第二节 动量守恒定律
1.下列叙述的情况中,系统动量不守恒的是( )
图6-2-22
A.如图6-2-22甲所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组成的系统
B.如图6-2-22乙所示,子弹射入放在光滑水平面上的木块中,对子弹与木块组成的系统
C.子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统 D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时
解析:对于人和车组成的系统,人和车之间的力是内力,系统所受的外力有重力和支持力,合力为零,系统的动量守恒;子弹射入木块过程中,虽然子弹和木块之间的力很大,但这是内力,木块放在光滑水平面上,系统所受合力为零,动量守恒;子弹射入紧靠墙角的木块时,墙对木块有力的作用,系统所受合力不为零,系统的动量减小;斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时,虽然受到重力作用,合力不为零,但爆炸的内力远大于重力,动量近似守恒.故选C.
答案:C
2.(多选)如图6-2-23所示,小车AB放在光滑水平面上,A端固定一个轻弹簧,B端粘有油泥,AB总质量为M,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,开始时AB和C都静止,当突然烧断细绳时,C被释放,使C离开弹簧向B端冲去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下说法正确的是( )
图6-2-23
A.弹簧伸长过程中C向右运动,同时AB也向右运动 B.C与B碰前,C与AB的速率之比为M∶m C.C与油泥粘在一起后,AB立即停止运动 D.C与油泥粘在一起后,AB继续向右运动
解析:小车AB与木块C组成的系统在水平方向上动量守恒,C向右运动时,AB应向左运动,故A错误;设碰前C的速率为v1,AB的速率为v2,则0=mv1-Mv2,得=,故B正确;设C与油泥粘在一起后,AB、C的共同速度为v共,则0=(M+m)v共,得v共=0,故C正确,D错误.
答案:BC
3.(黑龙江实验中学月考)如图6-2-24所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,其右侧边缘放有小滑块C,与木板B完全相同的木板A以一定的速度向左运动,与木板B发生正碰,碰后两者粘在一起并继续向左运动,最终滑块C刚好没有从木板A上掉下.已知木板A、
v1Mv2mB和滑块C的质量均为m,C与A、B之间的动摩擦因数均为μ.求:
图6-2-24
(1)木板A与B碰前的速度v0;
(2)整个过程中木板B对木板A的冲量I.
解析:(1)木板A、B碰后瞬时速度为v1,碰撞过程中动量守恒,以A的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得mv0=2mv1.
A、B粘为一体后通过摩擦力与C发生作用,最后有共同的速度v2,此过程中动量守恒,
以A的速度方向为正方向,由动量守恒定律得2mv1=3mv2.
C在A上滑动过程中,由能量守恒定律得
1212
-μmgL=3mv2-2mv1.
22
联立以上三式解得v0=23μgL.
(2)根据动量定理可知,B对A的冲量与A对B的冲量等大反向,则I的大小等于B的动量变化量,即I=-mv2=-
2m3μgL,负号表示B对A的冲量方向向右. 3
2m3μgL答案:(1)23μgL (2)-,负号表示B对A的冲量方向向右
3
图6-2-25
4.如图6-2-25所示,质量均为m的木板AB和滑块CD紧靠在一起静置在光滑水平面上,木板AB的上表面粗糙,滑块CD的表面是光滑的四分之一圆弧,其始端D点切线水平且与木板AB上表面相平.一可视为质点的物块P质量也为m,从木板AB的右端以初速度v0滑上木板AB,过B点时的速度为,然后滑上滑块CD,最终恰好能滑到滑块CD的最高点C处.重
2力加速度为g.求:
(1)物块滑到B点时木板的速度v的大小; (2)滑块CD圆弧的半径R.
解析:(1)对物块P和木板AB、滑块CD组成的系统, 1
由动量守恒定律有mv0=mv0+2mv
2解得v=.
4
(2)物块P由D点滑到C点的过程中,滑块CD和物块P组成的系统在水平方向动量守恒,有
v0
v0
v0v0
m+m=2mv共
2
4
系统能量守恒,有
v20
解得R=.
64gv20
答案:(1) (2)
464gv0
5.(湖北宜昌一模)如图6-2-26所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s.求:
图6-2-26
(1)物块在车面上滑行的时间t;
(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少? 解析:(1)设物块与小车的共同速度为v,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有
2