动量及动量守恒定律习题大全(含解析答案)(2)

2019-08-31 17:24

(1)木块A的最终速度 ; (2)滑块C离开A时的速度 。

答案 【例1】

解析:系统水平方向动量守恒,全过程机械能也守恒。

在小球上升过程中,由水平方向系统动量守恒得: 由系统机械能守恒得:

解得

全过程系统水平动量守恒,机械能守恒,得

点评:本题和上面分析的弹性碰撞基本相同,唯一的不同点仅在于重力势能代替了弹性势能。 【例3】

解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒:

从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示,显然有s1-s2=d

对子弹用动能定理: ……①

对木块用动能定理: ……②

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①、②相减得: ……③

点评:这个式子的物理意义是:f?d恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见

,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦

力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。

若 ,则s2<

全过程动能的损失量均可用公式: …④

当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统动量仍然守恒,系统动能损失仍然是ΔEK= f ?d(这里的d为木块的厚度),但由于末状态子弹和木块速度不相等,所以不能再用④式计算ΔEK的大小。

【例4】解析:先画出示意图。人、船系统动量守恒,总动量始终为零,所以人、船动量大小始终相等。从图中可以看出,人、船的位移大小之和等于L。设人、船位移大小分别为l1、l2,则:

mv1=Mv2,两边同乘时间t,ml1=Ml2,而l1 l2=L,

点评:应该注重到:此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走,甚至往返行走,只要人最终到达船的左端,那么结论都是相同的。

做这类题目,首先要画好示意图,要非凡注重两个物体相对于地面的移动方向和两个物体位移大小之间的关系。

以上所列举的人、船模型的前提是系统初动量为零。假如发生相互作用前系统就具有一定的动量,那就不能

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再用m1v1=m2v2这种形式列方程,而要利用(m1 m2)v0= m1v1 m2v2列式。

【例5】解析:火箭喷出燃气前后系统动量守恒。喷出燃气后火箭剩余质量变为M-m,以v0方向为正方向,

【例6】分析:手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G=( m1 m2 )g,可见系统的动量并不守恒。但在爆炸瞬间,内力远大于外力时,外力可以不计,系统的动量近似守恒。

设手雷原飞行方向为正方向,则整体初速度 的小块速度为

,方向不清,暂设为正方向。

;m1=0.3kg的大块速度为 m/s、m2=0.2kg

由动量守恒定律:

m/s

此结果表明,质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动,其中负号表示与所设正方向相反 【例7】

解析:虽然小球、细绳及圆环在运动过程中合外力不为零(杆的支持力与两圆环及小球的重力之和不相等)系统动量不守恒,但是系统在水平方向不受外力,因而水平动量守恒。设细绳与AB成θ角时小球的水平速度为v,圆环的水平速度为V,则由水平动量守恒有:

MV=mv

且在任意时刻或位置V与v均满足这一关系,加之时间相同,公式中的V和v可分别用其水平位移替代,则上式可写为:

Md=m[(L-Lcosθ)-d] 解得圆环移动的距离:

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d=mL(1-cosθ)/(M m)

点评:以动量守恒定律等知识为依托,考查动量守恒条件的理解与灵活运用能力

易出现的错误:(1)对动量守恒条件理解不深刻,对系统水平方向动量守恒感到怀疑,无法列出守恒方程.(2)找不出圆环与小球位移之和(L-Lcosθ)。

【例8】

解析:(1)由A、B系统动量守恒定律得: Mv0-mv0=(M m)v ①

所以v= v0

方向向右

(2)A向左运动速度减为零时,到达最远处,此时板车移动位移为s,速度为v′,则由动量守恒定律得:Mv0-mv0=Mv′ ①

对板车应用动能定理得:

-μmgs= mv′2- mv02 ②

联立①②解得:s= 【例9】

v02

解析:这是一个由A、B、C三个物体组成的系统,以这系统为研究对象,当C在A、B上滑动时,A、B、C三个物体间存在相互作用,但在水平方向不存在其他外力作用,因此系统的动量守恒。

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(1)当C滑上A后,由于有摩擦力作用,将带动A和B一起运动,直至C滑上B后,A、B两木块分离,分离时木块A的速度为

。最后C相对静止在B上,与B以共同速度

运动,由动量守恒定律有

(2)为计算 的速度为

,我们以B、C为系统,C滑上B后与A分离,C、B系统水平方向动量守恒。C离开A时

,由动量守恒定律有

,B与A的速度同为

三、计算题:本题6小题,共66分.解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案

的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.

10、(13).(12分)质量为M的火箭以速度v0飞行在太空中,现在突然向后喷出一份质量为Δm的气体,喷出的气体相对于火箭的速度是v,喷气后火箭的速度是多少? ........11、(14).(15分)如图所示,A B C是光滑轨道,其中BC部分是半径为R的竖直放置的半圆.一质量为M的小木块放在轨道水平部分,木块被水平飞来的质量为m的子弹射中,并滞留在木块中.若被击中的木块沿轨道能滑到最高点C,已知木块对C点的压力大小为(M+m)g,求:子弹射入木块前瞬间速度的大小.

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