第3章_动量守恒定律和能量守恒定律集美大学物理答案

第3章_动量守恒定律和能量守恒定律集美大学物理 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 班级____________ 姓名______________ 学号_________________ 第3-1 动量定理 F一(填空题: 1(物体所受到一维的冲力F，其与时间的关系如图所示，则该曲线与横坐标t所围成的面积表示物体在,t = t- t时间所受的 2 1ttO2t冲量的大小。 12(质量为m的物体以初速度v，倾角, 斜向抛出，不计空气阻力，抛出点与落地点在同0 一水平面，则整个过程中，物体所受重力的冲量大小为，方向为竖直向下。 2mv,sin,03(设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t它们的速度分别为，并且vvv , , 123 ,,,,，与方向相反，与相垂直，设它们的质量全为m，则该时刻三物体,,,,,vvvv3111232 ,组成的系统的总动量为。 mv3 ,,,4(质量为的质点在Oxy平面内运动，运动方程为，请问r,acos(,t)i，bsin(,t)jm ,,2mbj,从 到这段时间内质点所受到的冲量是。 t,t,0 , 5(高空作业时系安全带是非常必要的，假如一质量为的人，在操作过程中不慎从51.0kg空竖直跌落下来。由于安全带的保护，最终使他被悬挂起来。已知此时人离原处的距离为 3。安全带弹性缓冲作用时间为，求安全带对人的平均冲力。 1.14，10N2.0m0.5s 二(计算题: 6(一个质量m=0.14 kg的垒球沿水平方向以v=50 m/s的速率投来，经棒打出后，沿仰角1 α,45?的方向向回飞出，速率变为v=80 m/s。求棒给球的冲量大小和方向;如果球与棒接2 触时间=0.02 s，求棒对球的平均冲力的大小。它是垒球本身重力的几倍, ,t 解 设垒球飞来之正方向为x轴正方向，则棒对球冲量大小为: ,,22,I,mv,mv,mv，v，2vvcos,16.9(N/S)211212 ,方向由角给出: ,mvsin,,2,,180,avctg,1522' mv，mvcos,12 Imv 棒对球平均冲力F,,845(N)2,(mv) ,t 此力为垒球本身重的F/(mg),616(倍), , ,mv 1 1 5410，t7(一个子弹在枪膛中前进时所受的合外力的大小为，子弹从枪口射F,,4003 -1出时的速率为300m?s。设子弹离开枪口处合力刚好为零。求:? 子弹走完枪膛所需的时间;? 子弹在枪膛中所受力的冲量;? 子弹的质量。 5410，t3400，解:(1)当时 ，得 F,04000,,t,,0.003s53410， 0.0035520.003,,410410，，t (2) ddNsIFtttt,,,,,,,4004000.6,,,,0323，,,0 I0.6 (3)， Im,,v0m,,,,kgkgg0.0022v300 *8(如图，用传送带A输送煤粉，料斗口在A上方高h,0.5 m处，煤粉自料斗口自由落 -1在A上。设料斗口连续卸煤的流量为q = 40 kg?s，A以v ,2.0 m/s的水平速度匀速向右m 移动。求装煤的过程中，煤粉对A的作用力的大小和方向((不计相对传送带静止的煤粉质重) 解:煤粉落在A之前的瞬时速率为， vgh,20 设煤粉落在A上的作用时间为，则在竖直方向dt ,的力的大小 h v A 满足动量定理: ，即 Fdtvqdt,Fvq,,0m,0m 在水平方向的力的大小满足动量定理: Fdtvqdt,m 即: Fvq,m 煤粉对A的作用力的大小为 22222 FFFqvvqghvN,，,，,，,2148.6,mm0 2ghF, ,,,,tan1.57Fv 方向为左向下，与水平方向的夹角为 arctan1.57 2 班级____________ 姓名______________ 学号_________________ 第3-2 动能定理 势能 一(填空题: 1(一个质点在几个力同时作用下的位移为(SI)，其中一个恒力可表,,,，rijk456，， 达成Fijk,,,，359(SI)，这个力在该过程中作功为 67J 。 ，， 2(已知地球质量为M，半径为R，一质量为m的火箭从地面上升到距地面高度为2R处， 2GMm在此过程中，地球引力对火箭作的功为。 ,3R 3(一颗速率为700 m/s的子弹，打穿一块木板后，速率降到500 m/s。如果让它继续穿过厚度和阻力均与第一块完全相同的第二块木板，则子弹的速率将降到 100 m/s 。 4(质量、动量、冲量、动能、势能、功，这些物理量中与参考系选取有关的物理量是 动量、动能、功 。(不考虑相对论效应) 5(保守力做功的特点是 保守力做功与路径无关，只与始末位置有关 ;保守力的功与势能的关系式为 保守力做功等于势能变化的负值 。 二(选择题: 6(一质点在几个外力同时作用下运动时,下述哪种说法正确, ( C ) (A)质点的动量改变时，其动能一定改变。 (B)质点的动能不变时，其动量也一定不变。 (C)外力的冲量是零时，其功一定是零。 (D)外力的功是零时，其冲量一定是零。 ,,,7(质量为m的质点在外力作用下，其运动方程为，式中A、r,Acos,ti，Bsin,tjB、, 都是正的常量。由此可知外力在t = 0到t=, / (2,)这段时间内所作的功为( C ) 11222222222(A) (B) (C)m,(A，B)m,(A，B)m,(A,B)22 1222 (D) m,(B,A)2 三(计算题: 2 28(一个质量为的质点，在外力作用下，运动方程为:x = 5 + t，y = 5t-t，m,2kg 求力在= 0到= 2秒内作的功。 t t 解 由运动方程知 dydx22 ， ? v,v，vv,,2tv,,5,2txyxydtdt ,1,1 当t=0s时， 当t=2s时， v,5m,sv,17m,s12 1122 根据动能定理 W,mv,mv,,8J2122 3 9(用铁锤把钉子敲入墙面木板，设木板对钉子的阻力与钉子进入木板的深度成正比。若 ,2。第二次敲击时，保持第一次敲击钉子的速度，第一次敲击，能把钉子钉入木板1.0010，m 那么第二次能把钉子钉入多深,试问木板对钉子的阻力是保守力, s11122解:由动能定理，有: ,,,,,mkxxksvd001,022 设铁锤第二次敲打时能敲入的深度为ΔS ，则有 ss，,1111，，222 mkxxkssksvd0(),,,,,，,,011,,,s1222，， 22得: 化简后为: ()2sss，,,sss，,,21111 第二次能敲入的深度为: ,,,,,，,sss2(21)10.41cmcm11 易知:木板对钉子的阻力是保守力 2 10(某弹簧不遵守胡克定律，力F与伸长x的关系为F,52.8x，38.4x(SI)，求: ? 将弹簧从伸长x,0.50 m拉伸到伸长x,1.00 m时，外力所需做的功。? 将弹簧横12 放在水平光滑桌面上，一端固定，另一端系一个质量为2.17 kg的物体，然后将弹簧拉伸到一定伸长x,1.00 m，再将物体由静止释放，求当弹簧回到x,0.50 m时，物体的速率。21?此弹簧的弹力是保守力吗, xx222解:(1) WFdxxxdxJ,,，,52.838.431，，,,xx11 1112W222 (2)由动能定理可知，即 vms,,5.35/Wmvmvmv,,,0m222 (3)很显然，力F做功与路径无关，此弹簧的弹力是保守力。 4 班级____________ 姓名______________ 学号_________________ 第3-3 守恒定律 E (J) P 一(填空题: 12 10 1(一维保守力的势能曲线如图所示，则总能E为12 J5 x (m) ,,,10m，,0 2 4 6 8 10 -4 -2 的粒子的运动范围为 ;在x, 6m -6 时，粒子的动能E最大;在x , 10m 时，粒子的K 动能E最小。 K 2(如图的系统，物体A，B置于光 D D C C 滑的桌面上，物体A和C，B和D之 B B A A 间摩擦因数均不为零，首先用外力沿 水平方向相向推压A和B，使弹簧压缩，后拆除外力，则A和B弹开过程中，对 A、B、C、D 组成的系统动量守恒，机械能守恒吗, 动量守恒，机械能不一定守恒 3(如图所示，有两个高度相同、质量相同、倾角不同的光滑斜面，放在光滑水平面上。在两个斜面上分别放两个大小可以忽略、质量相同的滑块，使两滑块分别从这两个斜面的顶点由静止开始滑下，以地面为参照系，指出下面几个结论中正确性，并说明理由。 ? 两滑块滑到斜面底端时的动量相同;该结论是否正确, 不对 理由: 至少方向是不同的 。 h h , , ? 滑块与楔形物体组成的系统动量守恒;该结论是否正确,不对 理由: 竖直方向重力有冲量不为零 。 ? 滑块与楔形物体组成的系统机械能保持不变;该结论是否正确, 对 理由: 系统只有保守力做功，故机械能守恒 。 ? 滑块与楔形物体组成的系统水平方向动量守恒;该结论是否正确, 对 理由:滑块与楔形物体组成的系统水平方向受力为零，故水平方向动量守恒 。 二(选择题: 4(关于机械能守恒条件和动量守恒条件有以下几种说法，其中正确的是 ( C ) (A)不受外力作用的系统，其动量和机械能必然同时守恒; (B)所受合外力为零，内力都是保守力的系统，其机械能必然守恒; (C)不受外力，而内力都是保守力的系统，其动量和机械能必然同时守恒; (D)外力对一个系统做的功为零，则该系统的机械能和动量必然同时守恒。 5(一质子轰击一,粒子时因未对准而发生轨迹偏转。假设附近没有其它带电粒子，则在这一过程中，由此质子和,粒子组成的系统， ( D ) (A)动量守恒，能量不守恒。 (B)能量守恒，动量不守恒。 (C)动量和能量都不守恒。 (D)动量和能量都守恒。 三(计算题: 6(在光滑水平面上有一质量为的静止物体B，在B上又有一质量为的静止物体A，mmBA 5 今有一小球从左边射到A上，并弹回，于是A以速度(相对于水平面的速度)向右边运v0 动，A和B间的摩擦系数为，A逐渐带动B运动，最后A与B以相同的速度一起运动。问, A从运动开始到与B相对静止时，在B上走了多远, 解:由于水平面是光滑的，故而物体A和物体B所组成的系统水平方向动量守恒，设A与B mvA0，则有，即 运动相同的速度为，，mv,m，mvv,vA0ABm，mAB mg,AA和B间的摩擦之间的摩擦力为，则A的加速度大小为，B的加速度大小， ,mg,gAmB设在达到共同的速度时，A相对地面走的路程为，B相对地面走的路程为 SS12 2mvmg,222AB0则有，，即A在B上走的距离为 S,S,v,v,,2,gSv,2S01212，，2,m，mgmBAB7(两个质量分别为m和m的木块,和,，用一个质量忽略不计，劲度系数为k的弹簧12 联接起来，放置在光滑水平面上，使,紧靠墙壁(如图所示)，用力推木块,使弹簧压缩x，0然后释放，已知m=m，m=3m，求:? 释放后，,、,两木块速度相等时的瞬时速度的大12 小;? 释放后，弹簧的最大伸长量。 m m 解:放手后，B向右运动。当B运动到弹簧原长处0时， 1 2 k x O A B B速度达到最大值v,A才将要动.2o 0 X1122有kxmv,3，，020平衡位置 22 ？,,,,vkmx?3200 对、、系统ABK: BABAABBvvvvvvvL过平衡位置后由于弹簧被拉长且当时弹簧拉得最长,,,,,,,,, 动量导恒?mvmvmvmv,，,,,,,,33420 ，，，，11112222机械能守恒?mvmvmvkL,，，,,,3320 2222 由?式得:v,3v4,3kmx4,,,?200 222(2)由?式变为:3mv,4mv，kL用?、?式代入:20 K3k1,,,,2222kL,3mx,4mx,kx,,,,00023m4m4,,,, ？L,x20 6