- 182.00 KB
- 2021-05-26 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
动量守恒定律的应用(碰撞)
一、选择题
1.下面关于碰撞的理解正确的是( ).
A.碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程
B.在碰撞现象中,一般内力都远远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒
C.如果碰撞过程中机械能也守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞
D.微观粒子的碰撞由于不发生直接接触,所以不满足动量守恒的条件,不能应用动量守恒定律求解
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
3.质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接,以恒定的速度v沿光滑水平面运动,与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞,如图所示,碰撞时间极短,在此过程中,下列哪个或哪些说法是可能发生的?( ).
A.M、m0、m速度均发生变化,分别为v1、v2、v3,而且满足(M+m0)v=Mv1+m0v2+mv3
B.m0的速度不变,M和m的速度变为v1和v2,而且满足Mv=Mv1+mv2
C.m0的速度不变,M、m的速度都变为v',且满足Mv=(M+m)v'
D.M、m0、m速度均发生变化,M和m0速度都变为v,m速度变为v2,而且满足(M+m)v0=(M+m0)v1+mv2
4.A、B两物体发生正碰,碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动,其位移一时间图象(s-t图象)如图中ADC和BDC所示.由图可知,物体A、B的质量之比为( ).
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.3∶1
5.三个相同的木块A、B、C从同一高度处自由下落,其中木块A刚开始下落的瞬间被水平飞来的子弹击中,木块B在下落到一定高度时,才被水平飞来的子弹击中.若子弹均留在木块中,则三木块下落的时间tA、tB、tC的关系是( ).
A.tA<tB<tC B.tA>tB>tC C.tA=tC<tB D.tA=tB<tC
6.如图所示,木块A和B质量均为2 kg,置于光滑水平面上,B与一轻质弹簧一端相连,弹簧另一端固定在竖直挡板上,当A以4 m/s的速度向B撞击时,由于有橡皮泥而粘在一起运动,那么弹簧被压缩到最短时,具有的弹性势能大小为( ).
5
A.4 J B.8 J C.16 J D.32 J
7.如图所示,有两个质量相同的小球A和B(大小不计),A球用细绳吊起,细绳长度等于悬点距地面的高度,B点静止放于悬点正下方的地面上.现将A球拉到距地面高度为h处由静止释放,摆动到最低点与B球碰撞后粘在起共同上摆,则它们升起的最大高度为( ).
A.h/2 B.h C.h/4 D.h/
8.在光滑水平面上,动能为、动量的大小为的小钢球l与静止小钢球2发生碰撞.碰撞前后球l的运动方向相反.将碰撞后球l的动能和动量的大小分别记为、,球2的动能和动量的大小分别记为、,则必有( ).
A.< B.< C.> D.>
9.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、,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为。则两球质量与间的关系可能是下面的哪几种?( ).
A.= B.=2 C.=4 D.=6
10.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mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6 kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s,则( ).
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
5
二、填空题
11.在光滑的水平地面上,质量为4kg的物体以的速度向右运动,另一个质量为8kg的物体以的速度向左运动,两物体相碰后粘在一起运动,碰后它们共同速度的大小为___________,方向为___________。
12.质量为M的金属块和质量为m的木块用细线系在一起,以速度V在水中匀速下沉,某一时刻细线断了,则当木块停止下沉的时刻。铁块下沉的速率为___________。(设水足够深,水的阻力不计)
13.如图所示,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v0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v0的方向_______.
三、解答题:
14.有一大炮竖直向上发射炮弹.炮弹的质量为M=6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计),射出的初速度v0=60 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片,其中一片质量为m=4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心,以R=600 m为半径的圆周范围内,则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大?(g=10 m/s2,忽略空气阻力)
15.从高处自由下落一个质量为m的物体,当物体下落h高度时突然炸裂成两块,其中质量为m1的一块恰好能沿竖直方向回到开始下落的位置,求刚炸裂时另一块的速度v2.
【答案与解析】
一、选择题:
1.【答案】A、B
【解析】碰撞过程中机械能守恒的碰撞为弹性碰撞。C错.动量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一,不仅低速、宏观物体的运动遵守这一规律,而且高速、微观物体的运动也遵守这一规律,D错.
2.【答案】C
【解析】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.
3.【答案】B、C
【解析】因为碰撞时间极短,所以‰的速度应该不发生变化,A错,D错.碰后M与m的速度可能相同也可能不同,B对,C对.
5
4.【答案】C
【解析】由图象知:碰前vA=4 m/s,vB=0.碰后vA'=vB'=1 m/s.由动量守恒可知选项C正确.
5.【答案】C
【解析】木块C做自由落体运动,木块A被子弹击中做平抛运动,木块B在子弹击中瞬间竖直方向动量守恒,mv=(M+m)v',即v'<v,木块B竖直方向速度减小,所以tA=tC<tB.
6.【答案】B
【解析】 A与B碰撞过程动量守恒,有,所以.当弹簧被压缩至最短时,A、B的动能完全转化成弹簧的弹性势能,所以.
7.【答案】C
【解析】本题中的物理过程比较复杂,所以应将过程细化、分段处理.A球由释放到摆到最低点的过程做的是圆周运动,应用动能定理可求出末速度,,所以;A、B的碰撞过程符合动量守恒:mv1=(m+m)v2,所以;对A、B粘在一起共同上摆的过程应用机械能守恒, ,.
8.【答案】 ABD
【解析】
9.【答案】C
【解析】动量守恒得:;能量不增加:,,
符合实际:,
,
综上:
10.【答案】A
【解析】碰撞后,A球的动量增量为-4 kg·m/s,则B球的动量增量为4 kg·m/s,所以A球的动量为2 kg·m/s,B球的动量为10 kg·m/s,即mAvA=2 kg·m/s,mBvB=10 kg·m/s.且mB=2mA,则.且碰撞后,原来在右边的小球的速度大于在左边小球的速度,故A球在左边.选项A正确.
二、填空题
5
11.【答案】;向左
12. 【答案】.
13.【答案】 ,相同.
【解析】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v0为正方向,有mv0=(M+m)v′.
三、解答题:
14.【答案】Ek=6.0×104 J.
【解析】设炮弹上升到达最高点的高度为H,根据匀变速直线运动规律,有
设质量为m的弹片刚爆炸后的速度为v1,另一块的速度为v,根据动量守恒定律,有mv1=(M-m)v.
设质量为m的弹片运动的时间为t,根据平抛运动规律,有,R=v1t.
炮弹刚爆炸后,两弹片的总动能 .
解以上各式得 .
代入数值得Ek=6.0×104 J.
15.【答案】.由于v2>0,说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下.
【解析】以炸裂时分裂成的两块m1和(m-m1)组成的系统为研究对象,在炸裂的这一极短的时间内,系统受到的合外力——重力(并不为零),但炸裂时的爆炸力远远大于系统的重力,系统在竖直方向的动量可认为近似守恒.取竖直向下的方向为正方向,炸裂前的两部分是一个整体,具有的动量为:.当爆炸结束时,其中质量为m1的一块向上运动并返回到出发点,其速度大小与炸裂前相同,动量方向与规定的正方向相反..由动量守恒定律有.解得.由于v2>0,说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下.
5