【步步高】高考物理大一輪復(fù)習(xí)講義 （深度思考+考點(diǎn)突破+提能訓(xùn)練） 第十三章 第1課時 動量守恒定律及其應(yīng)用（含解析） 新人教版.DOC

步步高2014高考物理（人教版通用）大一輪復(fù)習(xí)講義第十三章 第1課時 動量守恒定律及其應(yīng)用（深度思考+考點(diǎn)突破+提能訓(xùn)練，17頁，含解析）考點(diǎn)內(nèi)容要求考綱解讀動量、動量守恒定律及其應(yīng)用 1.動量守恒定律的應(yīng)用是本部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考的熱點(diǎn)，動量和動量的變化量這兩個概念常穿插在動量守恒定律的應(yīng)用中考查 2動量守恒定律結(jié)合能量守恒定律來解決碰撞、打擊、反沖等問題，以及動量守恒定律與圓周運(yùn)動、核反應(yīng)的結(jié)合已成為近幾年高考命題的熱點(diǎn)3波粒二象性部分的重點(diǎn)內(nèi)容是光電效應(yīng)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)規(guī)律和光電效應(yīng)方程，光的波粒二象性和德布羅意波是理解的難點(diǎn)4核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會增加，可能單獨(dú)命題，也可能與其它知識聯(lián)合出題5半衰期、質(zhì)能方程的應(yīng)用、計(jì)算和核反應(yīng)方程的書寫是高考的熱點(diǎn)問題，試題一般以基礎(chǔ)知識為主，較簡單.彈性碰撞和非彈性碰撞光電效應(yīng)愛因斯坦光電效應(yīng)方程氫原子光譜氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式原子核的組成、放射性、原子核衰變、半衰期放射性同位素核力、核反應(yīng)方程結(jié)合能、質(zhì)量虧損裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆射線的危害和防護(hù)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律第1課時動量守恒定律及其應(yīng)用考綱解讀 1.理解動量、動量變化量的概念.2.知道動量守恒的條件.3.會利用動量守恒定律分析碰撞、反沖等相互作用問題1 對動量、動量變化量的理解下列說法正確的是 ()a速度大的物體，它的動量一定也大b動量大的物體，它的速度一定也大c只要物體的運(yùn)動速度大小不變，物體的動量也保持不變d物體的動量變化越大則該物體的速度變化一定越大答案d2 動量守恒的判斷把一支彈簧槍水平固定在小車上，小車放在光滑水平地面上，槍射出一顆子彈時，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是 ()a槍和彈組成的系統(tǒng)動量守恒b槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒c槍彈和槍筒之間的摩擦力很小，可以忽略不計(jì)，故二者組成的系統(tǒng)動量近似守恒d槍、彈、車三者組成的系統(tǒng)動量守恒答案d解析內(nèi)力、外力取決于系統(tǒng)的劃分以槍和彈組成的系統(tǒng)，車對槍的作用力是外力，系統(tǒng)動量不守恒槍和車組成的系統(tǒng)受到系統(tǒng)外彈簧彈力對槍的作用力，系統(tǒng)動量不守恒槍彈和槍筒之間的摩擦力屬于內(nèi)力，但槍筒受到車的作用力，屬于外力，故二者組成的系統(tǒng)動量不守恒槍、彈、車組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，故d正確3 動量守恒定律的簡單應(yīng)用a球的質(zhì)量是m，b球的質(zhì)量是2m，它們在光滑的水平面上以相同的動量運(yùn)動b在前，a在后，發(fā)生正碰后，a球仍朝原方向運(yùn)動，但其速率是原來的一半，碰后兩球的速率比vavb為 ()a. b. c2 d.答案d解析設(shè)碰前a球的速率為v，根據(jù)題意，papb，即mv2mvb，得碰前vb，碰后va，由動量守恒定律，有mv2mm2mvb，解得vbv，所以.考點(diǎn)梳理1 動量(1)定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積(2)表達(dá)式：pmv，單位：kgm/s.(3)動量的性質(zhì)矢量性：方向與瞬時速度方向相同瞬時性：動量是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的量，是針對某一時刻而言的相對性：大小與參考系的選取有關(guān)，通常情況是指相對地面的動量(4)動量、動能、動量的變化量的關(guān)系動量的變化量：ppp.動能和動量的關(guān)系：ek.2 動量守恒定律(1)守恒條件理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，則系統(tǒng)動量守恒近似守恒：系統(tǒng)受到的合力不為零，但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒分方向守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒(2)動量守恒定律的表達(dá)式m1v1m2v2m1v1m2v2或p1p2.4 動量守恒定律的應(yīng)用如圖1所示，在光滑水平面上，用等大反向的f1、f2分別同時作用于a、b兩個靜止的物體上，已知mav前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運(yùn)動，則應(yīng)有v前v后.碰前兩物體相向運(yùn)動，碰后兩物體的運(yùn)動方向不可能都不改變3 彈性碰撞的規(guī)律兩球發(fā)生彈性碰撞時滿足動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律以質(zhì)量為m1，速度為v1的小球與質(zhì)量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為例，則有m1v1m1v1m2v2m1vm1v12 m2v22解得v1，v2結(jié)論1.當(dāng)兩球質(zhì)量相等時，v10，v2v1，兩球碰撞后交換速度2當(dāng)質(zhì)量大的球碰質(zhì)量小的球時，v10，v20，碰撞后兩球都向前運(yùn)動3當(dāng)質(zhì)量小的球碰質(zhì)量大的球時，v10，碰撞后質(zhì)量小的球被反彈回來例3質(zhì)量為m11 kg和m2(未知)的兩個物體在光滑的水平面上正碰，碰撞時間不計(jì)，其xt(位移時間)圖象如圖6所示，試通過計(jì)算回答下列問題：(1)m2等于多少？(2)碰撞過程是彈性碰撞還是非彈性碰撞？ 圖6解析(1)碰撞前m2是靜止的，m1的速度為v14 m/s碰撞后m1的速度v12 m/sm2的速度v22 m/s根據(jù)動量守恒定律有m1v1m1v1m2v2解得m23 kg(2)碰撞前系統(tǒng)總動能ekek1ek28 j碰撞后系統(tǒng)總動能ekek1ek28 j碰撞前后系統(tǒng)總動能相等，因而該碰撞是彈性碰撞答案(1)3 kg(2)彈性碰撞突破訓(xùn)練3如圖7所示，物體a靜止在光滑平直軌道上，其左端固定有輕質(zhì)彈簧，物體b以速度v02.0 m/s沿軌道向物體a運(yùn)動，并通過彈簧與物體a發(fā)生相互作用，設(shè)a、b兩物體的質(zhì)量均為m2 kg，求當(dāng)物體a的速度多大時，a、b組成的系統(tǒng)動能損失最大？損失的最大動能為多少？圖7答案1.0 m/s2 j解析當(dāng)兩物體速度相等時，彈簧壓縮量最大，系統(tǒng)損失的動能最大由動量守恒定律知mv02mv所以v1.0 m/s損失的動能為ekmv2mv22 j.55動量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用例4如圖8所示，一水平面上p點(diǎn)左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙，質(zhì)量為m的劈a在水平面上靜止，上表面光滑，a右端與水平面平滑連接，質(zhì)量為m的物塊b恰好放在水平面上p點(diǎn)，物塊b與水平面間的動摩擦因數(shù)為.一質(zhì)量為圖8m的小球c位于劈a的斜面上，距水平面的高度為h.小球c從靜止開始滑下，然后與b發(fā)生正碰(碰撞時間極短，且無機(jī)械能損失)已知m2m，求：(1)小球c與劈a分離時，a的速度；(2)小球c的最后速度和物塊b的運(yùn)動時間解析(1)設(shè)小球c與劈a分離時速度大小為v0，此時劈a速度大小為va小球c運(yùn)動到劈a最低點(diǎn)的過程中，規(guī)定向右為正方向，由水平方向動量守恒、機(jī)械能守恒有mv0mva0mghmvmv得v0，va，之后a向左勻速運(yùn)動(2)小球c與b發(fā)生正碰后速度分別為vc和vb，規(guī)定向右為正方向，由動量守恒得mv0mvcmvb機(jī)械能不損失有mvmvmv代入m2m得vbvc(負(fù)號說明小球c最后向左運(yùn)動)物塊b減速至停止時，運(yùn)動時間設(shè)為t，由動量定理有mgt0mvb，得t答案(1)(2)，方向向左突破訓(xùn)練4如圖9所示，在光滑水平面上有一輛質(zhì)量m8 kg的平板小車，車上有一個質(zhì)量m1.9 kg的木塊，木塊距小車左端6 m(木塊可視為質(zhì)點(diǎn))，車與木塊一起以v1 m/s的速度水平向右勻速行駛一顆質(zhì)量m00.1 kg的子彈以v0179 m/s圖9的速度水平向左飛來，瞬間擊中木塊并留在其中如果木塊剛好不從車上掉下來，求木塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù).(g10 m/s2)答案0.54解析以子彈和木塊組成的系統(tǒng)為研究對象，設(shè)子彈射入木塊后兩者的共同速度為v1，以水平向左為正方向，則由動量守恒有：m0v0mv(mm0)v1解得v18 m/s它們恰好不從小車上掉下來，則它們相對平板小車滑行距離x6 m時它們跟小車具有共同速度v2，則由動量守恒定律有(mm0)v1mv(mm0m)v2解得v20.8 m/s由能量守恒定律有(m0m)gx(mm0)vmv2(m0mm)v由，代入數(shù)據(jù)解得0.54高考題組1 (2011大綱全國理綜20)質(zhì)量為m、內(nèi)壁間距為l的箱子靜止于光滑的水平面上，箱子中間有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與箱子底板間的動摩擦 圖10因數(shù)為.初始時小物塊停在箱子正中間，如圖10所示現(xiàn)給小物塊一水平向右的初速度v，小物塊與箱壁碰撞n次后恰又回到箱子正中間，并與箱子保持相對靜止設(shè)碰撞都是彈性的，則整個過程中，系統(tǒng)損失的動能為()a.mv2 b.v2c.nmgl dnmgl答案bd解析由動量守恒定律得mv(mm)v1，v1，ekmv2(mm)vv2，a錯，b對；系統(tǒng)損失的動能等于產(chǎn)生的熱量，等于摩擦力與兩物體相對路程的乘積，c錯，d對2 (2012山東理綜38(2)如圖11所示，光滑水平軌道上有三個木塊a、b、c，質(zhì)量分別為ma3m、mbmcm，開始時b、c均靜止，a以初速度v0向右運(yùn)動，a與b碰撞后分開，圖11b又與c發(fā)生碰撞并粘在一起，此后a與b間的距離保持不變求b與c碰撞前b的速度大小答案v0解析設(shè)a與b碰撞后，a的速度為va，b與c碰撞前b的速度為vb，b與c碰撞后粘在一起的速度為v，由動量守恒定律得對a、b木塊：mav0mavambvb對b、c木塊：mbvb(mbmc)v由a與b間的距離保持不變可知vav聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得vbv0.3 (2012天津理綜10)如圖12所示，水平地面上固定有高為h的平臺，臺面上有固定的光滑坡道，坡道頂端距臺面高也為h，坡道底端與臺面相切小球a從坡道頂端由靜止開始滑下，到達(dá)水平光滑的臺面后與靜止在臺面上的小球b發(fā)生碰撞，并粘在一起，共同沿臺面滑行并從臺面邊緣飛出，落地點(diǎn)與飛出點(diǎn)的水平距離圖12恰好為臺高的一半兩小球均可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)小球a剛滑至水平臺面的速度va；(2)a、b兩小球的質(zhì)量之比mamb.答案(1)(2)13解析(1)小球從坡道頂端滑至水平臺面的過程中，由機(jī)械能守恒定律得maghmav解得va.(2)設(shè)兩球碰撞后共同的速度為v，由動量守恒定律得mava(mamb)v粘在一起的兩小球飛出臺面后做平拋運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動的時間為t，由平拋運(yùn)動規(guī)律，在豎直方向上有hgt2在水平方向上有vt聯(lián)立上述各式得mamb13. 模擬題組4 如圖13所示，兩物體a、b用輕質(zhì)彈簧相連靜止在光滑水平面上，現(xiàn)同時對a、b兩物體施加等大反向的水平恒力f1、f2，使圖13a、b同時由靜止開始運(yùn)動，在運(yùn)動過程中，對a、b兩物體及彈簧組成的系統(tǒng)，正確的說法是(彈簧不超過其彈性限度) ()a動量始終守恒b機(jī)械能不斷增加c當(dāng)彈簧伸長到最長時，系統(tǒng)的機(jī)械能最大d當(dāng)彈簧彈力的大小與f1、f2的大小相等時，a、b兩物體速度為零答案ac解析彈簧的彈力屬于系統(tǒng)內(nèi)力，水平恒力f1、f2等大反向，系統(tǒng)的合力為零，所以動量守恒，選項(xiàng)a正確；剛開始，彈簧彈力小于水平恒力，兩物體均做加速運(yùn)動，彈簧被拉長，當(dāng)彈力的大小與恒力相等時，合力為零，兩物體的速度均達(dá)到最大，之后，彈簧繼續(xù)被拉長，彈力大于水平恒力，兩物體開始做減速運(yùn)動，當(dāng)彈簧被拉伸到最長時，兩物體速度減為零，在此過程中，兩個外力均對系統(tǒng)做正功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸增加；此后，兩物體返回，水平恒力均對物體做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸減小，根據(jù)以上分析，選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)b、d錯誤5 如圖14所示，光滑水平面上有質(zhì)量均為2m的木塊a、b，a靜止，b以速度水平向左運(yùn)動，質(zhì)量為m的子彈以水平向右的速度v0射入木塊a，穿出a后，又射入木塊b而未穿出，a、b最終以相同的速度向右運(yùn)動若b與a始終未相碰，求子彈穿出a時的速度圖14答案v0解析以子彈、木塊a組成的系統(tǒng)為研究對象，由動量守恒定律得mv02mvamv以子彈及木塊a、b組成的系統(tǒng)為研究對象，由動量守恒定律得mv02m5mva解得vv06. 如圖15所示，兩木板m10.5 kg，m20.4 kg，開始時m1、m2都靜止于光滑水平面上，小物塊m0.1 kg以初速度v10 m/s滑上m1的上表面，最后停在m2上時速度為v21.8 m/s，求：圖15(1)最后m1的速度v1；(2)在整個過程中克服摩擦力所做的功答案(1)0.2 m/s(2)4.18 j解析(1)由動量守恒定律有mvm1v1(mm2)v2，得v10.2 m/s(2)由動能定理得wfmv2m1v(mm2)v4.18 j(限時：30分鐘)題組1動量守恒的判斷1 如圖1所示，一內(nèi)外側(cè)均光滑的半圓柱槽置于光滑的水平面上槽的左側(cè)有一豎直墻壁現(xiàn)讓一小球(可認(rèn)為質(zhì)點(diǎn))自左端槽口a點(diǎn)的正上方從靜止開始下落，與半圓槽相切并從a點(diǎn)進(jìn)入槽內(nèi)則下列說法正確的是 () 圖1a小球離開右側(cè)槽口以后，將做豎直上拋運(yùn)動b小球在槽內(nèi)運(yùn)動的全過程中，只有重力對小球做功c小球在槽內(nèi)運(yùn)動的全過程中，小球與槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒d小球在槽內(nèi)運(yùn)動的全過程中，小球與槽組成的系統(tǒng)水平方向上的動量不守恒答案cd解析小球從下落到最低點(diǎn)的過程中，槽沒有動，與豎直墻之間存在擠壓，動量不守恒；小球經(jīng)過最低點(diǎn)往上運(yùn)動的過程中，槽與豎直墻分離，水平方向動量守恒；全過程中有一段時間系統(tǒng)受豎直墻彈力的作用，故全過程系統(tǒng)水平方向動量不守恒，選項(xiàng)d正確；小球離開右側(cè)槽口時，水平方向有速度，將做斜拋運(yùn)動，選項(xiàng)a錯誤；小球經(jīng)過最低點(diǎn)往上運(yùn)動的過程中，槽往右運(yùn)動，槽對小球的支持力對小球做負(fù)功，小球?qū)Σ鄣膲毫Σ圩稣?，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)b錯誤，c正確題組2動量守恒定律的應(yīng)用2 某人站在平板車上，與車一起在光滑水平面上做直線運(yùn)動，當(dāng)人相對于車豎直向上跳起時，車的速度大小將 ()a增大 b減小c不變 d無法判斷答案c3 如圖2所示，一輛小車靜止在光滑水平面上，a、b兩人分別站在車的兩端當(dāng)兩人同時相向運(yùn)動時 ()a若小車不動，兩人速率一定相等 圖2b若小車向左運(yùn)動，a的動量一定比b的小c若小車向左運(yùn)動，a的動量一定比b的大d若小車向右運(yùn)動，a的動量一定比b的大答案c解析根據(jù)動量守恒可知，若小車不動，兩人的動量大小一定相等，因不知兩人的質(zhì)量，故選項(xiàng)a錯誤若小車向左運(yùn)動，a的動量一定比b的大，故選項(xiàng)b錯誤，選項(xiàng)c正確若小車向右運(yùn)動，a的動量一定比b的小，故選項(xiàng)d錯誤4. 在2010年溫哥華冬奧會上，首次參賽的中國女子冰壺隊(duì)喜獲銅牌，如圖3為中國隊(duì)員投擲冰壺的鏡頭在某次投擲中，冰壺運(yùn)動一段時間后以0.4 m/s的速度與對方的靜止冰壺發(fā)生正碰，碰后對方的冰壺以0.3 m/s的速度向前滑行若兩冰壺質(zhì)量相等，規(guī)定向前運(yùn)動的方向?yàn)檎较?，則碰后中國隊(duì)冰壺獲得的速度為()a0.1 m/s b0.1 m/s 圖3c0.7 m/s d0.7 m/s答案a解析設(shè)冰壺質(zhì)量為m，碰后中國隊(duì)冰壺速度為vx，由動量守恒定律得mv0mvmvx解得vx0.1 m/s，故選項(xiàng)a正確5 如圖4所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量m3 kg的薄板和一質(zhì)量m1 kg的物塊朝相反方向運(yùn)動，初速度大小都為v4 m/s，它們之間有摩擦當(dāng)薄板的速度大小為2.4 m/s時，物塊的運(yùn)動圖4情況是()a做加速運(yùn)動 b做減速運(yùn)動c做勻速運(yùn)動 d以上運(yùn)動都有可能答案a解析由動量守恒定律得：當(dāng)m的速度為零時，m的速度為2.67 m/s，此前m向右減速運(yùn)動，m向左減速運(yùn)動，此后m將向左加速運(yùn)動，m繼續(xù)向左減速運(yùn)動；當(dāng)兩者速度達(dá)到相同時，即速度均為2 m/s時，兩者相對靜止，一起向左勻速直線運(yùn)動由此可知當(dāng)m的速度為2.4 m/s時，m處于向左加速運(yùn)動過程中，選項(xiàng)a對6 如圖5所示，光滑水平地面上依次放置著質(zhì)量m0.08 kg的10塊完全相同的長直木板一質(zhì)量m1.0 kg、大小可忽略的小銅塊以初速度v06.0 m/s從長木板左側(cè)滑上木板，當(dāng)銅塊滑離第一塊木板時，速度大小為v14.0 m/s.銅塊最終停在第二塊木板上(取g10 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：圖5(1)第一塊木板的最終速度；(2)銅塊的最終速度答案(1)2.5 m/s(2)3.4 m/s解析(1)銅塊和10個木板組成的系統(tǒng)水平方向不受外力，所以系統(tǒng)動量守恒，設(shè)銅塊剛滑到第二塊木板時，第一塊木板的速度為v2，由動量守恒得，mv0mv110mv2得v22.5 m/s.(2)由題可知銅塊最終停在第二塊木板上，設(shè)銅塊的最終速度為v3，由動量守恒得：mv19mv2(m9m)v3得v33.4 m/s.題組3對碰撞問題的考查7 如圖6所示，光滑水平面上有大小相同的a、b兩球在同一直線上運(yùn)動兩球質(zhì)量關(guān)系為mb2ma，規(guī)定向右為正方向，a、b兩球的動量均為6 kgm/s，運(yùn)動中兩球發(fā)生碰撞，碰撞后a球的動圖6量增量為4 kgm/s，則()a左方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為25b左方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為110c右方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為25d右方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為110答案a解析由mb2ma，知碰前vbva若左為a球，設(shè)碰后二者速度分別為va、vb由題意知pamava2 kgm/spbmbvb10 kgm/s由以上各式得，故正確選項(xiàng)為a.若右為a球，由于碰前動量都為6 kgm/s，即都向右運(yùn)動，兩球不可能相碰8 a、b兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動，a球的動量是5 kgm/s，b球的動量是7 kgm/s.當(dāng)a球追上b球時發(fā)生碰撞，則碰撞后a、b兩球的動量可能值分別是()a6 kgm/s,6 kgm/sb3 kgm/s,9 kgm/sc2 kgm/s,14 kgm/sd5 kgm/s,15 kgm/s答案bc解析兩球組成的系統(tǒng)動量守恒，a球減少的動量等于b球增加的動量，故d錯雖然碰撞前后的總動量相等，但a球的動量不可能沿原方向增加，故a錯，選b、c.題組4對動量和能量綜合問題的考查9 如圖7所示，物體a靜止在光滑的水平面上，a的左邊固定有輕質(zhì)彈簧，與a質(zhì)量相等的物體b以速度v向a運(yùn)動并與彈簧發(fā)生碰撞，a、b始終沿同一直線運(yùn)動，則a、b組成的圖7系統(tǒng)動能損失最大的時刻是 ()a開始運(yùn)動時 ba的速