- 高二物理题有关动量守恒
高二物理题中有关动量守恒的题目有很多,例如:
1. 子弹打木块,在子弹打击木块过程中,木块相对于地面有滑动,地面对木块的滑动摩擦力与木块受到的弹力是作用力与反作用力,但木块受到的滑动摩擦力与子弹对木块的弹力并不一定是作用力与反作用力,因此,系统在水平方向所受的合外力不一定为零,系统在水平方向不一定动量守恒。
2. 爆炸问题,爆炸过程是火药内能转化为机械能,火药爆炸过程系统不受外力或所受合外力为零,系统动量守恒。
3. 轻杆问题,轻杆的一端固定一个物体在竖直方向上运动时,系统动量可能守恒。
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相关例题:
题目:
一个质量为$m$的小球,从高度为$H$的粗糙斜面顶端自由下落,滑到斜面的底端时与静止在光滑水平面上的另一个质量为$M$的小球发生碰撞,已知碰撞过程中无机械能损失,且$H < frac{1}{2}gT^{2}$,其中$T$为碰撞过程中小球在水平面上滑行的距离。求碰撞后两个小球的动量大小之比。
解析:
设小球在斜面底端的速度为$v_{1}$,碰撞后另一个小球的速度为$v_{2}$。由于碰撞过程中无机械能损失,故有机械能守恒定律:
在斜面上:$mgH = frac{1}{2}m{v_{1}}^{2}$
在水平面上:$0 = Mv_{2} - mv_{1}$
由于碰撞前后两个小球的总动量守恒,故有:
mv_{1} = Mv_{2} + mv_{3}
其中$v_{3}$为碰撞后另一个小球在斜面上的速度。由于斜面光滑,故有:
$Mv_{3} = Mv_{2} - m{v_{1}}^{prime}$
其中${v_{1}}^{prime}$为碰撞后另一个小球在水平面上的速度。由于已知$H < frac{1}{2}gT^{2}$,故有:
${v_{1}}^{prime} = v_{1}$
将以上各式代入得:
$frac{M}{m} = frac{v_{2}}{v_{1}}$
由于碰撞前后两个小球的总动量守恒,故有:
$frac{M}{m} = frac{P_{2}}{P_{1}}$
其中$P_{1} = mv_{1}$,$P_{2} = Mv_{2}$。因此,碰撞后两个小球的动量大小之比为$P_{2}:P_{1} = frac{M}{m}$。
答案:碰撞后两个小球的动量大小之比为$frac{M}{m}$。
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