D .减小球的动能变化量答案B [解析] 由动量定理Ft =Δp 知,接球时两手随球迅速收缩至胸前,延长了手与球接触的时间,从而减小了球的动量变化率,减小了球对手的冲击力,选项B 正确.二 动量守恒定律2. 一弹丸在飞行到距离地面5 m 高时仅有水平速度v =2 m/s ,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1,不计质量损失,重力加速度g 取10 m/s 2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是A BC D答案B [解析] 弹丸在爆炸过程中,水平方向的动量守恒,有m 弹丸v 0=34m v 甲+14m v 乙,解得4v 0=3v 甲+v 乙,爆炸后两块弹片均做平抛运动,竖直方向有h =12gt 2,水平方向对甲、乙两弹片分别有x 甲=v 甲t ,x 乙=v 乙t ,代入各图中数据,可知B 正确.3.如图所示,竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切,小滑块A 和B 分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点.现将A 无初速释放,A 与B 碰撞后结合为一个整体,并沿桌面滑动.已知圆弧轨道光滑,半径R =0.2 m ;A 和B 的质量相等;A 和B 整体与桌面之间的动摩擦因数μ=0.2.重力加速度g 取10 m/s 2.求:(1) 碰撞前瞬间A 的速率v ;(2) 碰撞后瞬间A 和B 整体的速率v ′; (3) A 和B 整体在桌面上滑动的距离l .[答案] (1)2 m/s (2)1 m/s (3)0.25 m [解析] 设滑块的质量为m . (1)根据机械能守恒定律有mgR =12m v 2解得碰撞前瞬间A 的速率有v =2gR =2 m/s.(2)根据动量守恒定律有m v =2m v ′解得碰撞后瞬间A 和B 整体的速率v ′=12v =1 m/s.(3)根据动能定理有12(2m )v ′2=μ(2m )gl 解得A 和B 整体沿水平桌面滑动的距离l =v ′22μg=0.25 m . 4.质量为2 kg 的小车以2 m/s 的速度沿光滑的水平面向右运动,若将质量为0 .5 kg 的砂袋以3 m/s 的水平速度迎面扔上小车,则砂袋与小车一起运动的速度的大小和方向是( )A .1.0 m/s ,向右B .1.0 m/s ,向左C .2.2 m/s ,向右D .2.2 m/s ,向左答案D [解析] 忽略空气阻力和分离前后系统质量的变化,卫星和箭体整体分离前后动量守恒,则有(m 1+m 2)v 0=m 1v 1+m 2v 2,整理可得v 1=v 0+m 2m 1(v 0-v 2),故D 项正确. 5.冰壶运动深受观众喜爱,图X291甲为2014年2月第22届索契冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头.在某次投掷中,冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰,如图乙.若两冰壶质量相等,则碰后两冰壶最终停止的位置,可能是图丙中的哪幅图( )图X291答案B [解析] 两个质量相等的冰壶发生正碰,碰撞前后都在同一直线上,选项A 错误;碰后冰壶A 在冰壶B 的左边,选项C 错误;碰撞过程中系统的动能可能减小,也可能不变,但不能增大,所以选项B 正确,选项D 错误.6.下图X292是“牛顿摆”装置,5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上,5根轻绳互相平行,5个钢球彼此紧密排列,球心等高.用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球.当把小球1向左拉起一定高度,如图甲所示,然后由静止释放,在极短时间内经过小球间的相互碰撞,可观察到球5向右摆起,且达到的最大高度与球1的释放高度相同,如图乙所示.关于此实验,下列说法中正确的是()图X292A.上述实验过程中,5个小球组成的系统机械能守恒,动量守恒B.上述实验过程中,5个小球组成的系统机械能不守恒,动量不守恒C.如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球4、5一起向右摆起,且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度D.如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球3、4、5一起向右摆起,且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同答案D[解析] 5个小球组成的系统发生的是弹性正碰,系统的机械能守恒,系统在水平方向的动量守恒,总动量并不守恒,选项A、B错误;同时向左拉起小球1、2、3到相同的高度,同时由静止释放并与4、5碰撞后,由机械能守恒和水平方向的动量守恒知,小球3、4、5一起向右摆起,且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同,选项C错误,选项D正确.三动量综合问题7. 如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量m A=4 kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量m B =2 kg.现对A施加一个水平向右的恒力F=10 N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6 s,二者的速度达到v t=2 m/s.求:(1)A开始运动时加速度a的大小;(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小;(3)A的上表面长度l.答案(1)2.5 m/s2(2)1 m/s(3)0.45 m[解析] (1)以A为研究对象,由牛顿第二定律有F=m A a①代入数据解得a=2.5 m/s2②(2)对A、B碰撞后共同运动t=0.6 s的过程,由动量定理得Ft=(m A+m B)v t-(m A+m B)v③代入数据解得v =1 m/s ④(3)设A 、B 发生碰撞前,A 的速度为v A ,对A 、B 发生碰撞的过程,由动量守恒定律有m A v A =(m A +m B )v ⑤A 从开始运动到与B 发生碰撞前,由动能定理有Fl =12m A v 2A ⑥ 由④⑤⑥式,代入数据解得l =0.45 m ⑦8.如图所示,质量分别为m A 、m B 的两个弹性小球A 、B 静止在地面上,B 球距地面的高度h =0.8 m ,A 球在B 球的正上方,先将B 球释放,经过一段时间后再将A 球释放,当A 球下落t =0.3 s 时,刚好与B 球在地面上方的P 点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A 球的速度恰为零,已知m B =3m A ,重力加速度大小g 取10 m/s 2,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.求:(1)B 球第一次到过地面时的速度; (2)P 点距离地面的高度.答案解:(ⅰ)设B 球第一次到达地面时的速度大小为v B ,由运动学公式有v B =2gh ①将h =0.8 m 代入上式,得v 1=4 m/s.②(ⅱ)设两球相碰前后,A 球的速度大小分别为v 1和v ′1(v ′1=0),B 球的速度分别为v 2和v ′2,由运动学规律可得v 1=gt ③由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变,规定向下的方向为正,有m A v 1+m B v 2=m B v ′2④12m A v 21+12m B v 22=12m v ′22⑤ 设B 球与地面相碰后速度大小为v ′B ,由运动学及碰撞的规律可得v ′B =v B ⑥设P 点距地面的高度为h ′,由运动学规律可得h ′=v ′2B -v 222g⑦联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得h ′=0.75 m .⑧9. 一中子与一质量数为A (A >1)的原子核发生弹性正碰.若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )A.A +1A -1B.A -1A +1C.4A(A +1)2 D.(A +1)2(A -1)2答案A [解析] 本题考查完全弹性碰撞中的动量守恒、动能守恒.设碰撞前后中子的速率分别为v 1,v ′1,碰撞后原子核的速率为v 2,中子的质量为m 1,原子核的质量为m 2,则m 2=Am 1.根据完全弹性碰撞规律可得m 1v 1=m 2v 2+m 1v ′1,12m 1v 21=12m 2v 22+12m 1v ′21,解得碰后中子的速率v ′1=⎪⎪⎪⎪⎪⎪m 1-m 2m 1+m 2v 1=A -1A +1v 1,因此碰撞前后中子速率之比v 1v ′1=A +1A -1,A 正确.10.如图X296所示,竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接,右边与一个足够高的14光滑圆弧轨道平滑相连,木块A 、 B 静置于光滑水平轨道上,A 、B 的质量分别为1.5kg 和0.5 kg.现让A 以6 m/s 的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞的时间为0.3 s ,碰后的速度大小变为4 m/s.当A 与B 碰撞后会立即粘在一起运动,g 取10 m/s 2,求:(1)在A 与墙壁碰撞的过程中,墙壁对A 的平均作用力的大小; (2)A 、B 滑上圆弧轨道的最大高度.图X296答案(1)50 N (2)0.45 m[解析] (1)设水平向右为正方向,当A 与墙壁碰撞时根据动量定理有 Ft =m A v ′1-m A ·(-v 1) 解得F =50 N.(2)设碰撞后A 、B 的共同速度为v ,根据动量守恒定律有 m A v ′1=(m A +m B )vA 、B 在光滑圆形轨道上滑动时,机械能守恒,由机械能守恒定律得 12(m A +m B )v 2=(m A +m B )gh 解得h =0.45 m.四 力学观点的综合应用11.如图的水平轨道中,AC 段的中点B 的正上方有一探测器,C 处有一竖直挡板,物体P 1沿轨道向右以速度v 1与静止在A 点的物体P 2碰撞,并接合成复合体P ,以此碰撞时刻为计时零点,探测器只在t 1=2 s 至t 2=4 s 内工作.已知P 1、P 2的质量都为m =1 kg ,P 与AC 间的动摩擦因数为μ=0.1,AB 段长L =4 m ,g 取10 m/s 2,P 1、P 2和P 均视为质点,P 与挡板的碰撞为弹性碰撞.(1)若v 1=6 m/s ,求P 1、P 2碰后瞬间的速度大小v 和碰撞损失的动能ΔE ;(2)若P 与挡板碰后,能在探测器的工作时间内通过B 点,求v 1的取值范围和P 向左经过A 点时的最大动能E .答案(1)3 m/s 9 J (2)10 m/s ≤v 1≤14 m/s 17 J [解析] (1)P 1、P 2碰撞过程动量守恒,有m v 1=2m v解得v =v 12=3 m/s碰撞过程中损失的动能为ΔE =12m v 21-12(2m )v 2解得ΔE =9 J.(2)由于P 与挡板的碰撞为弹性碰撞.故P 在AC 间等效为匀减速运动,设P 在AC 段加速度大小为a ,碰后经过B 点的速度为v 2 ,由牛顿第二定律和运动学规律,得μ(2m )g =2ma3L =v t -12at 2v 2=v -at解得v 1=2v =6L +μgt 2t v 2=6L -μgt 22t由于2 s ≤t ≤4 s 所以解得v 1的取值范围10 m/s ≤v 1≤14 m/sv 2的取值范围1 m/s ≤v 2≤5 m/s所以当v 2=5 m/s 时,P 向左经过A 点时有最大速度 v 3=v 22-2μgL则P 向左经过A 点时有最大动能E =12(2m )v 23=17 J. 12. 冰球运动员甲的质量为80.0 kg.当他以5.0 m/s 的速度向前运动时,与另一质量为100 kg 、速度为3.0 m/s 的迎面而来的运动员乙相撞.碰后甲恰好静止.假设碰撞时间极短,求:(1 )碰后乙的速度的大小; (2)碰撞中总机械能的损失. [答案] (1)1.0 m/s (2)1400 J[解析] (1)设运动员甲、乙的质量分别为m 、M ,碰前速度大小分别为v 、V ,碰后乙的速度大小为V ′.由动量守恒定律有m v -MV =MV ′①代入数据得V ′=1.0 m/s ②(2)设碰撞过程中总机械能的损失为ΔE ,应有12m v 2+12MV 2=12MV ′2+ΔE ③ 联立②③式,代入数据得ΔE =1400 J ④。
动量守恒定律题目
动量守恒定律题目一、两小球在光滑水平面上沿同一直线相向运动,碰撞后两球均静止,则可以断定碰撞前( )A. 两球的速度大小相等B. 两球的质量相等C. 两球的动量大小相等、方向相反D. 两球的动量相等(答案:C)二、在光滑的水平面上,有甲、乙两辆小车,甲车上放一物体,用水平力F甲推甲车,同时用相同的水平力F乙推乙车,两车均从静止开始运动,在相同的位移内( )A. 甲车对物体的做功较多B. 乙车对物体的做功较多C. 甲、乙两车对物体做功一样多D. 无法确定(答案:A)三、一静止的原子核发生α衰变,生成一新原子核,已知衰变前后原子核的质量数分别为A和A−4,电荷数分别为Z和Z−2,则( )A. 衰变过程中释放的核能转变为新原子核的动能B. 衰变过程中释放的核能转变为α粒子和新原子核的动能之和C. 衰变前后原子核的质量亏损为Δm=4u(u为质子和中子的质量)D. 衰变前后核子数减少,所以质量数和电荷数都减小(答案:B)四、在光滑水平面上,有两个小球A、B沿同一直线相向运动,碰撞后有一球静止,则( )A. 若A球质量大于B球质量,则B球一定静止B. 若A球初速度大于B球初速度,则B球一定静止C. 若A球动量大于B球动量,则一定是A球静止D. 以上说法均不正确(答案:A)五、在光滑的水平面上,有两个质量相等的物体A和B,用水平力F1推A,同时用水平力F2推B,当它们相距一定距离时,两力同时撤去,则两物体( )A. 一定相碰B. 一定不相碰C. 若F1>F2,则一定相碰D. 若F1<F2,则一定相碰(答案:B)六、在光滑的水平面上停着一辆小车,小车上有一木块,现用一水平力拉小车,使小车和木块一起加速运动,则( )A. 小车对木块的摩擦力使木块加速B. 小车对木块的摩擦力方向与车加速度方向相同C. 小车受到的拉力与木块对小车的摩擦力是一对平衡力D. 小车受到的拉力与小车对木块的摩擦力是一对作用力与反作用力(答案:A)七、在光滑的水平面上,一质量为m1的小球A沿水平方向以速度v0与质量为m2的静止小球B发生正碰,碰撞后,A球的动能变为原来的1/9,则小球B的速度可能是( )A. v0/3B. 2v0/3C. v0/9D. 8v0/9(答案:A;B)八、在光滑的水平面上,有两个质量相等的物体,中间用弹簧相连,开始时弹簧处于原长,现给它们一个大小相等、方向相反的水平恒力,当它们的距离增大到某一值时,保持恒力不变,突然撤去弹簧,则( )A. 两物体的速度均增大B. 两物体的速度均减小C. 两物体的加速度均增大D. 两物体的加速度均不变(答案:D)九、在光滑的水平面上,一质量为m的球A沿水平方向以速度v与原来静止的质量为2m的球B发生正碰,碰撞后,A球的动能变为原来的1/9,则球B的速度可能是( )A. v/3B. v/6C. 2v/3D. 2v/9(答案:A;C)十、在光滑的水平面上,有两个质量相等的物体A和B,用水平力F推A,同时用与F相同大小的水平力推B,当它们分别通过相同的位移时( )A. 若A、B均做匀加速直线运动,则力F对A、B所做的功一样多B. 若A做匀加速直线运动,B做匀速直线运动,则力F对A做的功较多C. 若A做匀加速直线运动,B做匀速直线运动,则力F对B做的功较多D. 若A、B均做匀速直线运动,则力F对A、B都不做功(答案:A;D)。
动量守恒定律大题专练(含答案)
动量守恒定律大题专练(含答案)1.在图中,地面被竖直线MN分隔成两部分。
M点左侧地面粗糙,动摩擦因数为μ=0.5,右侧光滑。
MN右侧空间有一范围足够大的匀强电场。
在O点用长为R-4=5m的轻质绝缘细绳,拴一个质量为mA=0.04kg,带电量为q=+2×10的小球A,在竖直平面内以v=10m/s的速度做顺时针匀速圆周运动,运动到最低点时与地面刚好不接触。
处于原长的弹簧左端连在墙上,右端与不带电的小球B接触但不粘连,B球的质量为mB=0.02kg,此时B球刚好位于M点。
现用水平向左的推力将B球缓慢推至P点(弹簧仍在弹性限度内),MP之间的距离为L=10cm,推力所做的功是W=0.27J,当撤去推力后,B球沿地面右滑恰好能和A球在最低点处发生正碰,并瞬间成为一个整体C(A、3B、C均可视为质点),碰后瞬间立即把匀强电场的场强大小变为E=6×10N/C,电场方向不变。
(取g=10m/s)求:1)A、B两球在碰前匀强电场的大小和方向。
2)碰撞后整体C的速度。
3)整体C运动到最高点时绳的拉力大小。
2.在图中,EF为水平地面,O点左侧是粗糙的、右侧是光滑的。
一轻质弹簧右端与墙壁固定,左端与静止在O点质量为m的小物块A连结,弹簧处于原长状态。
质量为m的物块B在大小为F的水平恒力的作用下由C处从静止开始向左运动,已知物块B与地面EO段间的滑动摩擦力大小为F,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。
已知CO=4S,OD=S。
求撤去外力后:1)弹簧的最大弹性势能。
2)物块B最终离O点的距离。
3.在图中,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m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v,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。
动量守恒定律经典例题
甲(含船)和球、乙(含船)和球、甲乙(含船 )和球
(2)若最终甲的速度为0,乙的速度为多少?
甲
乙
如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹
簧,两手分别按住小车,使它们静止,对两车及弹簧组
成的系统,下列说法中正确的是(
)
A.两手同时放开后,系统总动量始终为零
B.先放开左手,后放开右手,动量不守恒
(B)若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相 同,A、B、C组成的系统的动量守恒
(C)若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成 的系统的动量守恒
(D)若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组 成的系统的动量守恒
BCD
如图所示,A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2, 它们原来静止在平板车C上,A、B间有一根被压 缩了的弹簧,A、B与长平板车的上表面间动摩擦 因数相同,地面光滑.当弹簧突然释放后,则有 A.A、B
A.当小球到达最低点时,木块有最大速率 B.当小球的速率最大时,木块有最大速率 C.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为最大 D.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为零
ABD
质量为M的小车中挂有一个单摆,摆球的质量为M0,小车和单摆 以恒定的速度V0沿水平地面运动,与位于正对面的质量为M1的 静止木块发生碰撞,碰撞时间极短,在此过程中,下列哪些说 法是可能发生的( ) A.小车、木块、摆球的速度都发生变化,分别为V1、V2和V3, 且满足:(M+M0)V0=MV1+M1V2+M0V3; B.摆球的速度不变,小车和木块的速度为V1、V2,且满足:
B.A、B、C系统动量守恒 C. D.小车向右运动
BC
热气球下面吊着一个篮子,向上做匀速直线 运动,剪断绳子后在篮子落地前,系统的动 量是否守恒?若篮子落地后呢?
力学应用动量守恒定律解题
力学应用动量守恒定律解题力学是物理学的一个重要分支,研究物体在运动过程中所受的力及其变化规律。
动量守恒定律是力学中的一条基本定律,表明在一个封闭系统中,当没有外力作用时,系统的总动量保持不变。
应用动量守恒定律可以解决许多实际问题,下面我将以几个例子来说明。
例题一:弹性碰撞假设有两个质量相同的小球,在光滑的水平面上碰撞。
初始时,小球A以速度va向右运动,小球B以速度vb向左运动。
碰撞后,小球A以速度va'向左运动,小球B以速度vb'向右运动。
我们可以利用动量守恒定律来求解碰撞后的速度。
根据动量守恒定律,碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。
设小球A和小球B的质量都为m,速度va为正值,速度vb为负值,则可以写出以下方程:mva + mvb = mva' + mvb'根据题意,可以得到小球A碰撞前的速度va和小球B碰撞前的速度vb都已知,碰撞后的速度va'和vb'是未知的,通过解方程可以求解出碰撞后的速度。
例题二:炮弹问题假设有一个炮弹以速度v0发射出去,形成一个抛物线轨迹。
我们可以利用动量守恒定律来解决炮弹问题。
在潜射前和潜射后,系统的总动量保持不变。
当炮弹发射前,炮弹和大炮的总动量为零;当炮弹发射后,炮弹和大炮的总动量仍为零,只是动量的方向相反。
利用动量守恒定律,我们可以得到以下方程:m0v0 = (m+m0) v其中,m0是炮弹的质量,v0是炮弹的初速度,m是大炮的质量,v是大炮的速度。
通过解方程,我们可以求解出炮弹的速度v和射程等相关参数。
这样,我们就可以用动量守恒定律解答炮弹问题。
例题三:汽车追尾问题假设有两辆质量分别为m1和m2的汽车,汽车1以速度v1追尾汽车2,两车发生完全弹性碰撞。
求解碰撞后两车的速度。
根据动量守恒定律,我们可以得到以下方程:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中,v1和v2是碰撞前两车的速度,v1'和v2'是碰撞后两车的速度。
物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析
物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,一个带圆弧轨道的平台固定在水平地面上,光滑圆弧MN 的半径为R =3.2m ,水平部分NP 长L =3.5m ,物体B 静止在足够长的平板小车C 上,B 与小车的接触面光滑,小车的左端紧贴平台的右端.从M 点由静止释放的物体A 滑至轨道最右端P 点后再滑上小车,物体A 滑上小车后若与物体B 相碰必粘在一起,它们间无竖直作用力.A 与平台水平轨道和小车上表面的动摩擦因数都为0.4,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等.物体A 、B 和小车C 的质量均为1kg ,取g =10m/s 2.求(1)物体A 进入N 点前瞬间对轨道的压力大小? (2)物体A 在NP 上运动的时间? (3)物体A 最终离小车左端的距离为多少?【答案】(1)物体A 进入N 点前瞬间对轨道的压力大小为30N ; (2)物体A 在NP 上运动的时间为0.5s (3)物体A 最终离小车左端的距离为3316m 【解析】试题分析:(1)物体A 由M 到N 过程中,由动能定理得:m A gR=m A v N 2 在N 点,由牛顿定律得 F N -m A g=m A 联立解得F N =3m A g=30N由牛顿第三定律得,物体A 进入轨道前瞬间对轨道压力大小为:F N ′=3m A g=30N (2)物体A 在平台上运动过程中 μm A g=m A a L=v N t-at 2代入数据解得 t=0.5s t=3.5s(不合题意,舍去) (3)物体A 刚滑上小车时速度 v 1= v N -at=6m/s从物体A 滑上小车到相对小车静止过程中,小车、物体A 组成系统动量守恒,而物体B 保持静止 (m A + m C )v 2= m A v 1 小车最终速度 v 2=3m/s此过程中A 相对小车的位移为L 1,则2211211222mgL mv mv μ=-⨯解得:L 1=94m物体A 与小车匀速运动直到A 碰到物体B ,A ,B 相互作用的过程中动量守恒: (m A + m B )v 3= m A v 2此后A ,B 组成的系统与小车发生相互作用,动量守恒,且达到共同速度v 4 (m A + m B )v 3+m C v 2=" (m"A +m B +m C ) v 4 此过程中A 相对小车的位移大小为L 2,则222223*********mgL mv mv mv μ=+⨯-⨯解得:L 2=316m 物体A 最终离小车左端的距离为x=L 1-L 2=3316m 考点:牛顿第二定律;动量守恒定律;能量守恒定律.2.如图所示,一辆质量M=3 kg 的小车A 静止在光滑的水平面上,小车上有一质量m=l kg 的光滑小球B ,将一轻质弹簧压缩并锁定,此时弹簧的弹性势能为E p =6J ,小球与小车右壁距离为L=0.4m ,解除锁定,小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住,求:①小球脱离弹簧时的速度大小;②在整个过程中,小车移动的距离。
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 2B 、2m 1=m 2C 、4m 1=m 2D 、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:22'212'12221212222m P m P m P m P +≥+ 所以有:m 1≤5121m 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 1275m 〈;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 2151m 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?(2)设v 0=900m/s ,当木块固定于水平面上时,子弹穿出木块的速度为v 1=100m/s 。
若木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹仍以v 0=900m/s 的速度射向木块,发现子弹仍可穿出木块,求M/m 的取值范围(两次子弹所受阻力相同)。
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.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m 2=3kg 的小球被长为1l m =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m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12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210m/s g =。
求:(1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?(2)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少? 【答案】(1)42N (2)13.5J 【解析】 【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:221111011=22m gL m v m v μ--解之可得:1=4m/s v 因为1v v <,说明假设合理滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:21111221=+2m v m v m v - 解之得:2=2m/s v碰后,对小球,根据牛顿第二定律:2222m v F m g l-=小球受到的拉力:42N F =(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为1t ,则()01112L v v t =+ 解之得:11s t =在这过程中,传送带运行距离为:113S vt m == 滑块与传送带的相对路程为:11 1.5X L X m ∆=-=设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为2t 则根据动量定理:121112m gt m v μ⎛⎫-=-⋅⎪⎝⎭解之得:22s t =滑块向左运动最大位移:121122m x v t ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭=2m 因为m x L <,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度112v <v , 说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为22t在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程22212X vt m ∆==因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是()112Q m g x x μ=∆+∆=13.5J2.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
动量守恒定律典型例题解析
动量守恒定律·典型例题解析【例1】 如图52-1所示,在光滑的水平面上,质量为m 1的小球以速度v 1追逐质量为m 2,速度为v 2的小球,追及并发生相碰后速度分别为v 1′和v 2′,将两个小球作为系统,试根据牛顿运动定律推导出动量守恒定律.解析:在两球相互作用过程中,根据牛顿第二定律,对小球1有:F==,对有′==.由牛顿第三定律得=m a m m F m a m F 1112222∆∆∆∆v t v t 12 -F ′,所以F ·Δt =-F ′·Δt ,m 1Δv 1=-m 2Δv 2,即m 1(v 1′-v 1)=-m 2(v 2′-v 2),整理后得:m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′,这表明以两小球为系统,系统所受的合外力为零时,系统的总动量守恒.点拨:动量守恒定律和牛顿运动定律是一致的,当系统内受力情况不明,或相互作用力为变力时,用牛顿运动定律求解很繁杂,而动量定理只管发生相互作用前、后的状态,不必过问相互作用的细节,因而避免了直接运用牛顿运动定律解题的困难,使问题简化.【例2】 把一支枪水平地固定在光滑水平面上的小车上,当枪发射出一颗子弹时,下列说法正确的是[ ]A .枪和子弹组成的系统动量守恒B .枪和车组成的系统动量守恒C .子弹、枪、小车这三者组成的系统动量守恒D .子弹的动量变化与枪和车的动量变化相同解析:正确答案为C点拨:在发射子弹时,子弹与枪之间,枪与车之间都存在相互作用力,所以将枪和子弹作为系统,或枪和车作为系统,系统所受的合外力均不为零,系统的动量不守恒,当将三者作为系统时,系统所受的合外力为零,系统的动量守恒,这时子弹的动量变化与枪和车的动量变化大小相等,方向相反.可见,系统的动量是否守恒,与系统的选取直接相关.【例3】 如图52-2所示,设车厢的长度为l ,质量为M ,静止于光滑的水平面上,车厢内有一质量为m 的物体以初速度v 0向右运动,与车厢壁来回碰撞n 次后,静止在车厢中,这时车厢的速度为_______,方向与v 0的方向_______.点拨:不论物体与车厢怎样发生作用,碰撞多少次,将物体与车厢作为系统,物体与车厢间作用力是内力,不改变系统的总动量,同时这一系统所受的合外力为零,系统的总动量守恒,以v 0为正方向,有mv 0=(M +m)v ′.【例4】 一辆列车的总质量为M ,在平直的水平轨道上以速度v 匀速行驶,突然最后一节质量为m 的车厢脱钩,假设列车所受的阻力与车的重量成正比,机车的牵引力不变,当脱钩的车厢刚好停止运动时,前面列车的速度为多大?点拨:以整列列车为系统,不管最后一节车厢是否脱钩,系统所受的外力在竖直方向上重力与轨道给系统的弹力相平衡,在运动方向上牵引力与系统所受的总的阻力相平衡,即系统所受的外力为零,总动量守恒.参考答案例,相同例-3 mv M +m 4 M M mv 0跟踪反馈1.在光滑水平面上有两个质量不等的物体,它们之间夹一被压缩的弹簧,开始时两物用细绳相连,烧断细绳后两物体[ ]A .在任何时刻加速度大小相等B .在任何时刻速度大小相等C .在任何时刻动量大小相等D .在任意一段时间内,弹簧对两物体的冲量相同2.沿一直线相向运动的甲、乙两质点,作用前动量分别是P 1=10kg ·m/s ,P 2=-18kg ·m/s ,作用后甲的动量为-1kg ·m/s ,不计任何外界阻力,则作用后乙的动量为[ ]A.-29kg·m/sB.29kg·m/sC.-7kg·m/sD.7kg·m/s3.质量为490g的木块静止在光滑水平面上,质量为10g的子弹以500m/s 的速度水平射入木块并嵌在其中,从子弹刚射入木块至与木块相对静止的过程中,木块增加的动量为_______kg·m/s,它们的共同运动速度为_______m/s.4.质量为120t的机车,向右匀速滑行与静止的质量均为60t的四节车厢挂接在一起运动,由于四节车厢的挂接,使机车的速度减小了3m/s,求机车在挂接前的速度.参考答案1.C 2.C 3.4.9;10 4.4.5m/s;方向向右。
物理动量守恒定律题20套(带答案)
物理动量守恒定律题20套(带答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg和1kg的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P.现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s,此时乙尚未与P相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P对乙的冲量的最大值.【答案】v乙=6m/s. I=8N【解析】【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc,由半径R=3 m的光滑圆弧段bc与长l=1.5 m的粗糙水平段ab在b点相切而构成,O点是圆弧段的圆心,Oc与Ob的夹角θ=37°;过f点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E=10 N/C的匀强电场,Ocb的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m的矩形区域efgh,ef与Oc交于c点,ecf与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场.质量m2=3×10-3 kg、电荷量q=3×l0-3 C的带正电小物体Q静止在圆弧轨道上b点,质量m1=1.5×10-3 kg的不带电小物体P从轨道右端a以v0=8 m/s的水平速度向左运动,P、Q碰撞时间极短,碰后P以1 m/s的速度水平向右弹回.已知P与ab间的动摩擦因数μ=0.5,A、B均可视为质点,Q 的电荷量始终不变,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小g=10m/s2.求:(1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体Q的弹力大小F N;(2)当β=53°时,物体Q刚好不从gh边穿出磁场,求区域efgh内所加磁场的磁感应强度大小B1;(3)当区域efgh内所加磁场的磁感应强度为B2=2T时,要让物体Q从gh边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间t及对应的β值.【答案】(1)24.610N F N -=⨯ (2)1 1.25B T = (3)127s 360t π=,001290143ββ==和 【解析】 【详解】解:(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v ',Q 碰后的速度为2v 从a 到b ,对P ,由动能定理得:221011111-22m gl m v m v μ=- 解得:17m/s v =碰撞过程中,对P ,Q 系统:由动量守恒定律:111122m v m v m v '=+取向左为正方向,由题意11m/s v =-', 解得:24m/s v =b 点:对Q ,由牛顿第二定律得:2222N v F m g m R-=解得:24.610N N F -=⨯(2)设Q 在c 点的速度为c v ,在b 到c 点,由机械能守恒定律:22222211(1cos )22c m gR m v m v θ-+=解得:2m/s c v =进入磁场后:Q 所受电场力22310N F qE m g -==⨯= ,Q 在磁场做匀速率圆周运动由牛顿第二定律得:2211c c m v qv B r =Q 刚好不从gh 边穿出磁场,由几何关系:1 1.6m r d == 解得:1 1.25T B = (3)当所加磁场22T B =,2221m cm v r qB == 要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,则Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大,则当gh 边或ef 边与圆轨迹相切,轨迹如图所示:设最大圆心角为α,由几何关系得:22cos(180)d r rα-︒-= 解得:127α=︒ 运动周期:222m T qB π=则Q 在磁场中运动的最长时间:222127127•s 360360360m t T qB παπ===︒此时对应的β角:190β=︒和2143β=︒3.两个质量分别为0.3A m kg =、0.1B m kg =的小滑块A 、B 和一根轻质短弹簧,弹簧的一端与小滑块A 粘连,另一端与小滑块B 接触而不粘连.现使小滑块A 和B 之间夹着被压缩的轻质弹簧,处于锁定状态,一起以速度03/v m s =在水平面上做匀速直线运动,如题8图所示.一段时间后,突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失),两滑块仍沿水平面做直线运动,两滑块在水平面分离后,小滑块B 冲上斜面的高度为 1.5h m =.斜面倾角o 37θ=,小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.15μ=,水平面与斜面圆滑连接.重力加速度g 取210/m s .求:(提示:o sin 370.6=,o cos370.8=)(1)A 、B 滑块分离时,B 滑块的速度大小. (2)解除锁定前弹簧的弹性势能.【答案】(1)6/B v m s = (2)0.6P E J = 【解析】试题分析:(1)设分离时A 、B 的速度分别为A v 、B v , 小滑块B 冲上斜面轨道过程中,由动能定理有:2cos 1sin 2B B B Bm gh m gh m v θμθ+⋅= ① (3分)代入已知数据解得:6/B v m s = ② (2分)(2)由动量守恒定律得:0()A B A A B B m m v m v m v +=+ ③ (3分) 解得:2/A v m s = (2分) 由能量守恒得:2220111()222A B P A A B Bm m v E m v m v ++=+ ④ (4分) 解得:0.6P E J = ⑤ (2分)考点:本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律.4.如图所示,质量M=1kg 的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上,凹槽部分嵌有cd 和ef 两个光滑半圆形导轨,c 与e 端由导线连接,一质量m=lkg 的导体棒自ce 端的正上方h=2m 处平行ce 由静止下落,并恰好从ce 端进入凹槽,整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中,导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好。
动量守恒定律经典习题(带答案)
动量守恒定律习题(带答案)(基础、典型)例1、质量为1kg的物体从距地面5m高处自由下落,正落在以5m/s的速度沿水平方向匀速前进的小车上,车上装有砂子,车与砂的总质量为4kg,地面光滑,则车后来的速度为多少?例2、质量为1kg的滑块以4m/s的水平速度滑上静止在光滑水平面上的质量为3kg的小车,最后以共同速度运动,滑块与车的摩擦系数为0.2,则此过程经历的时间为多少?例3、一颗手榴弹在5m高处以v0=10m/s的速度水平飞行时,炸裂成质量比为3:2的两小块,质量大的以100m/s的速度反向飞行,求两块落地点的距离。
(g取10m/s2)例4、如图所示,质量为0.4kg的木块以2m/s的速度水平地滑上静止的平板小车,车的质量为1.6kg,木块与小车之间的摩擦系数为0.2(g取10m/s2)。
设小车足够长,求:(1)木块和小车相对静止时小车的速度。
(2)从木块滑上小车到它们处于相对静止所经历的时间。
(3)从木块滑上小车到它们处于相对静止木块在小车上滑行的距离。
例5、甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他所乘的冰车的质量共为30kg,乙和他所乘的冰车的质量也为30kg。
游戏时,甲推着一个质量为15kg的箱子和甲一起以2m/s的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来。
为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推向乙,箱子滑到乙处,乙迅速将它抓住。
若不计冰面的摩擦,甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出,才能避免与乙相撞?答案:1.分析:以物体和车做为研究对象,受力情况如图所示。
在物体落入车的过程中,物体与车接触瞬间竖直方向具有较大的动量,落入车后,竖直方向上的动量减为0,由动量定理可知,车给重物的作用力远大于物体的重力。
因此地面给车的支持力远大于车与重物的重力之和。
系统所受合外力不为零,系统总动量不守恒。
但在水平方向系统不受外力作用,所以系统水平方向动量守恒。
以车的运动方向为正方向,由动量守恒定律可得:车 重物 初:v 0=5m/s 0末:v v ⇒Mv 0=(M+m)v⇒s m v m N M v /454140=⨯+=+=即为所求。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,在光滑的水平面上有一长为L 的木板B ,上表面粗糙,在其左端有一光滑的四分之一圆弧槽C ,与长木板接触但不相连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B 、C 静止在水平面上.现有滑块A 以初速度0v 从右端滑上B ,一段时间后,以02v 滑离B ,并恰好能到达C 的最高点.A 、B 、C 的质量均为m .求: (1)A 刚滑离木板B 时,木板B 的速度; (2)A 与B 的上表面间的动摩擦因数μ; (3)圆弧槽C 的半径R ;(4)从开始滑上B 到最后滑离C 的过程中A 损失的机械能.【答案】(1) v B =04v ;(2)20516v gL μ=(3)2064v R g =(4)201532mv E ∆=【解析】 【详解】(1)对A 在木板B 上的滑动过程,取A 、B 、C 为一个系统,根据动量守恒定律有:mv 0=m2v +2mv B 解得v B =4v (2)对A 在木板B 上的滑动过程,A 、B 、C 系统减少的动能全部转化为系统产生的热量222000111()2()22224v v mgL mv m m μ⨯=--解得20516v gLμ=(3)对A 滑上C 直到最高点的作用过程,A 、C 系统水平方向上动量守恒,则有:2mv +mv B =2mv A 、C 系统机械能守恒:22200111()()222242v v mgR m m mv +-⨯=解得264v R g= (4)对A 滑上C 直到离开C 的作用过程,A 、C 系统水平方向上动量守恒0024A C mv mv mv mv +=+ A 、C 系统初、末状态机械能守恒,2222001111()()222422A C m m m m +=+v v v v 解得v A =4v . 所以从开始滑上B 到最后滑离C 的过程中A 损失的机械能为:2220015112232A mv E mv mv ∆=-=【点睛】该题是一个板块的问题,关键是要理清A 、B 、C 运动的物理过程,灵活选择物理规律,能够熟练运用动量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解.2.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是 m A =4.0kg 和m B =3.0kg .用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙相接触.另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A 粘在一起不再分开,物块C 的v -t 图象如图乙所示.求:①物块C 的质量?②B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E P ? 【答案】(1)2kg (2)9J 【解析】试题分析:①由图知,C 与A 碰前速度为v 1=9 m/s ,碰后速度为v 2=3 m/s ,C 与A 碰撞过程动量守恒.m c v 1=(m A +m C )v 2 即m c =2 kg②12 s 时B 离开墙壁,之后A 、B 、C 及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A 、C 与B 的速度相等时,弹簧弹性势能最大 (m A +m C )v 3=(m A +m B +m C )v 4得E p =9 J考点:考查了动量守恒定律,机械能守恒定律的应用【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题.3.人站在小车上和小车一起以速度v 0沿光滑水平面向右运动.地面上的人将一小球以速度v 沿水平方向向左抛给车上的人,人接住后再将小球以同样大小的速度v 水平向右抛出,接和抛的过程中车上的人和车始终保持相对静止.重复上述过程,当车上的人将小球向右抛出n 次后,人和车速度刚好变为0.已知人和车的总质量为M ,求小球的质量m . 【答案】02Mv m nv= 【解析】试题分析:以人和小车、小球组成的系统为研究对象,车上的人第一次将小球抛出,规定向右为正方向,由动量守恒定律:Mv 0-mv=Mv 1+mv 得:102mvv v M=-车上的人第二次将小球抛出,由动量守恒: Mv 1-mv=Mv 2+mv 得:2022mvv v M=-⋅同理,车上的人第n 次将小球抛出后,有02n mvv v n M=-⋅ 由题意v n =0, 得:02Mv m nv=考点:动量守恒定律4.如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R =0.5m ,物块A 以v 0=6m/s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q ,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P 处静止的物块B 碰撞,碰后粘在一起运动,P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.1m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A 、B 的质量均为m =1kg(重力加速度g 取10m/s 2;A 、B 视为质点,碰撞时间极短).(1)求A 滑过Q 点时的速度大小v 和受到的弹力大小F ; (2)若碰后AB 最终停止在第k 个粗糙段上,求k 的数值; (3)求碰后AB 滑至第n 个(n <k )光滑段上的速度v n 与n 的关系式. 【答案】(1)5m/s v =, F =22 N (2) k =45 (3)90.2m/s ()n v n n k =-<【解析】⑴物块A 从开始运动到运动至Q 点的过程中,受重力和轨道的弹力作用,但弹力始终不做功,只有重力做功,根据动能定理有:-2mgR =-解得:v ==4m/s在Q 点,不妨假设轨道对物块A 的弹力F 方向竖直向下,根据向心力公式有:mg +F =解得:F =-mg =22N ,为正值,说明方向与假设方向相同。
动量守恒定律 典型例题及练习题
动量典型例题及练习【例题1】两块高度相同的木块A 和B ,紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为m A =2kg ,m B =0.9kg 。
它们的下底面光滑,但上表面粗糙。
另有一质量m =0.1kg的物体C(可视为质点)以v C =10m/s 的速度恰好水平地滑动A 的上表面,物体C 最后停在B 上,此时B 、C 的共同速度v =0.5m/s,求(1)C 刚离开A 时,木块C 的速度(2)木块A 最终的速度为多大?﹡练习1、如图,在光滑水平面上的两平板车的质量分别为M 1=2kg 和M 2=3kg ,在M 1光滑的表面上放有一质量为m =1kg 的滑块,与M 1一起以5m/s 的速度向右运动,M 2静止。
M 1 与M 2 相撞后以相同的速度一起运动,但没有连接。
m 最后滑上M 2,并因摩擦停在上M 2 ,求两车最终的速度。
﹡练习2、如图所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板B 和C 。
重物A (可以视为质点),位于B 的右端,A 的质量是2kg ,B 、C 的质量都是10kg 。
现A 和B 以2m/s 的速度滑向静止的C ,B 和C 发生正碰,碰后B 和C 粘在一起运动,A 在C 上滑行,A 与C 之间的摩擦因数μ=0.2。
已知A 滑到C 的右端而未掉下。
试问: C 至少多长A 不会掉下?【例题2】如图所示,在光滑水平面上有A 、B 两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B 上坐着一个小孩,小孩与B 车的总质量是A 车质量的10倍。
两车开始都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v 推出,A 车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A 车后,又把它以相对于地面的速度v 推出。
每次推出,A 车相对于地面的速度都是v ,方向向左。
则小孩把A 车推出几次后,A 车返回时小孩不能再接到A 车?﹡练习3、甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车的质量共为M =30kg ,乙和他的冰车的质量也是30kg 。
动量守恒专题(含答案)
动量守恒定律1.质量为M 的物块静止在光滑水平桌面上,质量为m 的子弹以水平速度v 0射入物块后,以水平速度2v 0/3射出。
则物块的速度为 ,此过程中损失的机械能为2.将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体。
忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是3.如图所示,进行太空行走的宇航员A 和B 的质量分别为80 kg 和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1 m/s 。
A 将B 向空间站方向轻推后,A 的速度变为0.2 m/s,求此时B 的速度大小和方向。
4.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并在空中做各种动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m 高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s .若把这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理,求此力的大小.(g 取10 m/s 2)解析:法一:运动员刚接触网时速度的大小为v 1=2gh 1=2×10×3.2 m/s =8 m/s ,方向竖直向下.刚离开网时速度的大小为v 2=2gh 2=2×10×5 m/s =10 m/s ,方向竖直向上.运动员接触网的过程中,网的作用力为F ,规定竖直向上为正方向,根据动量定理得 (F -mg )t =m v 2-(-m v 1)F =m v 2+m v 1t+mg =60×10+60×81.2N +60×10 N =1.5×103 N ,方向竖直向上.法二:运动员从3.2 m 高处自由下落的时间为t 1= 2h 1g = 2×3.210s =0.8 s 运动员刚离开网弹回5.0 m 高处所用的时间为t 2= 2h 2g = 2×510s =1 s 整个过程中运动员始终受重力作用,仅在与网接触的t 3=1.2 s 时间内受到网对他向上的弹力F 的作用,对全过程应用动量定理得:F ·t 3-mg (t 1+t 2+t 3)=0F =(t 1+t 2+t 3)t 3mg =0.8+1+1.21.2×60×10 N =1.5×103 N ,方向竖直向上.答案:1.5×103 N5.光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ,质量分别为m A =3m 、m B =m C =m ,开始时B 、C 均静止,A 以初速度v 0向右运动,A 与B 碰撞后分开,B 又与C 发生碰撞并粘在一起,此后A 与B 间的距离保持不变.求B 与C 碰撞前B 的速度大小.【解析】 法一:把A 、B 、C 看成一个系统,整个过程中由动量守恒定律得m A v 0=(m A +m B +m C )vB 、C 碰撞过程中由动量守恒定律m B v B =(m B +m C )v联立解得v B =65v 0. 法二:设A 与B 碰撞后,A 的速度为v ,B 与C 碰撞前B 的速度为v B ,B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ,由动量守恒定律得对A 、B 木块:m A v 0=m A v A +m B v B ①对B 、C 木块:m B v B =(m B +m C )v ②由A 到B 间的距离保持不变可知v A =v ③联立①②③式,代入数据得v B =65v 0. 6.质量为M =2 kg 的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为m A=2 kg 的物体A (可视为质点),如图所示,一颗质量为m B =20 g 的子弹以600 m/s的水平速度射穿A 后,速度变为100 m/s ,最后物体A 仍在车上.若物体A 与小车间的动摩擦因数μ=0.5,取g =10 m/s 2,求(1)平板车最后的速度是多大?(2)平板车的长度至少为多少?解析:(1)从子弹射入A 到A 与车相对静止的过程中,子弹、A 与车系统动量守恒,则m B v 0=m B v ′+(m A +M )v解得v =m B (v 0-v ′)m A +M =0.02×(600-100)2+2m/s =2.5 m/s.(2)子弹射穿A 的过程中,子弹与A 系统动量守恒,由动量守恒定律有m B v 0=m B v ′+m A v A 得v A =m B (v 0-v ′)m A =0.02×(600-100)2m/s =5 m/s 由能量守恒得μm A gL =12m A v 2A -12(m A +M )v 2 代入数据解得:L =1.25 m.7、如图所示,光滑水平面上静止着A 、B 两个滑块,A 上固定一轻杠,杠用轻绳在竖直方向悬挂一个光滑的球C ,球C 紧靠轻杆但与轻杆不粘连,对A 施加水平向右的瞬时冲量I=6N.S ,使A 、C 由静止开始运动,A 向右滑动与静止在水平面上的B 相碰,A 、B 在极短时间内便粘在一起运动,此后运动过程中,绳子摆动均未超过水平位置,已知A 、B 、C 的质量均为m=1kg,取g=10m/s 2 ,求:1)A 、B 碰撞结束瞬间A 的速度;28.如图,A 、B 、C 三个木块的质量均为m ,置于光滑的水平面上,B 、C 之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连. 将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B 和C 紧连,使弹簧不能伸展,以至于B 、C 可视为一个整体. 现A 以初速υ0沿B 、C 的连线方向朝B 运动,与B 相碰并粘合在一起. 以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C 与A 、B 分离. 已知C 离开弹簧后的速度恰为υ0. 求弹簧释放的势能.9.在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A 和B,两者相距为d 。
动量守恒定律典型例题
动量守恒定律的典型例题【例1】把一支枪固定在小车上,小车放在光滑的水平桌面上.枪发射出一颗子弹.对于此过程,下列说法中正确的有哪些?[]A.枪和子弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.车、枪和子弹组成的系统动量守恒D.车、枪和子弹组成的系统近似动量守恒,因为子弹和枪筒之间有摩擦力.且摩擦力的冲量甚小【例2】一个质量M=1kg的鸟在空中v0=6m/s沿水平方向飞行,离地面高度h=20m,忽被一颗质量m=20g 沿水平方向同向飞来的子弹击中,子弹速度v=300m/s,击中后子弹留在鸟体内,鸟立即死去,g=10m/s2.求:鸟被击中后经多少时间落地;鸟落地处离被击中处的水平距离.【例3】一列车沿平直轨道以速度v0匀速前进,途中最后一节质量为m的车厢突然脱钩,若前部列车的质量为M,脱钩后牵引力不变,且每一部分所受摩擦力均正比于它的重力,则当最后一节车厢滑行停止的时刻,前部列车的速度为[]【例4】质量m1=10g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30cm/s的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球.第二个小球的质量为m2=50g,速率v2=10cm/s.碰撞后,小球m2恰好停止.那么,碰撞后小球m1的速度是多大,方向如何?【例5】甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车的总质量共为M=30kg,乙和他的冰车的总质量也是30kg.游戏时,甲推着一质量为m=15km的箱子,和他一起以大小为v0=2m/s的速度滑行.乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子到乙处时乙迅速把它抓住.若不计冰面的摩擦力,求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出,才能避免和乙相碰.【例6】两辆质量相同的小车A和B,置于光滑水平面上,一人站在A车上,两车均静止.若这个人从A 车跳到B车上,接着又跳回A车,仍与A车保持相对静止,则此时A车的速率[]A.等于零B.小于B车的速率C.大于B车的速率D.等于B车的速率【例7】甲、乙两船在平静的湖面上以相同的速度匀速航行,且甲船在前乙船在后.从甲船上以相对于甲船的速度v,水平向后方的乙船上抛一沙袋,其质量为m.设甲船和沙袋总质量为M,乙船的质量也为M.问抛掷沙袋后,甲、乙两船的速度变化多少?【分析】由题意可知,沙袋从甲船抛出落到乙船上,先后出现了两个相互作用的过程,即沙袋跟甲船和沙袋跟乙船的相互作用过程.在这两个过程中的系统,沿水平方向的合外力为零,因此,两个系统的动量都守恒.值得注意的是,题目中给定的速度选择了不同的参照系.船速是相对于地面参照系,而抛出的沙袋的速度v是相对于抛出时的甲船参照系.【解】取甲船初速度V的方向为正方向,则沙袋的速度应取负值.统一选取地面参照系,则沙袋抛出前,沙袋与甲船的总动量为MV.沙袋抛出后,甲船的动量为(M-m)v甲',沙袋的动量为m(v甲'-v).根据动量守恒定律有MV=(M-m)v甲'+m(v甲'-v).(1)取沙袋和乙船为研究对象,在其相互作用过程中有MV+m(v甲'-v)=(M+m)v乙'.(2)联立(l)、(2)式解得则甲、乙两船的速度变化分别为【例8】小型迫击炮在总质量为1000kg的船上发射,炮弹的质量为2kg.若炮弹飞离炮口时相对于地面的速度为600m/s,且速度跟水平面成45°角,求发射炮弹后小船后退的速度?【例9】两块厚度相同的木块A和B,并列紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为m A=2.0kg,m B=0.90kg.它们的下底面光滑,上表面粗糙.另有质量m C=0.10kg的铅块C(其长度可略去不计)以v C=10m/s 的速度恰好水平地滑到A的上表面(见图),由于摩擦,铅块最后停在本块B上,测得B、C的共同速度为v=0.50m/s,求木块A的速度和铅块C离开A时的速度.【分析】C滑上A时,由于B与A紧靠在一起,将推动B一起运动.取C与A、B这一系统为研究对象,水平方向不受外力,动量守恒.滑上后,C在A的摩擦力作用下作匀减速运动,(A+B)在C的摩擦力作用下作匀加速运动.待C滑出A后,C继续减速,B在C的摩擦力作用下继续作加速运动,于是A与B分离,直至C最后停于B上.【解】设C离开A时的速度为v C,此时A、B的共同速度为v A,对于C刚要滑上A和C刚离开A这两个瞬间,由动量守恒定律知m C v C=(m A+m B)v A+m C v'C(1)以后,物体C离开A,与B发生相互作用.从此时起,物体A不再加速,物体B将继续加速一段时间,于是B与A分离.当C相对静止于物体B上时,C与B的速度分别由v'C和v A变化到共同速度v.因此,可改选C与B为研究对象,对于C刚滑上B和C、B相对静止时的这两个瞬间,由动量守恒定律知m C v'C+m B v A=(m B+m C)v(2)由(l)式得m C v'C=m C v C-(m A+m B)v A代入(2)式m C v'C-(m A+m C)v A+m B v A=(m B+m C)v.得木块A的速度所以铅块C离开A时的速度【说明】应用动量守恒定律时,必需明确研究对象,即是哪一个系统的动量守恒.另外需明确考察的是系统在哪两个瞬间的动量.如果我们始终以(C+A+B)这一系统为研究对象,并考察C刚要滑上A和C刚离开A,以及C、B刚相对静止这三个瞬间,由于水平方向不受外力,则由动量守恒定律知m C v C=(m A+m B)v A+m C v'C=m A v A+(m B+m C)v.同样可得【例10】在静止的湖面上有一质量M=100kg的小船,船上站立质量m=50kg的人,船长L=6m,最初人和船静止.当人从船头走到船尾(如图),船后退多大距离?(忽略水的阻力)【例13】一个静止的质量为M的原子核,放射出一个质量为m的粒子,粒子离开原子核时相对于核的速度为v0,原子核剩余部分的速率等于[]。
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动量守恒定律的典型例题
【例1】
把一支枪固定在小车上,小车放在光滑的水平桌面上.枪发射出一颗子弹.对于此过程,下列说法中正确的有哪些?
[] A.枪和子弹组成的系统动量守恒 B.枪和车组成的系统动量守恒 C.车.枪和子弹组成的系统动量守恒 D.车.枪和子弹组成的系统近似动量守恒,因为子弹和枪筒之间有摩擦力.且摩擦力的冲量甚小【例2】
一个质量M=1kg的鸟在空中v0=6m/s沿水平方向飞行,离地面高度h=20m,忽被一颗质量m=20g沿水平方向同向飞来的子弹击中,子弹速度v=300m/s,击中后子弹留在鸟体内,鸟立即死去,g=10m/s
2.求:鸟被击中后经多少时间落地;鸟落地处离被击中处的水平距离. 【例3】
一列车沿平直轨道以速度v0匀速前进,途中最后一节质量为m的车厢突然脱钩,若前部列车的质量为M,脱钩后牵引力不变,且每一部分所受摩擦力均正比于它的重力,则当最后一节车厢滑行停止的时刻,前部列车的速度为 [] 【例4】
质量m1=10g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30cm/s的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球.第二
个小球的质量为m2=50g,速率v2=10cm/s.碰撞后,小球m2恰好停止.那么,碰撞后小球m1的速度是多大,方向如何?
【例5】
甲.乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车的总质量共为M=30kg,乙和他的冰车的总质量也是30kg.游戏时,甲推着一质量为m=15km的箱子,和他一起以大小为v0=2m/s 的速度滑行.乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子到乙处时乙迅速把它抓住.若不计冰面的摩擦力,求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出,才能避免和乙相碰. 【例6】
两辆质量相同的小车A和B,置于光滑水平面上,一人站在A 车上,两车均静止.若这个人从A车跳到B车上,接着又跳回A 车,仍与A车保持相对静止,则此时A车的速率 [] A.等于零B.小于B车的速率 C.大于B车的速率D.等于B车的速率【例7】甲.乙两船在平静的湖面上以相同的速度匀速航行,且甲船在前乙船在后.从甲船上以相对于甲船的速度v,水平向后方的乙船上抛一沙袋,其质量为m.设甲船和沙袋总质量为M,乙船的质量也为M.问抛掷沙袋后,甲.乙两船的速度变化多少?
【分析】
由题意可知,沙袋从甲船抛出落到乙船上,先后出现了两个相互作用的过程,即沙袋跟甲船和沙袋跟乙船的相互作用过程.在这两个过程中的系统,沿水平方向的合外力为零,因此,两个系
统的动量都守恒.值得注意的是,题目中给定的速度选择了不同的参照系.船速是相对于地面参照系,而抛出的沙袋的速度v是相对于抛出时的甲船参照系. 【解】
取甲船初速度V的方向为正方向,则沙袋的速度应取负值.统一选取地面参照系,则沙袋抛出前,沙袋与甲船的总动量为MV. 沙袋抛出后,甲船的动量为(M-m)v甲,沙袋的动量为m(v甲m)v 甲+m(v甲v)=(M+m)v乙 .
(2)
联立(l).
(2)式解得则甲.乙两船的速度变化分别为【例8】
小型迫击炮在总质量为1000kg的船上发射,炮弹的质量为
2kg.若炮弹飞离炮口时相对于地面的速度为600m/s,且速度跟水平面成45°角,求发射炮弹后小船后退的速度?
【例9】
两块厚度相同的木块A和B,并列紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为mA=
2.0kg,mB=0.90kg.它们的下底面光滑,上表面粗糙.另有质量mC=0.10kg的铅块C(其长度可略去不计)以vC=10m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面(见图),由于摩擦,铅块最后停在本块B 上,测得B.C的共同速度为v=0.50m/s,求木块A的速度和铅块C离开A时的速度. 【分析】
C滑上A时,由于B与A紧靠在一起,将推动B一起运动.取C与A.B这一系统为研究对象,水平方向不受外力,动量守恒.滑上后,C在A的摩擦力作用下作匀减速运动,(A+B)在C的摩擦力作用下作匀加速运动.待C滑出A后,C继续减速,B在C的摩擦力作用下继续作加速运动,于是A与B分离,直至C最后停于B 上. 【解】
设C离开A时的速度为vC,此时A.B的共同速度为vA,对于C刚要滑上A和C刚离开A这两个瞬间,由动量守恒定律知mCvC=(mA+mB)vA+mCv C
(1)
以后,物体C离开A,与B发生相互作用.从此时起,物体A 不再加速,物体B将继续加速一段时间,于是B与A分离.当C相对静止于物体B上时,C与B的速度分别由v C和vA变化到共同速度v.因此,可改选C与B为研究对象,对于C刚滑上B和C.B 相对静止时的这两个瞬间,由动量守恒定律知 mCv
C+mBvA=(mB+mC)v
(2)
由(l)式得mCv C=mCvC-(mA+mB)vA 代入
(2)式mCv C-(mA+mC)vA+mBvA=(mB+mC)v. 得木块A的速度所以铅块C离开A时的速度【说明】
应用动量守恒定律时,必需明确研究对象,即是哪一个系统的动量守恒.另外需明确考察的是系统在哪两个瞬间的动量.如果
我们始终以(C+A+B)这一系统为研究对象,并考察C刚要滑上A 和C刚离开A,以及C.B刚相对静止这三个瞬间,由于水平方向不受外力,则由动量守恒定律知 mCvC=(mA+mB)vA+mCv
C=mAvA+(mB+mC)v. 同样可得【例10】
在静止的湖面上有一质量M=100kg的小船,船上站立质量
m=50kg的人,船长L=6m,最初人和船静止.当人从船头走到船尾(如图),船后退多大距离?(忽略水的阻力)
【例13】
一个静止的质量为M的原子核,放射出一个质量为m的粒子,粒子离开原子核时相对于核的速度为v0,原子核剩余部分的速率等于 []。