物理选修3-5第十六章问题与练习参考答案

高中物理选修3-5课本习题答案——第十六章——第一节P6问题与练习P11~12问题与练习2、B、D选项正确因为根据题意，由动量定理、动能定理和题意可知Ft=pFl=Ek解得：p=√2mFlEK=P22m=l2F22m3、取初速度方向为正方向，根据动量定理，有F(t′−t)=mυ′−mυF=mV′−mvt′−t=10×(−2)−10×104N=−30N该力大小为30N,方向与初速度的方向相反。4、撞击前，铁锤只受重力作用，机械能守恒，有12mv2=mgh可以求出打击前铁锤的速度υ为υ=√2gh=√(2×10×5)m/s=10m/s撞击时，铁锤受到重力和桩对锤竖直向上的冲击力，撞击后铁锤的速度为0。设桩对铁锤冲击力大小为F，取竖直向下为正方向，根据动量定理，有（-F+mg）△t=0—mυF=mg+mυ△t=(40×10+40×100.05)N=8400N根据牛顿第三定律,铁锤对桩的平均冲击力的大小为8400N,方向竖直向下。5、体操场运动员在着地时，动量拨款变是一个定值，通过倔腿，可以增长作用时间，由动量定理可知，将会减小地面对运动员的作用力，从而使运动员避免受伤。6、因为在光滑的冰面上的摩擦力可以忽略，因此可以认为甲、乙两组人组成的系统所受外力的矢量和为0，满足动量守恒定律的条件。所以，甲推乙后，他们的总动量仍为0。甲、乙两人各自的动量大小相等、方向相反，矢量和为0。设甲、乙的速率分别为V甲和V乙，取甲的运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有0=m甲v甲+m乙（-v乙）V甲V乙=m乙m甲=5045=1.1第三节P16~17问题与练习1答：研究对象是人（包括锤）和平板车组成的系统。用锤打车，是人、车系统的内力作用。在光滑水平面上，系统所受外力的矢量和为0，所以系统的总动量守恒。人和车的初动量为0。如果在锤的连续敲击下，平板车能持续向右行驶，则系统的总动量将不为0，这违反了动量守恒定律，因此是不可能的。根据动量守恒定律，举起锤头的过程，锤头向左运动，车就向右运动；把锤头打下去的过程。锤头向右运动，车就向左运动；用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车就停下来。2、由于在A、B的运动过程中，除了两者之间的相互作用力，其他撂可以忽略，即A、B组成的系统所受外力的矢量程为0，满足动量守恒条件。取初速度方向为正方向，根据动量守恒定律，有mAvA+mBVB=mAVA′+mBVB′VA′=mAVA+mBVB−mBVB′mA=5×9+2×6−2×105m/s=7.4m/sA的速度大小为7.4m/s,方向与初速度方向相同.3、因为木块在光滑水平桌面上，所受的摩擦力为0，且子弹与木块的相互作用属于系统的内力，因此整个系统所受外力的矢量程为0，满足动量守恒定律的条件。取子弹的初速度方向为正方向若子弹留在木块中，已知子弹的质量m1=1.0×10-2kg,初速度V1=300m/s,木块的质量m2=2.4×10-2kg,初速度v2=0,根据动量守恒定律,有m1v=(m1+m2)v由此解出V=m1V1m1+m2=1.0×10−2×3001.0×10−2+2.4×10−2m/s=88.2m/s若子弹穿过木块后，末速度V1‘=100m/s，根据动量守恒定律，有m1v1=m1v1’+m2v2‘由此可求出v2’=m1v1−m1v1‘m2=1.0×10−2×(300−100)2.4×10−2m/s=83.3m/s4、解：A以速度V向静止的B飞去时，A的速度会减小，B的速度会增大，二者之间的距离缩小。当它们的距离最近时，二者速度相同，设这个速度为V’,根据动量守恒定律,有mAv+0=(mA+mB)v′mAv=(mA+4mA)V′v′=0.2v5、解：取机车和15节车厢为系统，所有的碰撞过程中系统的合外力为0，故动量守恒。根据动量守恒定律，有mv0=(m+15m)v′由此得V′=V016=0.816m/s=0.05m/s6、解：取甲物碰前的速度方向为正方向。碰撞前，V甲=6m/S，v乙=−2m/s；碰撞后V甲′=−4m/s,v乙′=4m/s.根据动量守恒定律,有m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲′+m乙v乙′解得m甲m乙=V乙′−V乙V甲−v甲′=4−(−2)6−(−4)=357、解：设子弹射入沙袋前速度为V0，射入后子弹和沙袋的共同速度为V，在子弹打沙袋的过程中根据动量守恒定律，有mv0=（m1+m）v子弹和沙袋沿圆弧向上摆至最高点的过程，根据机械能守恒定律，有12(m+m1)v2+0=（m+m1）gl（1−cosθ）联立上面两式，解得V0=m+m1m√2gl（1−cosθ）P21问题与练习P24问题与练习3、解：设皮划艇、枪（含子弹）及人整个系统的质量为m。每发子弹的质量为m0，子弹射出运动的反方向为正方向，子弹相对步枪的速度为u，（1）设第1次射击后艇的速度大小为V1，由动量守恒定律，有0=（m-m0）v1+m0（V1-u）V1=m0mu设第2次射击后艇的速度大小为V2，由动量守恒定律，得（m-m0）v1=（m-2m0）v2+m0（v2-u）V2-v1=m0um−m0设第3次射击后艇的速度大小为V3，由动量守恒定律有（m-2m0）V2=（m-3m0）v3+m0（v3-u）V3−V2=m0um−2m0同理，第10次射击艇的速度大小为V10，由动量守恒定律有（m-9m0）v9=（m-10m0）V10+m0（v10-u）v10−V9=m0um−9m0所以，设射出子弹n发，则每次射击后皮划艇速度的改变量为△V=m0um−（n−1）m0=0.01×800120−(n−1)×0.01m/s=8120.01−0.01nm/s(2)连续射击10次后,可得V10=m0um+m0um−m0+⋯.+m0um−9m0=(0.01×800120+0.01×800120−0.01+⋯+0.01×800120−9×0.01≈0.67m/s(3)对整个过程应用动量定理得Ft=(m-10m0)v10-0F=(m−10m0)v10t=(120−10×0.01)×232N≈40N