動量守恆定律經典習題 帶答案

2022-06-09 17:54:02 字數 4261 閱讀 9807

動量守恆定律習題(帶答案)(基礎、典型)

例1、 質量為1kg的物體從距地面5m高處自由下落,正落在以5m/s的速度沿水平方向勻速前進的小車上,車上裝有砂子,車與砂的總質量為4kg,地面光滑,則車後來的速度為多少?

例2、 質量為1kg的滑塊以4m/s的水平速度滑上靜止在光滑水平面上的質量為3kg的小車,最後以共同速度運動,滑塊與車的摩擦係數為0.2,則此過程經歷的時間為多少?

例3、 一顆手榴彈在5m高處以v0=10m/s的速度水平飛行時,炸裂成質量比為3:2的兩小塊,質量大的以100m/s的速度反向飛行,求兩塊落地點的距離。(g取10m/s2)

例4、如圖所示,質量為0.4kg的木塊以2m/s的速度水平地滑上靜止的平板小車,車的質量為1.6kg,木塊與小車之間的摩擦係數為0.

2(g取10m/s2)。設小車足夠長,求:

(1)木塊和小車相對靜止時小車的速度。

(2)從木塊滑上小車到它們處於相對靜止所經歷的時間。

(3)從木塊滑上小車到它們處於相對靜止木塊在小車上滑行的距離。

例5、甲、乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上遊戲,甲和他所乘的冰車的質量共為30kg,乙和他所乘的冰車的質量也為30kg。遊戲時,甲推著乙個質量為15kg的箱子和甲一起以2m/s的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來。為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推向乙,箱子滑到乙處,乙迅速將它抓住。

若不計冰面的摩擦,甲至少要以多大的速度(相對於地面)將箱子推出,才能避免與乙相撞?

答案:1.

分析:以物體和車做為研究物件,受力情況如圖所示。

在物體落入車的過程中,物體與車接觸瞬間豎直方向具有較大的動量,落入車後,豎直方向上的動量減為0,由動量定理可知,車給重物的作用力遠大於物體的重力。因此地面給車的支援力遠大於車與重物的重力之和。

系統所受合外力不為零,系統總動量不守恆。但在水平方向系統不受外力作用,所以系統水平方向動量守恆。以車的運動方向為正方向,由動量守恆定律可得:

車重物初:v0=5m/s 0

末:vv mv0=(m+m)v

即為所求。

2、分析:以滑塊和小車為研究物件,系統所受合外力為零,系統總動量守恆。

以滑塊的運動方向為正方向,由動量守恆定律可得

滑塊小車

初:v0=4m/s 0

末:vv mv0=(m+m)v

再以滑塊為研究物件,其受力情況如圖所示,由動量定理可得

σf=-ft=mv-mv0

f=μmg

即為所求。

3、分析:手榴彈在高空飛行炸裂成兩塊,以其為研究物件,系統合外力不為零,總動量不守恆。但手榴彈在**時對兩小塊的作用力遠大於自身的重力,且水平方向不受外力,系統水平方向動量守恆,以初速度方向為正。

由已知條件:m1:m2=3:2

m1 m2

初:v0=10m/s v0=10m/s

末:v1=-100m/s v2m1+m2)v0=m1v1+m2v2

炸後兩物塊做平拋運動,其間距與其水平射程有關。

δx=(v1+v2)t

y=h=gt2

即為所求。

4、分析:(1)以木塊和小車為研究物件,系統所受合外力為零,系統動量守恆,以木塊速度方向為正方向,由動量守恆定律可得:

木塊m 小車m

初:v0=2m/s v0=0

末:vv mv0=(m+m)v

(2)再以木塊為研究物件,其受力情況如圖所示,由動量定理可得

σf=-ft=mv-mv0

f=μmg

(3)木塊做勻減速運動,加速度

車做勻加速運動,加速度,由運動學公式

vt2-v02=2as可得:

在此過程中木塊的位移

車的位移

由此可知,木塊在小車上滑行的距離為δs=s1-s2=0.8m

即為所求。

另解:設小車的位移為s2,則木塊的位移為s1+δs,δs為木塊在小車上滑行的距離,也即小車與木塊之間的位移差。作出木塊、小車的v-t圖線如圖所示,則木塊在小車上的滑行距離數值上等於圖中陰影部分的三角形的「面積」。

5、分析:設甲推出箱子後速度為v甲,乙抓住箱子後的速度為v乙。分別以甲、箱子;乙、箱子為研究物件,系統在運動過程中所受合外力為零,總動量守恆。

以甲的速度方向為正方向,由動量守恆定律可得:

甲推箱子的過程:

甲:m 箱子:m

初:v0=2m/s v0=2m/s

末:v甲 vm+m)v0=mv甲+mv (1)

乙接箱子的過程

乙:m 箱子;m

初:v0=-2m/s v

末:v乙 v乙 mv0+mv=(m+m)v乙 (2)

甲、乙恰不相撞的條件:v甲=v乙

三式聯立,代入資料可求得:v=5.2m/s:

反饋練習

1、質量分別為2kg 和5kg的兩靜止的小車m1、m2中間壓縮一根輕彈簧後放在光滑水平面上,放手後讓小車彈開,今測得m2受到的衝量為10n·s,則

(1)在此過程中,m1的動量的增量為

a、2kg·m/s b、-2kg·m/s c、10kg·m/s d、-10kg·m/s

(2)彈開後兩車的總動量為

a、20kg·m/s b、10kg·m/s c、0 d、無法判斷

2、質量為50kg的人以8m/s的速度跳上一輛迎面駛來的質量為200kg、速度為4m/s的平板車。人跳上車後,車的速度為

a、4.8m/s b、3.2m/s c、1.6m/s d、2m/s

3、如圖所示,滑塊質量為1kg,小車質量為4kg。小車與地面間無摩擦,車底板距地面1.25m。

現給滑塊一向右的大小為5n·s的瞬時衝量。滑塊飛離小車後的落地點與小車相距1.25m,則小車後來的速度為

a、0.5m/s,向左 b、0.5m/s,向右 c、1m/s,向右 d、1m/s,向左

4、在光滑的水平地面上有一輛小車,甲乙兩人站在車的中間,甲開始向車頭走,同時乙向車尾走。站在地面上的人發現小車向前運動了,這是由於

a、甲的速度比乙的速度小 b、甲的質量比乙的質量小

c、甲的動量比乙的動量小 d、甲的動量比乙的動量大

5、a、b兩條船靜止在水面上,它們的質量均為m。質量為的人以對地速度v從a船跳上b船,再從b船跳回a船,經過幾次後人停在b船上。不計水的阻力,則

a、a、b兩船速度均為零 b、va:vb=1:1

c、va:vb=3:2d、va:vb=2:3

6、質量為100kg的小船靜止在水面上,船兩端有質量40kg的甲和質量60kg的乙,當甲、乙同時以3m/s的速率向左、向右跳入水中後,小船的速率為

a、0 b、0.3m/s,向左 c、0.6m/s,向右 d、0.6m/s,向左

7、a、b兩滑塊放在光滑的水平面上,a受向右的水平力fa作用,b受向左的水平力fb作用而相向運動。已知ma=2mb,fa=2fb。經過相同的時間t撤去外力fa、fb,以後a、b相碰合為一體,這時他們將

a、停止運動 b、向左運動 c、向右運動 d、無法判斷

8、物體a的質量是b的2倍,中間有一壓縮的彈簧,放在光滑的水平面上,由靜止同時放開後一小段時間內

a、a的速率是b的一半 b、a的動量大於b的動量

c、a受的力大於b受的力 d、總動量為零

9、放在光滑的水平面上的一輛小車的長度為l,質量等於m。在車的一端站乙個人,人的質量等於m,開始時人和車都保持靜止。當人從車的一端走到車的另一端時,小車後退的距離為

a、ml/(m+m) b、ml/(m+m) c、ml/(m-m) d、ml/(m-m)

10、如圖所示,a、b兩個物體之間用輕彈簧連線,放在光滑的水平面上,物體a緊靠豎直牆,現在用力向左推b使彈簧壓縮,然後由靜止釋放,則

a、彈簧第一次恢復為原長時,物體a開始加速

b、彈簧第一次伸長為最大時,兩物體的速度一定相同

c、第二次恢復為原長時,兩個物體的速度方向一定反向

d、彈簧再次壓縮為最短時,物體a的速度可能為零

11、如圖所示,物體a、b並列緊靠在光滑水平面上,ma=500g,mb=400g,另有乙個質量為100g的物體c以10 m/s的水平初速度摩擦著a、b表面經過,在摩擦力的作用下a、b物體也運動,最後c物體在b物體上一起以1.5m/s的速度運動,求c物體離開a物體時,a、c兩物體的速度。

12、如圖所示,光滑的水平台子離地面的高度為h,質量為m的小球以一定的速度在高台上運動,從邊緣d水平射出,落地點為a,水平射程為s。如果在台子邊緣d處放一質量為m的橡皮泥,再讓小球以剛才的速度在水平高台上運動,在邊緣d處打中橡皮泥並同時落地,落地點為b。求ab間的距離。

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