| 动量守恒定律的理解与一般应用 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-5

第十六章 动量守恒定律

16.3 动量守恒定律

动量守恒定律的理解与一般应用

如图甲所示,物块$B$和质量为$m_{A}=6.0\;\rm kg$的物块$A$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$$t=0$时刻以一定速度向右运动,在$t=4\;\rm s$时与物块$A$相碰,并立即与$A$粘在一起不再分开,物块$C$$v-t$图像如图乙所示。求:

物块$C$的质量$m_{C}$

[["

$2\\;\\rm kg$

"]]

由图乙可知,$C$$A$碰前速度为 $v_{1}=12\;\rm m/s$,碰后速度为:$v_{2}=3\;\rm m/s$$C$$A$碰撞过程动量守恒,以碰撞前$C$的速度$v_{1}$的方向为正方向,由动量守恒定律可得:$m_{C}v_{1}=(m_{A}+m_{C})v_{2}$,解得:$m_{C}=\dfrac{m_{A}v_{2}}{v_{1}-v_{2}}= \dfrac{6.0 \times 3}{12-3}\;\rm kg=2\;\rm kg$

物块$C$与物块$A$相碰过程中系统损失的机械能$E_{1}$

[["

$108\\;\\rm J$

"]]

由能量守恒定律可得物块$C$与物块$A$相碰过程中系统损失的机械能为:

$E_{1}=\dfrac{1}{2}m_{C}v_{1}^{2}-\dfrac{1}{2}(m_{A}+m_{C})v_{2}^{2}=\dfrac{1}{2} \times 2 \times 12^{2}\;\rm J-\dfrac{1}{2} \times (2+6) \times 3^{2}\;\rm J=108\;\rm J$

$t=4\;\rm s$$t=12\;\rm s$,弹簧对物块$A$的冲量$I$的大小。

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$48\\;\\rm N\\cdot s$

"]]

$t=4\;\rm s$$t=12\;\rm s$的过程中,对$A$$C$组成的整体,以$v_{2}$的方向为正方向,则$t=12\;\rm s$时速度为,$v_{3}=-3\;\rm m/s$

由动量定理可得:$I=(m_{A}+m_{C})v_{3}-(m_{A}+m_{C})v_{2}$,代入数据解得:$I=-48\;\rm N\cdot s$,可知弹簧对物块$A$的冲量$I$的大小为$48\;\rm N\cdot s$

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如图甲,在第三象限有方可沿轴正向、电场强度的匀强电场,在第二象限有与轴成斜向下的匀强电场,在轴右侧有如图乙所示的交变磁场(垂直纸面向里为磁场的正方向,)。一质量为、电荷量为的带正电粒子,在点由静止释放,点坐标为,经轴上点进入第二象限,经轴上的点(图中未画出)垂直轴离开第二象限,与静止在点的另一质量也为、不带电的粒子相碰,碰后立即粘在一起进入第一象限,此时,磁场从零时刻开始计时,所有粒子均不计重力,,、、、、已知。求: 如图所示,光滑水平面上放有质量均为的滑块、、,滑块的右侧固定一轻质弹簧,滑块的左侧涂胶。给滑块一个水平向右的初速度,当、共速时,刚好与右边的滑块发生碰撞并粘连在一起不再分开,则之后的运动过程中弹簧弹性势能的最大值为 如图所示,空间有垂直于坐标系平面向外的匀强磁场。时,带电粒子从点沿轴负方向射出;时刻,与静置于轴上点的靶粒子发生正碰,碰后、结合成粒子,时刻,第一次沿轴负方向通过轴上的点。已知,不考虑粒子间静电力的作用,忽略碰撞时间,则 如图,边长均为的立方体木块和空心铁块,用长度也为的细绳连接,悬浮在平静的池中,木块上表面和水面的距离为。当细绳断裂后,木块与铁块分别竖直向上、向下运动,当木块上表面刚浮出水面时,铁块恰好到达池底。已知木块的质量为,铁块的质量为,不计水的阻力,则池深为 甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小分别为和。甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为和。甲、乙两运动员的质量之比为 关于机械能守恒,下列说法正确的是
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