三:动量和能量

2019-01-19 15:58

一:动量和冲量

1:质量为60kg的人在水平地面上站立10秒钟,(1)人受什么力?(2)求各力的冲量?(3)求合力的冲量。

2.质量分别为m和2m的两个物体,

(1)若二者动能相等,则它们的动量大小之比为_______________; (2)若二者动量相同,则它们的动能之比为_______________.

3.下列关于动量和动能的说法中,正确的是

A.一个物体的动量不变,其动能一定不变 B.一个物体的动能不变,其动量一定不变 C.两个物体的动量相等,其动能一定相等 D.两个物体的动能相等,其动量一定相等

4.两个具有相等动量的物体,质量分别为m1和m2,且m1>m2,则?

A.m2动能较大 B.m1的动能较大??C.动能相等 D.无法判断?

例1.A、B两球沿一直线运动并发生正碰,如图所示为两球碰

撞前后的位移图像. a、b分别为A、B两球碰前的位移图像,c为碰撞后两球共同运动的位移图像,若A球质量是m=2kg,则由图判断下列结论正确的是

A.A、B碰撞前的总动量为3kg·m/s B.碰撞时A对B所施冲量为-4N·s C.碰撞前后A的动量变化为4kg·m/s

D.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J

( )

6、质量为m的小球从h高处自由下落,与地面碰撞时间为Δt,地面对小球的平均作用力为F,取竖直向上为正方向,在与地面碰撞过程中? A.重力的冲量为mg(2h??t) B.地面对小球作用力的冲量为F·Δt? gC.合外力对小球的冲量为(mg+F)·Δt?D.合外力对小球的冲量为(mg-F)·Δt?

例2.如图所示,PQS是固定于竖直平面内的光滑的1/4圆周轨道,圆心O在S的正上方,在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b,从同一时刻开始,a自由下落,b沿圆弧下滑。以下说法正确的是( )

A.a比b先到达S,它们在S点的动量不相等 P O B.a与b同时到达S,它们在S点的动量不相等 C.a比b先到达S,它们在S点的动量相等

Q D.b比a先到达S,它们在S点的动量不相等 S

二:动量定理 8.以速度v0=l0m/s水平抛出一个质量为lkg的物体,若在抛出3s后未与地面及其它物体相碰,求它在3s内动量的变化?(不计空气阻力,取g=l0m/s2)

9:一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空中自由下落 的过程称为1,进入泥潭直到停住的过程称为2,则:( ) A.过程1中钢珠动量的改变量等于重力的冲量

B.过程2中阻力的冲量的大小等于过程1中重力的冲量大小

C.过程2中阻力的冲量的大小等于过程1与过程2中重力的冲量大小 D.过程2中钢珠的动量改变量等于阻力的冲量

例3:某消防队员从一平台上跳下,下落2m后双脚触地,接着他用双腿弯屈的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5m.在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为[ ] A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的5倍 C.自身所受重力的8倍 D.自身所受重力的10倍

11:一个质量为m=0.20kg的小球从1.25m的高处自由下落,落到一块厚软垫上,若小

球从接触软垫到陷至最低点所用时间为0.20s,则这段时间内软垫对小球的平均冲力的大小 为(g取10m/s2) ( )

A.2.0N B.3.ON C.5.ON D.7.0N

三:动量守恒定律

例4:如图所示的装置中,木块M与地面间无摩擦,子弹m以一定的速度沿水平方向射入木块并留在其中,然后将弹簧压缩至最短,现将木块、子弹、弹簧作为研究对象,从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的过程中,系统的( ) A.机械能守恒 B.机械能不守恒

c.产生的势能等于子弹动能的减少量

D.弹簧压缩至最短时,动能全部转化成势能

13: 两个木块A和B的质量分别为mA=3kg,mB=2kg,A、B之间用一轻弹簧连接在一起。A靠在墙壁上,用力F推B使两木块之间弹簧压缩,地面光滑,如图所示。当轻弹簧具有8J的势能时,突然撤去力F将木块B由静止释放。请思考:

(1)撤去力F后,木块B何时出现最大速度?最大速度是多大?此时木块A的速度如何? (2)从撤掉力F到木块A离开墙壁前,A、B及弹簧组成的系统动量是否守恒?机械能是否守恒?为什么?

(3)从撤掉力F到木块A离开墙壁前,墙壁对木块A是否做功?墙壁对A的冲量多大? (4)从弹簧第一次恢复原长时开始一段,A做什么运动?B做什么运动?二者间距离怎么变比?A、B及弹簧组成的系统动量是否守恒?机械能是否守恒?为什么?能量是如何转化的?弹簧的弹性势能何时最大?最大值为多少?

(5)在弹簧第一次出现势能最大值开始的一小段时间,木块A做什么运动?木块B做什么运动?二者间距离如何变化?木块A何时达到最大速度?其值多大? 14:质量m1=10g的小球在光滑的水平面上以v1=30cm/s的速率向右运动,恰遇上质量m2=509的小球以v2=10cm/s的速率向左运动,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?

拓展一:本题中两球碰撞过程中m1球对m2球的冲量如何?m2球对m1球的冲量如何? 拓展二:本题中,两球碰撞过程,m1球对m2球做功如何?m2球对m1球做功如何?

15:两磁铁各固定在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动。已知甲车和磁铁的总质量为0.5kg,乙车和磁铁的总质量为1.0kg。两磁铁的N极相对,磁性足够大,推动一下小车,使两小车相向运动。某时刻甲车的速率为2m/s,乙车的速率为3m/s,方向与甲相反。求:(1)两车最近时,乙车的速度为多大?(2)甲车开始反向时,乙车的速度为多大?

16:质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上。质量为m的小球以速度v1向物块运动。不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长。求小球能上升到的最大高度H 和物块的最终速度v。

v1

四:碰撞

例5.动量分别为5kg?m/s和6kg?m/s的小球A、B沿光滑水平面上同一条直线同向运动,A追上B并发生碰撞,若已知碰撞后A的动量减小了2kg?m/s而方向不变,那么A、 B质量之比

56mA可能是( ) mBA. B.

38C.

37D.

58

18:小球1追碰小球2,碰撞前两球的动量分别p1=5kg.m/s ,p2=7kg.m/s,正碰后小球2的动量

'=10kg.m/s两球的质量关系可能是( ) p2A:m2=m1 B:m2=2m1 C:m2=4m1 D:m2=6m1

五:动量和能量的综合应用

19:一辆小车放在光滑水平面上,同质量的小物体从小车的一端在水平恒力F的作用下从静止匀加速运动到另一端,设二者间的阻力恒为Fμ,小车长为L,前进了S,则物体到达另一端的动能为________克服摩擦力做功为_______小车的动能为________这一过程中消耗的机械能为__________产生的热能为________

20.如图所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离L,子弹进入木块的深度为s,若木块对子弹的阻力F视为恒定,则下列关系式中正确的是

11①:FL?Mv2 ②:Fs?mv2

221112122?(M?m)v2 ④:F(L?s)?mv0?mv ③:Fs?mv02222A:①②③ B:①③④ C.②③④ D.①②③④

例6:如图所示,质量为3m、长度为L的木块静止放置在光滑的水平面上。质量为m的子弹(可

2视为质点)以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块时速度变为v0。试求:①子弹穿出

5木块后,木块的速度大小;②子弹穿透木块的过程中,所受到平均阻力的大小。

22.质量为M的水平木板静止在光滑的水平面上,板的左端有一质量为m的铁块,如图所示。现给铁块一个水平向右的瞬间冲量I,让铁块开始运动,并与固定在木板另一端的弹簧相碰,当弹簧被压缩到最短时,铁块相对板右滑距离L,然后铁块恰能返回木板左端并相对板静止。求:(1)全过程中系统克服摩擦力做的功; (2)铁块与木板间动摩擦因数; (3)系统最大弹性势能。

23.质量为m的子弹以初速度v0水平射入一静止在光滑水平面上、质量为M的木块中,但并未穿透,则下述说法正确的是 ( )

A.子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功 B.子弹克服阻力做的功等于系统增加的内能

C.子弹克服阻力f做的功等于f的反作用对木块做的功

D.子弹机械能的损失量等于木块获得的动能和系统损失的机械能之和

24.如图38(a)所示,光滑水平面上的两个物体A、B在运动中彼此间发生了相互作用.图38(b)为A、B相互作用前后的速度一时间图象,由图象可判断 ( )

A.A、B的质量之比为3:2 B.A、B的质量之比为2:3 C.A、B作用前后的总动能减小 D.A、B作用前后的总动能不变

例7.如图39所示,一轻质弹簧两端连着木块A和B,放在光滑水平面上,一颗子弹以水平速度v0射人木块A并留在其中.已知A的质量为m,B的质量为2m,子弹的质量为m,则当弹簧压缩最短时

2mv0v0 A.系统有共同速度,大小为 B.弹簧的弹性势能为

48223mv03mv0 C.弹簧的弹性势能为 D.此过程系统损失的动能为

88

26:光滑水平面上,用弹簧相连的质量为2Kg的A、B两物体都以vo=6m/s的速度向右运动,弹簧处于原长,质量为4Kg的物块C静止在前方,如图所示,B与C相碰后二者粘在一起运动,在以后的运动中,当弹簧的弹性势能达到最大时,物 块A的速度为多大?此时弹簧的弹性势能为多大? ABC

27.如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h。

物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h/16。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求物块在水平面上滑行的时间t。

O A

h B

28:如图, 一质量为M的物块静止在桌面边缘, 桌面离水平面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后, 以水平速度v0/2射出. 重力加速度为g. 求 (1)此过程中系统损失的机械能;

(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离。

29.如图所示,一根轻绳长L=1.6m,一端系在固定支架上,另一端悬挂一个质量为M=1.0kg的沙箱A,沙箱处于静止。质量为m=10g的子弹B以水平速度v0=500m/s射入沙箱,其后以水平速度v=100m/s从沙箱穿出(子弹与沙箱相互作用时间极短)。g=10m/s2。求:

(1)子弹射出沙箱瞬间,沙箱的速度u的大小;

(2)沙箱和子弹作为一个系统共同损失的机械能E损; (3)沙箱摆动后能上升的最大高度h;

(4)沙箱从最高点返回到最低点时,绳对箱的拉力F的大小。

14.两个质量分别为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11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.物块从静止开始滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度.

M1M2h′=h

(M1+m)(M2+m)


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