大学物理A(一)课件第三章动量守恒定律和能量守恒定律

北京石油化工学院物理教研室第三章动量守恒和能量守恒1第三章动量守恒定律和能量守恒定律一、填空题1.如图3.1所示，圆锥摆的摆球质量为m，速率为v，圆半径为R，当摆球在轨道上运动半周时，摆球所受重力冲量的大小为_____________.2.水流流过一个固定的涡轮叶片,如图3.2所示.水流流过叶片前后的速率都等于v,每单位时间流向叶片的水的质量保持不变且等于Q,则水作用于叶片的力大小为,方向为.3.一物体质量为10kg，受到方向不变的力F＝30＋40t(SI)作用，在开始的两秒内，此力冲量的大小等于______________；若物体的初速度大小为10m/s，方向与力F的方向相同，则在2s末物体速度的大小等于_____________.4两块并排的木块Ａ和Ｂ，质量分别为m1和m2，静止地放置在光滑的水平面上，一子弹水平地穿过两木块，设子弹穿过两木块所用的时间分别为t1和t2,木块对子弹的阻力为恒力F，则子弹穿出后，木块A的速度大小为_________________________________，木块B的速度大小为______________________．5.A、B两木块质量分别为mA和mB，且mB＝2mA，两者用一轻弹簧连接后静止于光滑水平桌面上，如图所示．若用外力将两木块压近使弹簧被压缩，然后将外力撤去，则此后两木块运动动能之比EKA/EKB为_____________.6.质量m＝1kg的物体，在坐标原点处从静止出发在水平面内沿x轴运动，其所受合力方向与运动方向相同，合力大小为F＝3＋2x(SI)，那么，物体在开始运动的3m内，合力所作的功W＝________________；且x＝3m时，其速率v＝_______________.7.一质点在二恒力的作用下,位移为r=3i+8j(SI),在此过程中,动能增量为24J,已知其中一恒力F1=12i－3j(SI),则另一恒力所作的功为_______________.8.一质量为m的质点在指向圆心的平方反比力2rkF的作用下，作半径为r的圆周运动.此质点的速度_______________.若取距圆心无穷远处为势能零点，它的机械能E_______________.ABmAmBvmRvv北京石油化工学院物理教研室第三章动量守恒和能量守恒29质量为m的小球自高为y0处沿水平方向以速率v0抛出,与地面碰撞后跳起的最大高度为21y0，水平速率为21v0，则碰撞过程中(1)地面对小球的竖直冲量的大小为________________________；(2)地面对小球的水平冲量的大小为________________________．(忽略空气阻力)二、计算题1.如图4.8,质量为M=1.5kg的物体,用一根长为l=1.25m的细绳悬挂在天花板上,今有一质量为m=10g的子弹以v0=500m/s的水平速度射穿物体,刚穿出物体时子弹的速度大小v=30m/s,设穿透时间极短,求:(1)子弹刚穿出时绳中张力的大小；(2)子弹在穿透过程中所受的冲量.2.图所示,设炮车以仰角发射一炮弹，炮车和炮弹的质量分别为M和m，炮弹相对于炮口的速度为v，求炮车的反冲速度V。炮车与地面间的摩擦力不计。3.水平小车的B端固定一轻弹簧，弹簧为自然长度时，靠在弹簧上的滑块距小车A端为L=1.1m．已知小车质量M=10kg，滑块质量m=1kg，弹簧的劲度系数k=110N/m．现推动滑块将弹簧压缩l=0.05m并维持滑块与小车静止，然后同时释放滑块与小车．忽略一切摩擦．求：(1)滑块与弹簧刚刚分离时，小车及滑块相对地的速度各为多少？(2)滑块与弹簧分离后，又经多少时间滑块从小车上掉下来？4.质量为M的很短的试管，用长度为L、质量可忽略的硬直杆悬挂如图，试管内盛有乙醚液滴，管口用质量为m的软木塞封闭．当加热试管时软木塞在乙醚蒸汽的压力下飞出．要使试管绕悬点O在竖直平面内作一完整的圆运动，那么软木塞飞出的最小速度为多少？若将硬直杆换成细绳，结果如何？答案：一、填空题1.Rmg/v2.2Qv,水流入方向.xyOmy0021v021y0vA(右)kB(左)mLMmOLvmMlmv0vM北京石油化工学院物理教研室第三章动量守恒和能量守恒33.140N.S,24m/S4.5.26.18J，6m/s7.12J.8.mrk，rk29.0)21(gym,0vm21二、计算题1.子弹与物体组成的系统水平方向动量守恒,设子弹刚穿出物体时的物体速度为v,有mv0=mv+Mvv=m(v0v)/M(1)绳中张力T=Mg+Mv2/l=Mg+m2(v0v)2/(Ml)=26.5N(2)子弹所受冲量I=m(vv0)=4.7N·s负号表示与子弹入射方向相反.2.对地面参考系而言，炮弹相对地面的速度u，按速度变换定理它的水平分量为于是，炮弹在水平方向的动量为m(vcos-V)，而炮车在水平方向的动量为-MV。根据动量守恒定理有由此得炮车的反冲速度为3.解：(1)以小车、滑块、弹簧为系统，忽略一切摩擦，在弹簧恢复原长的过程中，系统的机械能守恒，水平方向动量守恒．设滑块与弹簧刚分离时，车与滑块对地的速度分别为V和v，则2222121)(21MVmlkv①MVmv②解出05.0/2lmMMkVm/s，向左5.0/2lMmmkvm/s，向右(2)滑块相对于小车的速度为Vvv0.55m/s，向右2/vLts211mmtF21211mtFmmtFVvuxcos0cosVvmMVcosvMmmV北京石油化工学院物理教研室第三章动量守恒和能量守恒44.解：设v1为软木塞飞出的最小速度的大小，软木塞和试管系统水平方向动量守恒,该试管速度的大小为v2,012vvmM,则mM/21vv2分(1)当用硬直杆悬挂时，M到达最高点时速度须略大于零，由机械能守恒：1分LMgM22122vgL42v2分即/mgLM21v1分(2)若悬线为轻绳，则试管到达最高点的速度v须满足即gLv1分由机械能守恒：MgLMLMgM2521221222vv2分应有gL52v故这时mgLM/51v1分MmLO1v