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专题09 动量定理及动量守恒定律
考点一:动量定理
1.(24·重庆九龙坡·期末)北京冬奥会将在2022年2月4日至2022年2月20日在北京和张家口联合举行,这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图,某滑雪运动员从弧形坡面上滑下沿水平方向飞出后落回到斜面上。若斜面足够长且倾角为θ。某次训练时,运动员从弧形坡面先后以速度v0和3v0水平飞出,飞出后在空中的姿势保持不变。不计空气阻力,则( )
A.运动员先后落在斜面上所用时间之比为3∶1
B.运动员先后落在斜面上位移之比为1∶3
C.运动员先后落在斜面上动能的变化量之比为1∶3
D.运动员先后落在斜面上动量的变化量之比为1∶3
【答案】D
【详解】A.运动员做平抛运动,根据水平方向
竖直方向
则
解得
因此运动员先后落在斜面上所用时间之比
故A错误;
B.运动员在斜面上的位移
运动员先后落在斜面上位移之比
故B错误;
C.落在斜面上动能的变化量
因此运动员先后落在斜面上动能的变化量之比
故C错误;
D.落在斜面上动量的变化量
因此运动员先后落在斜面上动量的变化量之比
故D正确。
故选D。
2.(24·黑龙江哈尔滨·期末)一串质量30g的钥匙从橱柜上1.8m高位置由静止开始下落,掉在水平地板上,钥匙与地板作用的时间0.06s,且不反弹。重力加速度,此过程中钥匙对地板的平均作用力的大小为( )
A.6N B.2.7N C.3N D.3.3N
【答案】D
【详解】以向下为正方向,在钥匙与地板作用过程中满足
钥匙在下落过程中满足
联立解的
故选D。
3.(24·甘肃临夏·期末)如图甲所示,时一质量的小球沿长直斜面向上运动,小球运动的图像如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.在时小球的加速度为零
B.小球上滑与下滑过程中的加速度大小之比为
C.小球沿斜面上滑的最大距离为3m
D.在内小球受到合力的冲量大小为
【答案】C
【详解】A.由图可知,时,小球的速度为0,之后速度反向增加,小球开始加速下滑,则在时小球的加速度不为零,故A错误;
B.根据图像中斜率表示加速度,由图可知,小球上滑时的加速度大小为
下滑时的加速度大小为
则小球上滑与下滑过程中的加速度大小之比为,故B错误;
C.根据图像中面积表位移,由图可知,小球沿斜面上滑的最大距离为
故C正确;
D.根据题意,取沿斜面向下为正方向,由动量定理有
故D错误。
故选C。
4.(24·重庆沙坪坝·期末)在距离地面高h处的O点,以初速度沿水平方向抛出一个物体,忽略空气阻力,其运动轨迹如图所示,a、b为轨迹上的两个位置,若O与a、a与b在竖直方向的距离相等,则( )
A.物体在O到a、a到b过程中速度变化量相等
B.物体在O到a、a到b过程中重力的冲量相等
C.物体在O到a、a到b过程中动量的变化率相等
D.物体到达a位置时重力的瞬时功率与O到b过程中重力的平均功率相等
【答案】C
【详解】A.物体在竖直方向做自由落体运动,竖直速度越来越大,经过相同的竖直位移,时间越来越小,由题知,O与a、a与b在竖直方向的距离相等,故O到a的时间小于a到b的时间,根据
可知物体在O到a、a到b过程中速度变化量不相等,故A错误;
B.根据
由于时间不相等,故物体在O到a、a到b过程中重力的冲量不相等,故B错误;
C.根据动量定理有
可得动量变化率为
故C正确;
D.物体到达a位置时竖直方向的速度为
瞬时功率为
物体从O到b过程中,重力做功为
竖直方向有
解得时间为
则平均功率为
故D错误。
故选C
5.(24·吉林·期末)鸡蛋落到瓷砖上会摔碎,但是将鸡蛋从同样的高度落到海绵坐垫上,鸡蛋就不会摔碎。下列关于不会摔碎的原因分析正确的是( )
A.减小鸡蛋着地过程中所受冲量
B.减小鸡蛋着地过程的动量变化量
C.延长鸡蛋与地面的冲击时间,从而减小相互作用力
D.增大鸡蛋对地面的压强,压强越大鸡蛋越不容易碎
【答案】C
【详解】鸡蛋从同样的高度落下,到达地面和到达海绵坐垫前瞬间的速度相等,最后末速度均为0,所以着地过程的动量变化量相同,所受冲量相同,根据动量定理
由于鸡蛋落到海绵坐垫上,延长鸡蛋与地面的冲击时间,从而减小相互作用力,使得鸡蛋不会摔碎,压强越小鸡蛋越不容易碎。
故选C。
考点二:动量守恒定律
1.(24·黑龙江大庆·期末)关于系统动量守恒的条件,下列说法中正确的是( )
A.只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒
C.只要系统的合外力做功为零,系统的动量就守恒
D.只要系统所受的合外力为零,系统的动量就守恒
【答案】D
【详解】A.系统动量守恒的条件是:系统所受的合外力是零,与系统的内力是什么性质的力无关,A错误;
B.系统中有一个物体具有加速度时,系统的动量也可能守恒,因为两物体在碰撞过程中,两物体的速度都产生变化,都具有加速度,系统的动量守恒,可知单个物体受合力不是零时,系统动量仍守恒,B错误;
C.当系统的内力远大于外力时,系统的动量守恒,因此系统的合外力做功不是零时,系统的动量也可能守恒,C错误;
D.只要系统所受的合外力是零,系统的动量就守恒,D正确。
故选D。
2.(多选)(24·福建福州·期末)如图所示,两木块A、B用轻质弹簧连在一起,置于粗糙水平面上,一颗子弹水平射入木块A,并留在其中(子弹射入木块作用时间忽略不计)。在子弹射入木块A及弹簧被压缩的整个过程中,下列说法中正确的是( )
A.在子弹射入木块A的过程中,子弹和木块A组成的系统动量守恒、机械能不守恒
B.在子弹射入木块A的过程中,子弹和木块A组成的系统动量不守恒,机械能守恒
C.在弹簧被压缩的过程中,系统动量守恒、机械能不守恒
D.在弹簧被压缩的过程中,系统动量、机械能都不守恒
【答案】AD
【详解】AB.在子弹射入木块A的过程中,子弹和木块A组成的系统所受合力为零,所以系统动量守恒,但由于有摩擦力做功,所以机械能不守恒,故A正确,B错误;
CD.在弹簧被压缩的过程中,系统所受合力不为零,所以系统动量不守恒,同时由于地面摩擦力对木块做负功,机械能不守恒,故C错误,D正确。
故选AD。
3.(多选)(24·天津·期末)如图所示,质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B冲出,在空中能上升的最大高度为(不计空气阻力),则该过程( )
A.小球和小车组成的系统满足动量守恒
B.小车向左运动的最大距离为R
C.小球离开小车后做斜上抛运动
D.小球和小车组成的系统摩擦生热为
【答案】BD
【详解】A.小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零,系统在水平方向系统动量守恒,竖直方向动量不守恒,故A错误;
B.系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得
则有
解得小车的最大位移为
故B正确;
C.小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,小球由A点离开小车时系统水平方向动量为零,小球与小车水平方向速度为零,小球离开小车后做竖直上抛运动,故C错误;
D.设小球克服摩擦力做功大小为,根据动能定理得
解得
故D正确。
故选BD。
4.(多选)(24·北京西城·期末)如图所示,用轻质细绳悬挂一个质量为 M的木块,一个质量为m 的子弹自左向右水平射穿此木块,穿透前后子弹的速度分别为v0和v。子弹穿过木块的时间和空气阻力不计,木块和子弹可以看作质点,以木块初始位置为零势能点,下列说法错误的是( )
A.子弹穿透木块过程中,子弹木块组成的系统动量守恒,机械能守恒
B.子弹刚穿透木块时,木块速度为
C.子弹穿透木块过程中,绳子的拉力大小为(m+M)g
D.木块摆至最大高度时,重力势能为
【答案】ACD
【详解】A.子弹穿透木块过程中,子弹木块组成的系统水平方向合外力为0,动量守恒,竖直方向合外力不为零,故系统动量不守恒,子弹穿透木块过程中,子弹与木块间有摩擦,一部分机械能转化成内能,故机械能不守恒,故A错误;
B.子弹木块组成的系统水平方向动量守恒,得
解得子弹刚穿透木块时,木块速度为
故B正确;
C.分析可知子弹穿透木块过程中,木块具有一定的速度,故系统此时具有一定的向心加速度,所以,绳子的拉力大小大于(m+M)g,故C错误;
D.从子弹穿出到木块摆至最大高度时,对木块根据机械能守恒得
木块摆至最大高度时,重力势能为
故D错误。
本题选错误的,故选ACD。
5.(多选)(24·江苏常州·期中)甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平冰面上匀速相向行驶,速度大小均为v0=6m/s,甲车上有质量为m=1kg的小球若干个,甲和他的小车及小车上小球的总质量为M1=50kg,乙和他的小车的总质量为M2=30kg.为避免相撞,甲不断地将小球以相对地面为v=16.5m/s的水平速度抛向乙,且被乙接住.
(1)甲第一次抛球时对小球的冲量;
(2)乙接到第一个球后的速度(保留一位小数);
(3)为保证两车不相撞,甲总共抛出的小球个数是多少?
【答案】(1)10.5N·s,水平向右;(2)5.3m/s,水平向左;(3)15
【详解】(1)根据动量定理有
I=mv-mv0
解得
I=10.5N·s,方向水平向右
(2)对小球和乙的整体,根据动量守恒定律有
M2v0-mv=(M2+m)v1
解得
v1=5.3m/s,方向水平向左
(3)对所有物体组成的系统,根据动量守恒定律有
M1v0-M2v0=(M1+M2)v
对乙和他的小车及小球组成的系统,根据动量守恒定律有
M2v0-nmv=(M2+nm)v
解得
n=15
考点三:弹性碰撞及非弹性碰撞
1.(24·上海黄浦·期末)某次花样滑冰双人滑比赛中,质量为的甲抱着质量为的乙以的速度沿水平冰面做直线运动,某时刻甲突然将乙向前水平推出,推出后两人仍在原直线上运动,冰面的摩擦可忽略不计。若分离时甲的速度为,乙的速度,则有( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】冰面的摩擦可忽略不计,则根据动量守恒可得
故选A。
2.(24·福建莆田·期末)如果码头旁的船(M=100kg)拴绳的话,小明(m=50kg)只需要在船上离码头一米的距离即可跳上码头,今天小明忘记拴绳,如果小明以同样的力气(即同样的能量)跳上去,那么船离码头至少要多近( )(参考数据:)
A.0.91m B.0.82m C.1m D.0.73m
【答案】B
【详解】两次人从小船跳上码头的竖直高度相同,可认为人的竖直分初速度相同,则人的运动时间相同,设第一次人的水平速度为,则有
设第二次人的水平速度为,船的速度为,根据水平方向动量守恒可得
由于两次人具有同样的能量,则有
联立可得
则第二次船离码头至少为
故选B。
3.(24·福建莆田·期末)冰壶五环破冰而出 冬奥之火点燃梦想。如图所示为冰壶俯视图,在光滑的水平地面上有三个相同可视为质点的冰壶,并且处在同一条直线上,当A以初速度与B发生正碰并粘在一起,C左边有弹簧,但未与B相连,全过程中弹簧(不计质量)未超过弹性限度,则冰壶C速度最大值为( )
A.4m/s B.3m/s C.2m/s D.1m/s
【答案】A
【详解】设冰壶的质量为,A、B碰撞过程,根据动量守恒可得
解得
B压缩弹簧到弹簧再次恢复原长,此时冰壶C的速度到达最大,根据系统动量守恒和机械能守恒可得
联立解得冰壶C速度最大值为
故选A。
4.(24·黑龙江大庆·期末)如图所示,小球A的质量为,动量大小为,小球A水平向右运动,与静止的小球B发生弹性碰撞,碰后A的动量大小为,方向水平向右,则( )
A.碰后小球B的动量大小为
B.碰后小球B的动量大小为
C.小球B的质量为15kg
D.小球B的质量为3kg
【答案】D
【详解】AB.规定水平向右为正方向,碰撞过程中系统动量守恒,所以有
解得
故AB错误;
CD.由于
由于发生是弹性碰撞,所以有
解得
故C错误,D正确。
故选D。
5.(24·山西阳泉·期末)静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为mA = 1.0 kg,mB = 4.0 kg,,两者之间有一定量的火药,A与其右侧的竖直墙壁距离l = 1.25 m。如图所示。某时刻,将火药点燃,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek = 10.0 J。点燃后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ = 0.20,重力加速度取g = 10 m/s2。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
(1)求火药点燃后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?
(3)A和B都停止后,A、B到右侧竖直墙壁的距离分别是多少?
【答案】(1)vA = 4 m/s,vB = 1 m/s
(2)B先停止,该物块停止时A与B间的距离为1 m
(3)都停止后,A到右侧竖直墙壁的距离为1.05 m,B到右侧竖直墙壁的距离为1.7 m
【详解】(1)设火药点燃瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB,以向右为正方向,由动量守恒定律和题给条件有
代入得
(2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等,因而两者滑动时加速度大小相等,设为a。假设A和B发生碰撞前,已经有一个物块停止,此物块应为火药点燃后速度较小的B。设从火药点燃到B停止所需时间为t,B向左运动的路程为sB,则有
在时间t内,A可能与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不改变A的速度大小,所以无论此碰撞是否发生,A在时间t内的路程sA都可表示为
代入得
这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞,但没有与B发生碰撞,此时A位于出发点右边0.75m处。B位于出发点左边0.25m处,两物块之间的距离s为
(3)t时刻后A将继续向左运动,假设它能与静止的B碰撞,碰撞时速度的大小为vA',由动能定理有
代入得
故A与B将发生碰撞。设碰撞后A、B的速度分别为和,由动量守恒定律与机械能守恒定律有
代入得
这表明碰撞后A将向右运动,B继续向左运动。设碰撞后A向右运动距离为时停止,B向左运动距离为时停止,由运动学公式
代入得
小于碰撞处到墙壁的距离。所以A到墙壁得距离为
6.(24·北京通州·期末)如图所示,在高的平台上放置一质量为的小木块(视为质点),小木块距平台右边缘距离,一质量的子弹以速度沿水平向右的方向射入小木块并留在其中,然后一起以速度向右运动。最后,小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离的地面上,g取,求:
(1)子弹的初速度的大小;
(2)小木块滑出平台时的速度大小;
(3)小木块与平台间的动摩擦因数。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)子弹射入木块的过程中,对系统
解得
(2)小木块从平台滑出后做平抛运动,水平方向
竖直方向
可得木块飞出时的速度
(3)木块在平台上滑动过程中做匀减速运动,根据动能定理
解得
考点四:反冲现象
1.(24·黑龙江哈尔滨·期末)如图所示,将一质量M、半径为R的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上,今让一质量为m小球自左侧槽口从A点静止开始落下,则以下结论中不正确的是( )
A.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽构成的系统机械能守恒
B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C.小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是
D.小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是
【答案】C
【详解】A.小球在半圆槽内运动的全过程中,地面和圆弧面光滑,只有小球的机械能与半圆槽的机械能之间相互转化,球与半圆槽构成的系统机械能守恒,故A正确;
B.地面光滑,小球与半圆槽组成的系统在水平方向所受的合外力为零,小球与半圆槽在水平方向动量守恒,故B正确;
CD.小球到达右边最高点时,小球和圆槽通过的水平位移大小分别为、,如图所示
小球和圆槽组成的系统在水平方向上动量守恒,在运动过程中小球和圆槽在任意时刻的水平速度满足
则有
根据位移关系可得
解得
,
小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是。故C错误,D正确。
题目要求选择不正确的,故选C。
2.(24·黑龙江哈尔滨·期末)2023年春节期间,中国许多地方燃放了爆竹,爆竹带来浓浓的年味。一质量为M的爆竹竖直运动到最高点时,爆炸成两部分,爆炸后瞬时两部分的总动能为E,爆炸时间极短可不计,不计爆炸过程中的质量损失,则该爆竹爆炸后瞬时质量为m的部分动能为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设爆炸后瞬时质量为m的速度大小为,另一部分的速度大小为,根据动量守恒可得
解得
动能为
则该爆竹爆炸后瞬时的总动能为
联立解得
代入解得
故选C。
3.(24·河南南阳·期末)一名连同装备总质量为M的航天员,脱离宇宙飞船后,在离飞船x处与飞船处于相对静止状态。装备中有一个高压气源能以速度v(以飞船为参考系)喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体,使航天员在时间t内匀速返回飞船。下列说法正确的是( )
A.喷出气体的质量等于
B.若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大,则返回时间大于t
C.若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变,则返回时间大于t
D.在喷气过程中,航天员、装备及气体所构成的系统动量和机械能均守恒
【答案】C
【详解】A.由题意知,航天员的速度为
喷气过程系统动量守恒,以宇航员的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
解得
故A错误;
BC.根据动量守恒有
解得
若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大,则变大,故返回时间小于t;由
若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变,可知减小,得减小,则返回时间大于t,
故B错误,C正确;
D.在喷气过程中,航天员、装备及气体所构成的系统动量守恒,整个系统的动能增加,故系统机械能不守恒,故D错误。
故选C。
4.(24·黑龙江·期末)如图所示,水火箭中水被向下喷出时,瓶及瓶内的空气就受力向上冲,水火箭就是利用这个原理升空的。某同学将静置在地面上的质量为800g(含水)的自制水火箭释放升空,在极短的时间内,质量为200g的水以相对地面大小为80m/s的速度竖直向下喷出,水喷出后的瞬间,水火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】水从水火箭喷口喷出的瞬间,水火箭和水组成的系统动量守恒,设水喷出后的瞬间,水火箭的动量大小为,根据动量守恒定律,可得
解得
故选D。
5.(24·黑龙江哈尔滨·期末)一个质量为m的小型炸弹自水平地面朝右上方射出,在最高点以水平向右的速度v飞行时,突然爆炸为质量相等的甲、乙、丙三块弹片,如图所示。爆炸之后乙自静止自由下落,丙沿原路径回到原射出点。若忽略空气阻力,则爆炸过程释放的化学能为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】取向右为正,根据动量守恒
解得甲的速度为
由能量守恒定律,爆炸过程释放的化学能为
故选D。
一、单选题
1.(24·四川成都·期末)如图所示,一小车静止于光滑水平面,其上固定一光滑弯曲轨道,整个小车(含轨道)的质量为m。现有质量也为m的小球,以水平速度从左端滑上小车,沿弯曲轨道上升到最高点,最终从轨道左端滑离小车。关于这个过程,下列说法正确的是( )
A.小球与小车组成的系统动量守恒
B.小球沿轨道上升到最高点时,小车的速度为零
C.小球沿轨道上升的最大高度为
D.小球滑离小车后,做自由落体运动
【答案】D
【详解】A.小球在竖直方向分速度的初始值与末状态值均为0,可知,竖直方向上先加速后减速,即竖直方向的加速度方向先向上后向下,存在超重与失重,小球和小车构成的系统所受外力的合力不为0,系统的动量不守恒,但系统在水平方向上所受外力的合力为0,即系统在水平方向上的动量守恒,故A错误;
B.小球沿轨道上升到最高点时,小球竖直分速度为0,结合上述可知,在水平方向,系统动量守恒,则小球与小车的速度相等,均不为零,故B错误;
C.小球沿轨道上升到最高点时,根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
故C错误;
D.小球从轨道左端滑离小车时,根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
即小球滑离小车后,做自由落体运动,故D正确。
故选D。
2.(24·北京东城·期末)某固定的光滑水平金属杆上套有一个质量为的圆环,圆环用一根长为的不可伸长的轻绳系着,绳子的另一端系一质量为的小钢球。现将小球拉至水平位置由静止释放,圆环在轻绳拉力作用下也会由静止开始运动,不计空气阻力与一切摩擦,圆环与钢球均视为质点。下列说法正确的是( )
A.系统动量守恒,系统机械能也守恒
B.小钢球到达最低点时的速度大小为
C.小钢球到达左侧最高点时速度不为零
D.小钢球从释放到第一次到达最低点,在水平方向上向左运动了
【答案】D
【详解】A.小球下落过程中,小球竖直方向有分加速度,系统的合外力不为零,因此系统动量不守恒,故A错误;
B.小钢球到达最低点时,水平方向动量守恒,有
机械能守恒
解得
故B错误;
C.根据水平方向动量守恒,小钢球到达左侧最高点时速度为零,故C错误;
D.设圆环向右移动的位移为x,根据水平动量守恒得
得
小钢球在水平方向上向左运动了
故D正确。
故选D。
3.(24·广西南宁·期末)如图甲所示,足够长的水平传送带始终以恒定速率运行,一质量为、水平初速度大小为的小物块,从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传送带;若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图像(以地面为参考系)如图乙所示,。下列说法正确的是( )
A.时间内,小物块离A处的最大距离为
B.时间内,小物块动能增加了
C.时间内,小物块受到摩擦力的冲量大小为
D.时间内,传送带克服摩擦力做功为
【答案】C
【详解】A.由图像可知,2s时小物块向左运动的距离最远,根据图像与坐标轴围成的面积等于位移,可知小物块向左运动的过程中离A处的最大距离为
故A错误;
B.时间内,小物块动能增量为
故B错误;
C.物块匀变速运动的加速度大小
由牛顿第二定律得摩擦力大小为
0-3s时间内,小物块受到的滑动摩擦力方向都向右,冲量大小为
内小物块与传送带达到共同速度,小物块不受摩擦力作用,摩擦力的冲量为零。所以时间内,小物块受到摩擦力的冲量大小为。故C正确;
D.0〜4 s时间内,只有0-3s内传送带要克服摩擦力做功,0-3s传送带的位移
传送带克服摩擦力做功
故D错误。
故选C。
4.(24·青海西宁·期末)转盘游戏深受人们喜爱,现将其简化为如图所示模型。倾角为的圆盘绕垂直于盘面且过圆心的轴做匀速圆周运动,盘面上距离轴r处有一可视为质点的小物块与圆盘始终保持相对静止,物块与盘面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,圆盘的角速度为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法错误的是( )
A.μ的最小值为
B.物块从最低点第一次转到最高点的过程中,转盘对物块的冲量大小为
C.物块运动到任意关于转轴对称的两点时受到的摩擦力的大小分别为、,一定有
D.ω增大,物块在最高点受到的摩擦力一定增大
【答案】B
【详解】A.在最低点物块容易脱落,根据牛顿第二定律得
f-mgsinθ=mω2r
解得
方向沿斜面向上;
则最大静摩擦力至少为
根据
fm=μmgcosθ
得
μ≥
故A正确,不符合题意;
B.物块从最低点第一次转到最高点的过程中,动量变化量的大小为
Δp=2mωr
此过程重力的冲量大小为
根据动量定理,转盘对物块的冲量I与重力的冲量的矢量和等于动量变化量,此过程动量变化量的方向与重力的冲量的方向相互垂直,则有
解得
故B错误,符合题意;
C.物块运动到任意关于转轴对称的两点时受到的摩擦力的大小分别为f1、f2,根据力矢量三角形
联立两式可得
故C正确,不符合题意;
D.如图所示:
在最高点,当ω增大时,物体由沿半径方向向外的趋势,摩擦力的方向沿半径方向指向圆心,由
f+mgsinθ=mω2r
可知,摩擦力一定增大,故D正确,不符合题意。
故选B。
5.(24·重庆·期末)如图所示,C是放在光滑的水平面上的一块木板,木板的质量为,在木板的上表面有两块质量均为的小木块A和B,它们与木板间的动摩擦因数均为。最初木板静止,A、B两木块同时以相向的水平初速度和滑上长木板,则下列说法正确的是( )
A.若A、B始终未滑离木板也未发生碰撞,则木板至少长为
B.木块B的最小速度是零
C.从刚开始运动到A、B、C速度刚好相等的过程中,木块A所发生的位移是
D.木块A向左运动的最大位移为
【答案】A
【详解】AB.由题意可知,开始一段时间内,木块B向右减速,木块A向左减速,此过程木板C静止不动,木块A的速度先减小到零后与木板C一起反向向右加速,木块B继续向右减速,三者共速时,木块B的速度最小。设木块A、B的质量均为,则木板C的质量为,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律有
解得木块的最小速度为
由能量守恒定律得
解得木板最短长度
故A正确,B错误;
D.木块A向左减速的过程,根据动能定理有
解得木块A向左运动的最大位移为
故D错误;
C.木块A向右加速过程,以A、C整体为研究对象,根据动能定理有
解得
故从刚开始到A、B、C速度刚好相等的过程中,木块A的位移
故C错误。
故选A。
6.(24·黑龙江大庆·期末)如图所示,质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一长为L的细线,细线另一端系一质量为m0的球C,现将球C拉起使细线水平伸直,并由静止释放球C,则下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A.运动过程中,A、B、C组成的系统动量守恒
B.C球摆到最低点过程,C球的速度为
C.C球第一次摆到最低点过程中,木块A、B向右移动的距离
D.C球第一次到达轻杆左侧的最高处的高度与释放高度相同
【答案】C
【详解】A.运动过程中,A、B、C组成的系统在水平方向受合外力等于零,因此水平方向动量守恒,竖直方向动量不守恒,则系统的总动量不守恒,A错误;
B.C球摆到最低点过程,A、B先以共同速度向右运动,到最低点A、B开始分离,此过程系统在水平方向动量守恒,设A、B共同速度为,则有
由机械能守恒定律可得
联立解得
B错误;
C .C球第一次摆到最低点过程中,A、B、C组成的系统在水平动量守恒,以向左为正方向,则有
由人船模型可得
其中
解得
可知木块A、B向右移动的距离,C正确;
D.当C球摆到左侧最高点时C球和A共速,此时B有向右的速度,则由能量关系可知,开始时C的重力势能转化为ABC的动能和C球的重力势能,则C球第一次摆到左侧的最高处的高度小于释放高度,D错误。
故选C。
7.(24·内蒙古乌兰察布·期末)如图所示,在光滑绝缘的水平地面上,放置两个带电小球A和B(两小球可视为点电荷),已知A球质量为m,B球质量为3m,并使两球分别带上同种电荷,相隔距离为L。现将两小球同时由静止释放,当A球的加速度变为释放后瞬间的时,整个系统的电势能改变量为24J,则在这一过程中,下列说法正确的是( )
A.A球运动的距离为0.45L
B.B球运动的距离为0.25L
C.B球获得的动能为18J
D.两球运动过程中系统机械能守恒
【答案】B
【详解】A B.依题意,可知A、B小球在库仑斥力作用下沿水平方向做加速运动,当A球的加速度变为释放后瞬间的时,根据牛顿第二定律可得
开始时,有
因为
所以,可求得此时两球距离为
根据动量守恒定律,可知任意时刻
则有
可得
又因为
求得
,
故A错误,B正确;
CD.两球运动过程中,库仑力对两球做正功,两球机械能增加,根据能量守恒定律,依题意可得
根据动量守恒定律,可知任意时刻
可得
又
所以
可求得,在这一过程中B球获得的动能为
故C正确,D错误。
故选B。
二、多选题
8.(24·安徽六安·期末)如图所示,小球A、B用一根长为L的轻杆相连,竖直放置在光滑水平地面上,小球C挨着小球B放置在地面上。由于微小扰动,小球A沿光滑的竖直墙面下滑,小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与墙面夹角为,小球A和墙面恰好分离,最后小球A落到水平地面上。下列说法中正确的是( )
A.小球A由静止到与墙面分离的过程中,小球B的速度一直增大
B.整个过程中,ABC三个小球构成的系统动量守恒,机械能守恒
C.当小球A和墙面恰好分离时,A、B两球的速率之比为
D.当小球A和墙面恰好分离时,A、B两球的速率之比为
【答案】AD
【详解】A.小球A由静止到与墙面分离的过程中,对A、B、C三个小球组成的系统,由于受到竖直墙面向右的弹力,根据动量定理可得
所以小球A由静止到与墙面分离的过程中,小球B的速度一直增大,故A正确;
B.小球A由静止到与墙面分离的过程中,对A、B、C三个小球组成的系统,水平方向由于A受到竖直墙面向右的弹力,可知系统水平方向动量不守恒;竖直方向由于A有竖直加速度,所以竖直方向系统受到的合外力不为零,系统竖直方向动量也不守恒;则ABC三个小球构成的系统动量不守恒,故B错误;
CD.当小球A和墙面恰好分离时,两球的速度分解如图所示
两球沿杆方向的分速度相等,则有
可得A、B两球的速率之比为
故C错误,D正确。
故选AD。
9.(24·重庆沙坪坝·期末)如图所示,A、B两物体质量均为m,水平向左且大小为的恒定拉力作用在A上,拉着A、B由静止开始一起运动,运动过程中B始终受到一个竖直向上的、大小与B的速度大小成正比的力,经过时间t物体A、B恰好发生相对滑动。A、B间动摩擦因数,A与地面间的动摩擦因数,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.物体A、B发生相对滑动时的速度
B.物体A、B发生相对滑动时的速度
C.从静止到恰好发生相对滑动全程B的位移为
D.从静止到恰好发生相对滑动全程B的位移为
【答案】BD
【详解】AB.设AB即将相对滑动的临界加速度为a,对AB整体分析,根据牛顿第二定律得
隔离对B分析,根据牛顿第二定律得
解得
故A错误,B正确;
CD.对整个体,根据动量定理有
变形得
又
可得
解得
故C错误,D正确。
故选BD。
三、解答题
10.(24·山东威海·期末)如图所示,质量M=4kg、长度L=2m的木板A静止在光滑水平面上,其左端上表面与半径R=0.5m的四分之一竖直圆轨道相切,A的右侧某位置竖直固定一挡板P。将质量m=2kg的物块B从轨道最高点由静止释放,A、B共速后A与P发生碰撞,碰后A以某一速度反弹,B最终恰好没有从A上滑离。已知B经轨道最低点时对轨道的压力FN=56N,A、B间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)B在圆轨道运动过程中克服阻力做的功;
(2)从B滑上A至A、B第一次共速,系统产生的热量;
(3)A与P碰撞损失的机械能。
【答案】(1)1J
(2)6J
(3)
【详解】(1)在轨道最低点,由牛顿第二定律得
B从轨道最高点下滑到最低点的过程中,由动能定理得
联立以上两式,代入已知数据,可得
(2)对A,根据牛顿第二定律
对B,根据牛顿第二定律
A、B第一次共速
共速时二者速度为
由能量守恒定律得
联立可得
(3)如图分析可知
因为
设碰撞后A的速度大小为v2,从碰撞后到第二次共速的时间为t2,则共速时
A向左运动位移大小
B向右运动位移大小
另有
联立可得
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专题09 动量定理及动量守恒定律
考点一:动量定理
1.(24·重庆九龙坡·期末)北京冬奥会将在2022年2月4日至2022年2月20日在北京和张家口联合举行,这是北京和张家口历史上第一次举办冬季奥运会。如图,某滑雪运动员从弧形坡面上滑下沿水平方向飞出后落回到斜面上。若斜面足够长且倾角为θ。某次训练时,运动员从弧形坡面先后以速度v0和3v0水平飞出,飞出后在空中的姿势保持不变。不计空气阻力,则( )
A.运动员先后落在斜面上所用时间之比为3∶1
B.运动员先后落在斜面上位移之比为1∶3
C.运动员先后落在斜面上动能的变化量之比为1∶3
D.运动员先后落在斜面上动量的变化量之比为1∶3
2.(24·黑龙江哈尔滨·期末)一串质量30g的钥匙从橱柜上1.8m高位置由静止开始下落,掉在水平地板上,钥匙与地板作用的时间0.06s,且不反弹。重力加速度,此过程中钥匙对地板的平均作用力的大小为( )
A.6N B.2.7N C.3N D.3.3N
3.(24·甘肃临夏·期末)如图甲所示,时一质量的小球沿长直斜面向上运动,小球运动的图像如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.在时小球的加速度为零
B.小球上滑与下滑过程中的加速度大小之比为
C.小球沿斜面上滑的最大距离为3m
D.在内小球受到合力的冲量大小为
4.(24·重庆沙坪坝·期末)在距离地面高h处的O点,以初速度沿水平方向抛出一个物体,忽略空气阻力,其运动轨迹如图所示,a、b为轨迹上的两个位置,若O与a、a与b在竖直方向的距离相等,则( )
A.物体在O到a、a到b过程中速度变化量相等
B.物体在O到a、a到b过程中重力的冲量相等
C.物体在O到a、a到b过程中动量的变化率相等
D.物体到达a位置时重力的瞬时功率与O到b过程中重力的平均功率相等
5.(24·吉林·期末)鸡蛋落到瓷砖上会摔碎,但是将鸡蛋从同样的高度落到海绵坐垫上,鸡蛋就不会摔碎。下列关于不会摔碎的原因分析正确的是( )
A.减小鸡蛋着地过程中所受冲量
B.减小鸡蛋着地过程的动量变化量
C.延长鸡蛋与地面的冲击时间,从而减小相互作用力
D.增大鸡蛋对地面的压强,压强越大鸡蛋越不容易碎
考点二:动量守恒定律
1.(24·黑龙江大庆·期末)关于系统动量守恒的条件,下列说法中正确的是( )
A.只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒
C.只要系统的合外力做功为零,系统的动量就守恒
D.只要系统所受的合外力为零,系统的动量就守恒
2.(多选)(24·福建福州·期末)如图所示,两木块A、B用轻质弹簧连在一起,置于粗糙水平面上,一颗子弹水平射入木块A,并留在其中(子弹射入木块作用时间忽略不计)。在子弹射入木块A及弹簧被压缩的整个过程中,下列说法中正确的是( )
A.在子弹射入木块A的过程中,子弹和木块A组成的系统动量守恒、机械能不守恒
B.在子弹射入木块A的过程中,子弹和木块A组成的系统动量不守恒,机械能守恒
C.在弹簧被压缩的过程中,系统动量守恒、机械能不守恒
D.在弹簧被压缩的过程中,系统动量、机械能都不守恒
3.(多选)(24·天津·期末)如图所示,质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放,然后由A点经过半圆轨道后从B冲出,在空中能上升的最大高度为(不计空气阻力),则该过程( )
A.小球和小车组成的系统满足动量守恒
B.小车向左运动的最大距离为R
C.小球离开小车后做斜上抛运动
D.小球和小车组成的系统摩擦生热为
4.(多选)(24·北京西城·期末)如图所示,用轻质细绳悬挂一个质量为 M的木块,一个质量为m 的子弹自左向右水平射穿此木块,穿透前后子弹的速度分别为v0和v。子弹穿过木块的时间和空气阻力不计,木块和子弹可以看作质点,以木块初始位置为零势能点,下列说法错误的是( )
A.子弹穿透木块过程中,子弹木块组成的系统动量守恒,机械能守恒
B.子弹刚穿透木块时,木块速度为
C.子弹穿透木块过程中,绳子的拉力大小为(m+M)g
D.木块摆至最大高度时,重力势能为
5.(多选)(24·江苏常州·期中)甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平冰面上匀速相向行驶,速度大小均为v0=6m/s,甲车上有质量为m=1kg的小球若干个,甲和他的小车及小车上小球的总质量为M1=50kg,乙和他的小车的总质量为M2=30kg.为避免相撞,甲不断地将小球以相对地面为v=16.5m/s的水平速度抛向乙,且被乙接住.
(1)甲第一次抛球时对小球的冲量;
(2)乙接到第一个球后的速度(保留一位小数);
(3)为保证两车不相撞,甲总共抛出的小球个数是多少?
考点三:弹性碰撞及非弹性碰撞
1.(24·上海黄浦·期末)某次花样滑冰双人滑比赛中,质量为的甲抱着质量为的乙以的速度沿水平冰面做直线运动,某时刻甲突然将乙向前水平推出,推出后两人仍在原直线上运动,冰面的摩擦可忽略不计。若分离时甲的速度为,乙的速度,则有( )
A. B.
C. D.
2.(24·福建莆田·期末)如果码头旁的船(M=100kg)拴绳的话,小明(m=50kg)只需要在船上离码头一米的距离即可跳上码头,今天小明忘记拴绳,如果小明以同样的力气(即同样的能量)跳上去,那么船离码头至少要多近( )(参考数据:)
A.0.91m B.0.82m C.1m D.0.73m
3.(24·福建莆田·期末)冰壶五环破冰而出 冬奥之火点燃梦想。如图所示为冰壶俯视图,在光滑的水平地面上有三个相同可视为质点的冰壶,并且处在同一条直线上,当A以初速度与B发生正碰并粘在一起,C左边有弹簧,但未与B相连,全过程中弹簧(不计质量)未超过弹性限度,则冰壶C速度最大值为( )
A.4m/s B.3m/s C.2m/s D.1m/s
4.(24·黑龙江大庆·期末)如图所示,小球A的质量为,动量大小为,小球A水平向右运动,与静止的小球B发生弹性碰撞,碰后A的动量大小为,方向水平向右,则( )
A.碰后小球B的动量大小为
B.碰后小球B的动量大小为
C.小球B的质量为15kg
D.小球B的质量为3kg
5.(24·山西阳泉·期末)静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为mA = 1.0 kg,mB = 4.0 kg,,两者之间有一定量的火药,A与其右侧的竖直墙壁距离l = 1.25 m。如图所示。某时刻,将火药点燃,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek = 10.0 J。点燃后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ = 0.20,重力加速度取g = 10 m/s2。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
(1)求火药点燃后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?
(3)A和B都停止后,A、B到右侧竖直墙壁的距离分别是多少?
6.(24·北京通州·期末)如图所示,在高的平台上放置一质量为的小木块(视为质点),小木块距平台右边缘距离,一质量的子弹以速度沿水平向右的方向射入小木块并留在其中,然后一起以速度向右运动。最后,小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离的地面上,g取,求:
(1)子弹的初速度的大小;
(2)小木块滑出平台时的速度大小;
(3)小木块与平台间的动摩擦因数。
考点四:反冲现象
1.(24·黑龙江哈尔滨·期末)如图所示,将一质量M、半径为R的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上,今让一质量为m小球自左侧槽口从A点静止开始落下,则以下结论中不正确的是( )
A.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽构成的系统机械能守恒
B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C.小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是
D.小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是
2.(24·黑龙江哈尔滨·期末)2023年春节期间,中国许多地方燃放了爆竹,爆竹带来浓浓的年味。一质量为M的爆竹竖直运动到最高点时,爆炸成两部分,爆炸后瞬时两部分的总动能为E,爆炸时间极短可不计,不计爆炸过程中的质量损失,则该爆竹爆炸后瞬时质量为m的部分动能为( )
A. B. C. D.
3.(24·河南南阳·期末)一名连同装备总质量为M的航天员,脱离宇宙飞船后,在离飞船x处与飞船处于相对静止状态。装备中有一个高压气源能以速度v(以飞船为参考系)喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体,使航天员在时间t内匀速返回飞船。下列说法正确的是( )
A.喷出气体的质量等于
B.若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大,则返回时间大于t
C.若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变,则返回时间大于t
D.在喷气过程中,航天员、装备及气体所构成的系统动量和机械能均守恒
4.(24·黑龙江·期末)如图所示,水火箭中水被向下喷出时,瓶及瓶内的空气就受力向上冲,水火箭就是利用这个原理升空的。某同学将静置在地面上的质量为800g(含水)的自制水火箭释放升空,在极短的时间内,质量为200g的水以相对地面大小为80m/s的速度竖直向下喷出,水喷出后的瞬间,水火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )
A. B.
C. D.
5.(24·黑龙江哈尔滨·期末)一个质量为m的小型炸弹自水平地面朝右上方射出,在最高点以水平向右的速度v飞行时,突然爆炸为质量相等的甲、乙、丙三块弹片,如图所示。爆炸之后乙自静止自由下落,丙沿原路径回到原射出点。若忽略空气阻力,则爆炸过程释放的化学能为( )
A. B. C. D.
一、单选题
1.(24·四川成都·期末)如图所示,一小车静止于光滑水平面,其上固定一光滑弯曲轨道,整个小车(含轨道)的质量为m。现有质量也为m的小球,以水平速度从左端滑上小车,沿弯曲轨道上升到最高点,最终从轨道左端滑离小车。关于这个过程,下列说法正确的是( )
A.小球与小车组成的系统动量守恒
B.小球沿轨道上升到最高点时,小车的速度为零
C.小球沿轨道上升的最大高度为
D.小球滑离小车后,做自由落体运动
2.(24·北京东城·期末)某固定的光滑水平金属杆上套有一个质量为的圆环,圆环用一根长为的不可伸长的轻绳系着,绳子的另一端系一质量为的小钢球。现将小球拉至水平位置由静止释放,圆环在轻绳拉力作用下也会由静止开始运动,不计空气阻力与一切摩擦,圆环与钢球均视为质点。下列说法正确的是( )
A.系统动量守恒,系统机械能也守恒
B.小钢球到达最低点时的速度大小为
C.小钢球到达左侧最高点时速度不为零
D.小钢球从释放到第一次到达最低点,在水平方向上向左运动了
3.(24·广西南宁·期末)如图甲所示,足够长的水平传送带始终以恒定速率运行,一质量为、水平初速度大小为的小物块,从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传送带;若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的图像(以地面为参考系)如图乙所示,。下列说法正确的是( )
A.时间内,小物块离A处的最大距离为
B.时间内,小物块动能增加了
C.时间内,小物块受到摩擦力的冲量大小为
D.时间内,传送带克服摩擦力做功为
4.(24·青海西宁·期末)转盘游戏深受人们喜爱,现将其简化为如图所示模型。倾角为的圆盘绕垂直于盘面且过圆心的轴做匀速圆周运动,盘面上距离轴r处有一可视为质点的小物块与圆盘始终保持相对静止,物块与盘面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,圆盘的角速度为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法错误的是( )
A.μ的最小值为
B.物块从最低点第一次转到最高点的过程中,转盘对物块的冲量大小为
C.物块运动到任意关于转轴对称的两点时受到的摩擦力的大小分别为、,一定有
D.ω增大,物块在最高点受到的摩擦力一定增大
5.(24·重庆·期末)如图所示,C是放在光滑的水平面上的一块木板,木板的质量为,在木板的上表面有两块质量均为的小木块A和B,它们与木板间的动摩擦因数均为。最初木板静止,A、B两木块同时以相向的水平初速度和滑上长木板,则下列说法正确的是( )
A.若A、B始终未滑离木板也未发生碰撞,则木板至少长为
B.木块B的最小速度是零
C.从刚开始运动到A、B、C速度刚好相等的过程中,木块A所发生的位移是
D.木块A向左运动的最大位移为
6.(24·黑龙江大庆·期末)如图所示,质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一长为L的细线,细线另一端系一质量为m0的球C,现将球C拉起使细线水平伸直,并由静止释放球C,则下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A.运动过程中,A、B、C组成的系统动量守恒
B.C球摆到最低点过程,C球的速度为
C.C球第一次摆到最低点过程中,木块A、B向右移动的距离
D.C球第一次到达轻杆左侧的最高处的高度与释放高度相同
7.(24·内蒙古乌兰察布·期末)如图所示,在光滑绝缘的水平地面上,放置两个带电小球A和B(两小球可视为点电荷),已知A球质量为m,B球质量为3m,并使两球分别带上同种电荷,相隔距离为L。现将两小球同时由静止释放,当A球的加速度变为释放后瞬间的时,整个系统的电势能改变量为24J,则在这一过程中,下列说法正确的是( )
A.A球运动的距离为0.45L
B.B球运动的距离为0.25L
C.B球获得的动能为18J
D.两球运动过程中系统机械能守恒
二、多选题
8.(24·安徽六安·期末)如图所示,小球A、B用一根长为L的轻杆相连,竖直放置在光滑水平地面上,小球C挨着小球B放置在地面上。由于微小扰动,小球A沿光滑的竖直墙面下滑,小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与墙面夹角为,小球A和墙面恰好分离,最后小球A落到水平地面上。下列说法中正确的是( )
A.小球A由静止到与墙面分离的过程中,小球B的速度一直增大
B.整个过程中,ABC三个小球构成的系统动量守恒,机械能守恒
C.当小球A和墙面恰好分离时,A、B两球的速率之比为
D.当小球A和墙面恰好分离时,A、B两球的速率之比为
9.(24·重庆沙坪坝·期末)如图所示,A、B两物体质量均为m,水平向左且大小为的恒定拉力作用在A上,拉着A、B由静止开始一起运动,运动过程中B始终受到一个竖直向上的、大小与B的速度大小成正比的力,经过时间t物体A、B恰好发生相对滑动。A、B间动摩擦因数,A与地面间的动摩擦因数,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.物体A、B发生相对滑动时的速度
B.物体A、B发生相对滑动时的速度
C.从静止到恰好发生相对滑动全程B的位移为
D.从静止到恰好发生相对滑动全程B的位移为
三、解答题
10.(24·山东威海·期末)如图所示,质量M=4kg、长度L=2m的木板A静止在光滑水平面上,其左端上表面与半径R=0.5m的四分之一竖直圆轨道相切,A的右侧某位置竖直固定一挡板P。将质量m=2kg的物块B从轨道最高点由静止释放,A、B共速后A与P发生碰撞,碰后A以某一速度反弹,B最终恰好没有从A上滑离。已知B经轨道最低点时对轨道的压力FN=56N,A、B间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)B在圆轨道运动过程中克服阻力做的功;
(2)从B滑上A至A、B第一次共速,系统产生的热量;
(3)A与P碰撞损失的机械能。
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