1、填空题 在用如图所示的装置做”验证动量守恒定律”实验时,入射球a的质量为m1,被碰球b的质量为m2,小球的半径为r,各小球的落地点如图所示,下列关于这个实验的说法正确的是______?
A.入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相同的小球
B.让入射球与被碰球连续10次相碰,每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下
C.要验证的表达式是m1
=m1+m2.
D.要验证的表达式是m1=m1+m2.
参考答案:A、要保证碰撞前后a球的速度方向保持不变,则必须让a球的质量m1大于b球的质量m2.故A错误.
B、为了保证每次小球运动的情况相同,故应该让入射小球a每次从同一位置滚下.故B错误.
C、要验证动量守恒定律定律即m1v0=m1v1+m2v2
根据两小球运动的时间相同,上式可转换为m1v0t=m1v1t+m2v2t
故有m1.OP=m1.OM+m2.ON,这就是要验证的表达式.故C错误,D正确.
故选D.
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,质量为m=3.0kg的小车在光滑水平轨道上以v1=2.0m/s速度向右运动.一股水流以v2=2.4m/s的水平速度自右向左射向小车后壁。已知水流流量为Q=
m3/s,射到车壁的水全部流入车厢内.那么,经多长时间可使小车静止?(水的密度为ρ=
kg/m3),
参考答案:由题意知,小车质量m="3.0kg" ,速度v1=2.0m/s;水流速度v2=2.4m/s,水流流量Q=
m3/s,水的密度ρ=
kg/m3.
设经t时间,流人车内的水的质量为M,此时车开始反向运动,车和水流在水平方向没有外力,动量守恒,所以有?mv1- Mv2="0?" ①
又因为?M=ρV ?②
V=Qt? ③
由以上各式带入数据解得?t="50s?" ④
本题解析:略
本题难度:一般
3、选择题 在高速公路上发生一起交通事故,一辆质量为1.5t向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3t向北行驶的卡车,碰后两车接在一起,并向南滑行一段距离后停止.根据测速仪测定,长途客车碰前以20m/s的速度行驶,由此可判断卡车碰前的行驶速率为( )
A.小于10m/s
B.大于10m/s,而小于20m/s
C.大于20m/s,而小于30m/s
D.大于30m/s而小于40m/s
参考答案:长途客车与卡车发生碰撞,系统内力远大于外力,碰撞过程系统动量守恒,根据动量守恒定律,有:
mv1-Mv2=(m+M)v
因而有:
mv1-Mv2>0
代入数据,可得:
v2<mv1M=1500×203000m/s=10m/s
故选:A.
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 一炮弹质量为m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为v,炮弹在最高点爆炸成两块,其中一块沿原轨道返回,质量为
,求:
(1)另一块爆炸后瞬时的速度大小;
(2)爆炸过程系统增加的机械能.
参考答案:(1)炮弹爆炸过程中动量守恒,爆炸后一块弹片沿原轨道返回,则该弹片速度大小为v,方向与原方向相反,设另一块爆炸后瞬时速度大小为v1,由题意知,爆炸后两弹片的质量均为m2,
设速度v的方向为正,由动量守恒定律得:mv=-12mv+12mv1
解得:v1=3v.
(2)爆炸过程中重力势能没有改变,爆炸前系统总动能为:EK=12mv2,
爆炸后系统总动能为:EK′=12×m2×(-v)2×12×m2×(3v)2=52mv2,
系统增加的机械能为:△E=Ek′=Ek=52mv2-12mv2=2mv2.
答:(1)另一块爆炸后瞬时的速度大小为3v;
(2)爆炸过程系统增加的机械能为2mv2.
本题解析:
本题难度:一般
5、计算题 据国外某媒体报道,2010年的某一天,一颗西方某国的间谍卫星经过中国西北某军事训练基地上空时,突然“失明”近四十分钟,据该媒体分析,在该间谍卫星通过基地时,一颗在同一轨道上运行的中国反间谍卫星向后喷出一种特殊的高分子胶状物质,胶状物质附着在间谍卫星的表面而使卫星“失明”,当胶状物在真空中挥发后卫星又能重新恢复工作。
现已知地球的半径R=6 400 km.地球表面处的重力加速度g=10 m/s2。假设中国反间谍卫星为一颗总质量M=20 kg的微型卫星,卫星在近地轨道上做匀速圆周运动,卫星向后瞬间喷出的胶状物的质量为1 kg,胶状物相对于地心的速度为零,求反间谍卫星喷出胶状物后,卫星的速度变为多少?(取
,结果保留三位有效数字)。
参考答案:解:由于反间谍卫星在近地轨道做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有:
,得
卫星喷出胶状物后,由动量守恒得:Mv0=(M-m)v1
解得
本题解析:
本题难度:一般