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动量守恒定律
例题1.如图所示,质量均为m的小车和木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上,质量为2m的小孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,木箱相对于冰面运动的速度为v,木箱运动到右侧墙壁时与竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹后能被小孩接住,求:
1小孩接住箱子后共同速度的大小;2若小孩接住箱子后再次以相对于冰面的速度v将木箱向右推出,木箱仍与竖直墙壁发生弹性碰撞,判断小孩能否再次接住木箱.解析:1取向左为正方向,根据动量守恒定律可得推出木箱的过程中0=m+2mv1-mv,接住木箱的过程中mv+m+2mv1=m+m+2mv2解得v2=22若小孩第二次将木箱推出,根据动量守恒定律可得4mv2=3mv3-mv,则v3=v,故无法再次接住木箱.12否2
v
v答案:
例题2.如图所示,光滑水平轨道上放置长板A上表面粗糙和滑块C,滑块B置于A的左端.三者质量分别为mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg,开始时C静止,A、B一起以v0=5ms的速度匀速向右运动,A与C相碰撞时间极短后C向右运动,经过一段时间,A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞.求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小.
解析:因碰撞时间极短,A与C碰撞过程动量守恒,设碰撞后瞬间A的速度大小为vA,C的速度大小为vC,以向右为正方向,由动量守恒定律得mAv0=mAvA+mCvC,A与B在摩擦力作用下达到共同速度,设共同速度为vAB,由动量守恒定律得mAvA+mBv0=mA+mBvAB,
A、B达到共同速度后恰好不再与C碰撞,应满足vAB=vC,联立解得vA=2ms
答案:2ms例题3.人和冰车的总质量为M,另一木球质量为m,且M∶m=31∶2人坐在静止于水平冰面的冰车上,以速度v相对地面将原来静止的木球沿冰面推向正前方向的固定挡板,不计
1
f一切摩擦阻力,设小球与挡板的碰撞是弹性的,人接住球后,再以同样的速度v相对地面将球推向挡板.求人推多少次后不能再接到球?解析:设第1次推球后人的速度为v1,有0=Mv1-mv,第1次接球后人的速度为v1′,有Mv1+mv=M+mv1′;第2次推球M+mv1′=Mv2-mv,第2次接球Mv2+mv=M+mv2′……第
次推球M+mv
-1′=Mv
-mv,可得v
=2
-1mv,
M
当v
≥v时人便接不到球,可得
≥825,取
=9答案:9次例题4.如图所示,甲、乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务.某时刻甲、乙都以大小为v0=2ms的速度相向运动,甲、乙和空间站在同一直线上且可当成质点.甲和他的装备总质量为M1=90kg,乙和他的装备总质量为M2=135kg,为r
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