第三章 动量守恒定律和能量守恒定律
(一)教材外习题
1 功与能习题
一、选择题:
???21.一质点受力F?3xi(SI)作用,沿X轴正方向运动。从x = 0到x = 2m过程中,力F作
功为 (A)8J.
(B)12J. (C)16J. (D)24J.
( )
2.如图所示,圆锥摆的小球在水平面内作匀速率圆周运动,下列说法正确的是 (A)重力和绳子的张力对小球都不作功.
(B)重力和绳子的张力对小球都作功.
(C)重力对小球作功,绳子张力对小球不作功. (D)重力对小球不作功,绳子张力对小球作功.
( )
3.已知两个物体A和B的质量以及它们的速率都不相同,若物体A的动量在数值上比物体B的大,则A的动能EKA与B的动能EKB之间的关系为 (A)EKB一定大于EKA. (B)EKB一定小于EKA
(C)EKB=EKA (D)不能判定谁大谁小
( )
4.如图所示,一个小球先后两次从P点由静止开始,分别沿着光滑的固定斜面l1和圆弧面
P l2下滑,则小球滑到两面的底端Q时的
(A)动量相同,动能也相同
(B)动量相同,动能不同 (C)动量不同,动能也不同 (D)动量不同,动能相同
l1
Q ( )
5.一质点在外力作用下运动时,下述哪种说法正确? (A)质点的动量改变时,质点的动能一定改变
(B)质点的动能不变时,质点的动量也一定不变 (C)外力的冲量是零,外力的功一定为零 (D)外力的功为零,外力的冲量一定为零
( )
二、填空题:
l2
??1.某质点在力F=(4+5x)i(SI)的作用下沿x轴作直线运动,在从x=0移动到x=10m
?的过程中,力F所作功为___________________。
1
?2.如图所示,一斜面倾角为?,用与斜面成?角的恒力F将一质量为m的物体沿斜面拉升了高度h,物体与斜面间的摩擦系数为?,摩擦力在此过程中所作的功
?Wf=____________________________。 F ?
?
???3.一质点在二恒力作用下,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______________________。
三、计算题:
1.一人从10m深的井中提水,起始时桶中装有10kg的水,桶的质量为1kg,由于水桶漏水,每升高1m要漏去0.2kg的水。求水桶匀速地从井中提到井口,人所作的功。 2.质量m=2kg的物体沿x轴作直线运动,所受合外力F=10+6x2(SI)。如果在x0=0处时速度V0=0;试求该物体运动到x=4m处时速度的大小。
2 动量、冲量质点角动量习题
一、选择题:
1.动能为EK的A物体与静止的B物体碰撞,设A物体的质量为B物体的二倍,mA=2mB。若碰撞为完全非弹性的,则碰撞后两物体总动能为 (A)EK (B)EK/2 (C)EK/3 (D)2EK/3
( )
2.在水平冰面上以一定速度向东行驶的炮车,向东南(斜向上)方向发射一炮弹,对于炮车和炮弹这一系统,在此过程中(忽略冰面摩擦力及空气阻力) (A)总动量守恒
(B)总动量在炮身前进的方向上的分量守恒,其它方向动量不守恒 (C)总动量在水平面上任意方向的分量守恒,竖直方向分量不守恒 (D)总动量在任何方向的分量均不守恒
( )
3.质量为m的铁锤竖直落下,打在木桩上并停下,设打击时间为?t,打击前铁锤速率为v,则在打击木桩的时间内,铁锤所受平均合外力的大小为
(A)
mv ?t (B)
mv?mg ?t (C)
mv?mg ?t(D)
2mv ?t( )
4.人造地球卫星,绕地球作椭圆轨道运动,地球在椭圆的一个焦点上,则卫星的 (A)动量不守恒 ,动能守恒 (B)动量守恒,动能不守恒
(C)角动量守恒,动能不守恒 (D)角动量不守恒,动能守恒
( ) 二、填空题:
1.一质量m=10g的子弹,以速率v0=500m/s沿水平方向射穿一物体。穿出时,子弹的速率为v=30m/s,仍是水平方向。则子弹在穿透过程中所受的冲量的大小为______________,方向为__________________________。
2
2.设作用在质量为1kg的物体上的力F=6t+3(SI)。如果物体在这一力的作用下,由静止开始沿直线运动,在0到2.0s的时间间隔内,这个力作用在物体上的冲量大小I=_________。 3.一颗子弹在枪筒里前进时所受的合力大小为
4?105 F?400?t(SI)
3子弹从枪口射出时的速率为300m·s-1,假设子弹离开枪口时合力刚好为零,则 (1)子弹走完枪筒全长所用的时间t=_______________________, (2)子弹在枪筒中所受力的冲量I=_________________________, (3)子弹的质量m=_______________________。
4.如图所示,X轴沿水平方向,Y轴竖直向下,在t=0时刻将质量为m的质点由a处静止
?
释放,让它自由下落,则在任意时刻t,质点所受的对原点O的力矩M=____________,在
?任意时刻t,质点对原点O的角动量L=______________________。
X a X 0
b
三、计算题:
?1.静水中停着两个质量均为M的小船,当第一只船中的一个质量为m的人以水平速度V(相对于地面)跳上第二只船后,两只船的运动速度各多大?(忽略水对船的阻力)
2.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。 Y ?? V0 V M l
3 质点力学综
一、选择题:
1.一圆锥摆的摆球在一水平面内作匀速圆周运动。细悬线长为l,与竖直方向夹角为? ,线
的张力为T, 小球的质量为m,忽略空气阻力,则下述结论中正确的是: (A)Tcos? = mg (B)小球动量不变v
(C)Tsin? = mv2/l (D)T=mv2/l
( )
2.竖直上抛一小球,若空气阻力的大小不变,则球上升到最高点所需用的时间,与从最高点下降到原位置所需用的时间相比
(A)前者长 (B)前者短 (C)两者相等 (D)无法判断其长短
( )
3.如图所示,在光滑平面上有一个运动物体P,在P的正前方有一个连有弹簧和挡板M的
3
静止物体Q,弹簧和挡板M的质量均不计,P与Q的质量相同,物体P与Q碰撞后P停止,Q以碰前P的速度运动,在此碰撞过程中,弹簧压缩量最大的时刻是
(A)P的速度正好变为零时 (B)P与Q的速度相等时 (C)Q正好开始运动时
(D)Q正好达到原来P的速度时
( )
4.一质量为m的质点,自半径为R的光滑半球形碗口由静止下滑,质点在碗内某处的速率为v,则质点对该处的压力数值为
mv2(A)
R3mv2(B)
2R2mv2
(C)
R
5mv2(D)
2R( )
5.一光滑的圆弧形槽M置于光滑水平面上,一滑块m自槽的顶部由静止释放后沿槽滑下,不计空气阻力。对于这一过程,以下哪种分析是对的?
(A)由m和M组成的系统动量守恒 (B)由m和M组成的系统机械能守恒
(C)由m、M和地球组成的系统机械能守恒 (D)M对m的正压力恒不作功
( )
6.一质子轰击一? 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 (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
( ) 二、填空题:
1.在半径为R的定滑轮上跨一细绳,绳的两端分别挂着质量为m1和m2的物体,且m1>m2。若滑轮的角加速度为?,则两侧绳中的张力分别为T1=________________,T2=___________。 2.质量为m1和m2的两个物体,具有相同的动量。欲使它们停下来,则外力对它们做的功之比W1∶W2=___________;若它们具有相同的动能,欲使它们停下来,则外力的冲量之比为I1∶I2=_____________。
3.A、B两个小球放在水平光滑平面上,质量mA=2mB,两球用一轻绳联结(如图),都绕绳上的某点以相同的角速度作匀速率圆周运动,A球与B球的运动半径之比rA∶rB为_________,动能之比EKA∶EKB为__________,动量大小之经PA∶PB为_______________。
B A
三、计算题:
1.一细绳两端分别拴着质量m1=1kg,m2=2kg的物体A和B,这两个物体分别放在两水平桌面上,与桌面间的摩擦系数都是?=0.1,绳子分别跨过桌边的两个定滑轮吊着一个动滑轮,动滑轮下吊着质量m3=1kg的物体C,如图所示。设整个绳子在同一平面内,吊着动滑轮的两段绳子相互平行。如绳子与滑轮的质量以及滑轮轴上的摩擦可以略去不计,绳子不可伸长,
4
???求A、B、C相对地面加速度a1、a2、a3的大小。(取g=10m/s2)
m1 m2 A B
? ? C m3
2.如图所示,A点是一单摆的悬点,摆长为l,B点是一固定的钉子,在A点的铅直下方距A为d处,为使摆球从水平位置由静止释放后,摆球能够以钉子为中心绕一圆周轨道旋转,则d至少应等于多少? m l A
d
B ·
3.如图,光滑斜面与水平面的夹角? =30?,轻质弹簧上端固定,今在弹簧的另一端轻轻地挂上质量为M=1.0 kg的木块,则木块沿斜面向下滑动。当木块向下滑x = 30厘米时,恰好有一质量m=0.01kg的子弹,沿水平方向以速度v=200m/s射中木块并陷在其中。设弹簧的倔强系数为k=N/m。求子弹打入木块后它们的共同速度。 k
m M x ?
(二)教材外习题
3-2 质量为m的物体,由水平面上点O以初速为v0抛出,v0与水平面成仰角?. 若不计空气阻力,求:(1)物体从发射点O到最高点的过程中,重力的冲量;(2)物体从发射点到落回至同一水平面的过程中,重力的冲量.
3-3 质量为m的质点作圆锥摆运动,质点的速率为v,圆半径为R. 圆锥母线与轴线之间的夹角为?,计算拉力在一周内的冲量.
3-5 如图所示,在水平地面上,有一横截面S=0.20m2的直角弯管,管中有流速为v=3.0m·s
-1
的水通过,求弯管所受力的大小和方向.
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