2016年高考物理備考優(yōu)生百日闖關系列專題14碰撞與動量守恒含解析.docx

專題14 碰撞與動量守恒第一部分 名師綜述綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時，注重考查基本概念和基本規(guī)律。考綱要求1、理解動量、動量變化量的概念；知道動量守恒的條件。2、會利用動量守恒定律分析碰撞、反沖等相互作用問題。命題規(guī)律1、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用中考查。2、動量守恒定律的應用是本部分的重點和難點，也是高考的熱點；動量守恒定律結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動、核反應的結合已成為近幾年高考命題的熱點。第二部分 精選試題1、【河北省衡水中學2016屆高三上學期四調(diào)考試物理試題】如圖所示，在光滑的水平面上，質量的小球A以速率向右運動。在小球的前方O點處有一質量為的小球B處于靜止狀態(tài)，Q點處為一豎直的墻壁小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A與小球B均向右運動小球B與墻壁碰撞后原速率返回并與小球A在P點相遇，則兩小球質量之比為A、7:5 B、1:3 C、2:1 D、5:3 【答案】D【名師點睛】解答本題的突破口是根據(jù)碰后路程關系求出碰后的速度大小之比，本題很好的將直線運動問題與動量守恒和功能關系聯(lián)系起來，比較全面的考查了基礎知識2、【2016衡水中學高三上四調(diào)】下列說法正確的是（）A、物體速度變化越大，則加速度越大B、物體動量發(fā)生變化，則物體的動能一定變化C、合外力對系統(tǒng)做功為零，則系統(tǒng)的動量一定守恒D、系統(tǒng)所受合外力為零，則系統(tǒng)的動量一定守恒【答案】D【名師點睛】此題考查了加速度的概念、動量和動能的關系；以及動量守恒的條件；要知道動量變化時，動能不一定變化，但是動能變化時動量一定變化；動量守恒和動能守恒的條件是不同的，要深入理解，搞清它們之間的區(qū)別和聯(lián)系.3、【甘肅省天水市第一中學2016屆高三上學期期中考試物理試題】如圖所示，分別用恒力F1、F2先后將質量為m的同一物體由靜上開始沿相同的固定粗糙斜面由底端推至頂端。第一次力F1沿斜面向上，第二次力F2沿水平方向，兩次所用時間相同，則在這兩個過程中AF1做的功比F2做的功多B第一次物體機械能的變化較多C第二次合外力對物體做的功較多D兩次物體動能的變化量相同【答案】D【解析】根據(jù)題中信息可得，物塊運動過程中的位移和時間都相等，因為是從靜止開始運動的，所以根據(jù)公式得加速度a相同，根據(jù)公式物體到達斜面頂端時速度相同，即動能相同，所以動能變化量相同，根據(jù)動能定理得知，合外力做功相等由圖示分析可知，第一個物體所受的摩擦力小于第二個物體所受的摩擦力，故兩物體克服摩擦力做功不同，重力做功相同，做的功比做的少，故AC錯誤；物體末速度相同，又由于處于相同的高度，所以兩物體機械能變化相同，故B錯誤；兩種情況下，物體的末速度相同，物體初末動量相同，則兩次物體動量的變化量相同，故D正確；【名師點睛】兩物體均做勻加速直線運動，在相等的時間內(nèi)沿斜面上升的位移相等，但斜面對物體的摩擦力不同，所以推力做功不同，由物體的運動特征判斷出物體機械能的增量關系，結合本題功能關系：除重力以外的合力對物體做功等于機械能的增量，不難看出結果4、【2016衡水中學高三上四調(diào)】如圖所示，在光滑的水平面上，質量的小球A以速率向右運動。在小球的前方O點處有一質量為的小球B處于靜止狀態(tài)，Q點處為一豎直的墻壁小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A與小球B均向右運動小球B與墻壁碰撞后原速率返回并與小球A在P點相遇，則兩小球質量之比為A、7:5 B、1:3 C、2:1 D、5:3 【答案】D【名師點睛】此題是動量守恒定律和能量守恒定律的綜合應用習題；解答本題的突破口是根據(jù)碰后路程關系求出碰后的速度大小之比，本題很好的將直線運動問題與動量守恒和功能關系聯(lián)系起來，比較全面的考查了基礎知識。5、【河北省衡水中學2016屆高三上學期四調(diào)考試物理試題】下列說法正確的是（）A、物體速度變化越大，則加速度越大B、物體動量發(fā)生變化，則物體的動能一定變化C、合外力對系統(tǒng)做功為零，則系統(tǒng)的動量一定守恒D、系統(tǒng)所受合外力為零，則系統(tǒng)的動量一定守恒【答案】D【解析】根據(jù)公式可得速度變化量的大小不僅和加速度有關還和時間有關，所以速度變化量大，加速度不一定大，可能用的時間比較長，A錯誤；動量是矢量，而動能是標量，如果物體的速度只是方向發(fā)生變化，則動量發(fā)生變化，而動能不變，B錯誤；合外力對系統(tǒng)做功為零，可能存在除重力以外其它力做功，其它力不為零，則動量不守恒故C錯誤；系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)動量守恒故D正確【名師點睛】滿足下列情景之一的，即滿足動量守恒定律：系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零；系統(tǒng)受外力，但外力遠小于內(nèi)力，可以忽略不計；系統(tǒng)在某一個方向上所受的合外力為零，則該方向上動量守恒。全過程的某一階段系統(tǒng)受的合外力為零，則該階段系統(tǒng)動量守恒6、（多選）【2016衡水中學高三上四調(diào)】兩個小球在光滑水平面上沿同一直線，同一方向運動，B球在前，A球在后，當A球與B球發(fā)生碰撞后，AB兩球的速度可能為（）A、 B、C、 D、【答案】AB【名師點睛】本題碰撞過程中動量守恒，同時要遵循能量守恒定律；兩球碰撞過程，系統(tǒng)不受外力，故碰撞過程系統(tǒng)總動量守恒；碰撞過程中系統(tǒng)機械能可能有一部分轉化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律，碰撞后的系統(tǒng)總動能應該小于或等于碰撞前的系統(tǒng)總動能；同時考慮實際情況，碰撞后A球速度不大于B球的速度。7、（多選）【2016衡水中學高三上四調(diào)】A、B兩物體在光滑水平面上沿同一直線運動，圖表示發(fā)生碰撞前后的v-t圖線，由圖線可以判斷A、A、B的質量比為3:2B、A、B作用前后總動量守恒C、A、B作用前后總動量不守恒D、A、B作用前后總動能不變【答案】ABD【解析】根據(jù)動量守恒定律：mA6+mB1=mA2+mB7，得：mA：mB=3：2，故A正確；根據(jù)動量守恒知A、B作用前后總動量守恒，B正確C錯誤；作用前總動能：；作用后總動能：，可見作用前后總動能不變，D正確；故選：ABD【名師點睛】此題考查了動量守恒定律及能量守恒定律的應用問題；解題時首先要弄懂圖像的物理意義，同時要知道兩物體碰撞過程系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒；此題的難度不大，考查學生利用圖線獲取信息的能力.8、（多選）【2016衡水中學高三上四調(diào)】在光滑水平面上動能為E0，動量大小為P0的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后球1的運動方向相反，將碰撞后球1的動能和動量大小分別記為，球2的動能和動量大小分別記為，則必有（）A、 B、 C、 D、【答案】AB【名師點睛】本題考查能量守恒定律及動量守恒定律的應用以及對碰撞過程基本規(guī)律的理解和應用能力碰撞過程的兩大基本規(guī)律：系統(tǒng)動量守恒和總動能不增加，常常用來分析碰撞過程可能的結果；解題時還要結合實際考慮.9、（多選）【江西省上高縣第二中學2016屆高三上學期第三次月考物理試題】如圖甲所示，一物塊在t=0時刻，以初速度從足夠長的粗糙斜面底端向上滑行，物塊速度隨時間變化的圖象如圖乙所示，t0時刻物塊到達最高點，3t0時刻物塊又返回底端由此可以確定（）A物塊返回底端時的速度 B物塊所受摩擦力大小C斜面傾角 D3t0時間內(nèi)物塊克服摩擦力所做的功【答案】AC【解析】上滑過程中做初速度為的勻減速直線運動，下滑過程過初速度為零末速度為v的勻加速直線運動，上滑和下滑的位移大小相等，所以有，解得，A正確；上滑過程中有，下滑過程中有，解得，由于不知道質量，所以不能求出摩擦力，可以求出斜面傾角，故B錯誤C正確；由于不知道物體的質量，所以不能求解克服摩擦力所做的功【名師點睛】在速度時間圖像中，需要掌握三點，一、速度的正負表示運動方向，看運動方向是否發(fā)生變化，只要考慮速度的正負是否發(fā)生變化，二、圖像的斜率表示物體運動的加速度，三、圖像與坐標軸圍成的面積表示位移，在坐標軸上方表示正方向位移，在坐標軸下方表示負方向位移10、【黑龍江省實驗中學2016屆高三10月月考物理試題】（9分）如圖所示，在光滑的水平面上有一長為L的木板B，其右側邊緣放有小滑塊C，與木板B完全相同的木板A以一定的速度向左運動，與木板B發(fā)生正碰，碰后兩者粘在一起并繼續(xù)向左運動，最終滑塊C剛好沒有從木板上掉下已知木板A、B和滑塊C的質量均為m，C與A、B之間的動摩擦因數(shù)均為求：木板A與B碰前的速度v0；整個過程中木板B對木板A的沖量I【答案】;,負號表示B對A的沖量方向向右根據(jù)動量定理可知，B對A的沖量與A對B的沖量等大反向，則I的大小等于B的動量變化量，即：,負號表示B對A的沖量方向向右.【名師點睛】本題考查了求速度與沖量問題，分析清楚運動過程、選擇恰當?shù)倪^程應用動量守恒定律、能量守恒定律、動量定理即可正確解題11、【2016貴州省遵義航天高級中學高三第四次模擬】（9分）如圖所示，粗糙斜面與光滑水平面通過可忽略的光滑小圓弧平滑連接，斜面傾角=370.A、B是兩個質量均為m=1kg的小滑塊（可視為質點），C為左側附有膠泥的豎直薄板（質量均不計），D是兩端分別水平連接B和C的輕質彈簧.當滑塊A置于斜面上且受到大小F=4N、方向垂直斜面向下的恒力作用時，恰能沿斜面向下勻速運動.現(xiàn)撤去F，讓滑塊A從斜面上距底端L=1m處由靜止下滑，求：（g=10m/s2,sin370=0.6）（1）滑塊A到達斜面底端時的速度大小；（2）滑塊A與C接觸粘在一起后，A、B和彈簧構成的系統(tǒng)在作用過程中，彈簧的最大彈性勢能.【答案】（1）2m/s；（2）1 J【名師點睛】本題綜合考查了動能定理、動量守恒定律和能量守恒定律，綜合性較強，關鍵理清運動過程，合力地選擇研究對象，運用動量守恒定律解題（1）當物體受到恒力F時，做勻速直線運動，根據(jù)平衡得出動摩擦因數(shù)，撤去恒力F后，對A從初始位置到達底端的過程運用動能定理求出滑塊A到達斜面底端時的速度大??；（2）滑塊A與B碰撞的瞬間，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒，根據(jù)動量守恒求出碰后的速度，此時，系統(tǒng)動能最小，彈簧彈性勢能最大，結合能量守恒求出最大的彈性勢能12、【重慶市第一中學2016屆高三上學期第二次月考考試理科綜合試題】(10分)如圖所示，光滑水平面上有三個滑塊A、B、C，質量分別為，A、B用細繩連接，中間有一壓縮的輕彈簧（與滑塊不栓接）. 開始時A、B以共同速度向右運動，C靜止. 某時刻細繩突然斷開，A、B被彈開，然后B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，最終三滑塊速度恰好相同. 求：第35（2）題圖(i) B、C碰撞前的瞬間B的速度；(ii)整個運動過程中，彈簧釋放的彈性勢能與系統(tǒng)損失的機械能之比.【答案】(i)，(ii)【名師點睛】（i）A、B組成的系統(tǒng)，在細繩斷開的過程中動量守恒，B與C碰撞過程中動量守恒，抓住三者最后速度相同，根據(jù)動量守恒定律求出B與C碰撞前B的速度（ii）從繩剪斷到AB與彈簧分開的過程，對AB和彈簧滿足能量守恒求出彈性勢能，根據(jù)能量守恒定律可以求出損失的機械能，從而求出彈簧釋放的彈性勢能與系統(tǒng)損失的機械能之比13、【貴州省遵義市航天高級中學2016屆高三上學期第三次模擬考試理科綜合試題】一質量為M=2kg的鐵錘從距地面h=3.2m處自由下落，恰好落在地面上的一個質量為m=6kg的木樁上，隨即與木樁一起向下運動，經(jīng)時間t=0.1s停止運動。求木樁向下運動時受到地面的平均阻力大小。(鐵錘的橫截面小于木樁的橫截面，木樁露出地面部分的長度忽略不計)?！敬鸢浮俊久麕燑c睛】滿足下列情景之一的，即滿足動量守恒定律：系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零；系統(tǒng)受外力，但外力遠小于內(nèi)力，可以忽略不計；系統(tǒng)在某一個方向上所受的合外力為零，則該方向上動量守恒。全過程的某一階段系統(tǒng)受的合外力為零，則該階段系統(tǒng)動量守恒14、【廣西桂林市第十八中學2016屆高三上學期第三次月考理綜試題】如圖，質量分別為mA、mB的兩個彈性小球A、B靜止在地面上方，B球距離地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方。先將B球釋放，經(jīng)過一段時間后再將A球釋放。當A球下落t=0.3s時，剛好與B球在地面上方的P點處相碰，碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰好為零。已知mB=3mA，重力加速度大小g=10m/s2，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失。求（1）B球第一次到達地面時的速度；（2）P點距離地面的高度。【答案】（1）4m/s（2）0.75m【解析】（1）設B球第一次到達地面時的速度大小為，由運動學公式有 將h=0.8m代入上式，得=4m/s （2）設兩球相碰前后，A球的速度大小分別為和（=0），B球的速度分別為和。由運動學規(guī)律可得 15、【2016遼寧省撫順市一中高三上第一次模擬】質量為2kg，長度為2.5m的長木板B在光滑的水平地面上以4m/s的速度向右運動，將一可視為質點的物體A輕放在B的右端，若A與B之間的動摩擦因數(shù)為0.2，A的質量為m=1kg，求：（1）說明此后A、B的運動性質（2）分別求出A、B的加速度（3）經(jīng)過多少時間A從B上滑下（4）A滑離B時，A、B的速度分別為多大？A、B的位移分別為多大？（5）若木板B足夠長，最后A、B的共同速度（6）當木板B為多長時，A恰好沒從B上滑下（木板B至少為多長，A才不會從B上滑下）【答案】（1）A做勻加速直線運動，B做勻減速直線運動（2），（3）（4）（5）（6）【解析】（1）由于剛放上時，A的速度為零，B的速度不為零，則兩者發(fā)生相對滑動，在滑動摩擦力的作用下，A做勻加速直線運動，B做勻減速直線運動（2）兩者之間的摩擦力為，所以，【名師點睛】本題運用動量守恒和能量守恒定律進行求解比較簡捷，也可以抓住A做勻減速運動，B做勻加速運動，速度相等時A恰好滑動B的右端，結合牛頓第二定律和運動學公式進行求解16、【吉林省實驗中學2016屆高三上學期第一次模擬理科綜合試題】如圖甲所示，物塊A、B的質量分別是=4.0 kg和=3.0 kg。用輕彈簧拴接，放在光滑的水平地面上，物塊B右側與豎直墻相接觸。另有一物塊C從t=0時以一定速度向右運動，在t=4 s時與物塊A相碰，并立即與A粘在一起不再分開，物塊C的v-t圖像如圖乙所示。求：物塊C的質量；B離開墻后的運動過程中彈簧具有的最大彈性勢能?！敬鸢浮?kg；9J【解析】由乙圖知，C與A碰前速度為v1=9 m/s，碰后速度大小為v2=3 m/s，C與A碰撞過程動量守恒，則有解得mC2 kg12 s末B離開墻壁，之后A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒，于是有A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，且當A、C與B速度相等時彈簧彈性勢能最大解得：Ep9 J17、【2016銀川一中高三第四次月考】甲、乙兩個小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲.甲和他的冰車的質量共為M=30千克,乙和他的冰車的質量也是30千克.游戲時,甲推著一個質量為m=15千克的箱子,和他一起以大小為v0=2.0米/秒的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來.為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處時乙迅速把它抓住.若不計冰面的摩擦力,求(i)甲至少要以多大的速度(相對于地面)將箱子推出,才能避免他與乙相撞;(ii)甲在推出時對箱子做了多少功.【答案】（i） (ii) 【名師點睛】本題考查了動量守恒定律的應用，本題運動過程復雜，有一定的難度；分析清楚物體運動過程、找出避免碰撞的臨界條件是正確解題的關鍵，應用動量守恒定律與功能關系可以解題18、【2016重慶市巴蜀中學高三上第三次月考】A、B兩個物體粘在一起以的速度向右運動，物體中間有少量炸藥，經(jīng)過O點時炸藥爆炸，假設所有的化學能全部轉化為A、B兩個物體的動能且兩物體仍然在水平面上運動，爆炸后A物體的速度依然向右，大小變?yōu)椋珺物體繼續(xù)向右運動進入半圓軌道且恰好通過最高點D，已知兩物體的質量，O點到半圓最低點C的距離，水平軌道的動摩擦因數(shù)=0.2，半圓軌道光滑無摩擦，求（1）炸藥的化學能E（2）半圓弧的軌道半徑R【答案】（1）1J（2）R=0.3m【解析】（1）A、B在爆炸前后動量守恒，得，解得根據(jù)系統(tǒng)能量守恒有：，解得（2）由于B物體恰好經(jīng)過最高點，故有對O到D的過程根據(jù)動能定理可得：聯(lián)立解得R=0.3m【名師點睛】本題考查動量守恒定律及動能定理的應用，要注意正確分析物理過程，明確動量守恒定律的條件及應用19、【云南省師范大學附屬中學2016屆高三適應性月考卷（二）理科綜合物理試題】（10分）光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C，質量分別為mA=4m，mB=mC=m，開始時B、C均靜止，A以初速度v0向右運動，A與B相撞后分開，B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?！敬鸢浮俊久麕燑c睛】此題是動量守恒定律的應用問題；解題時要搞清物體相互作用的過程，選擇好研究對象，挖掘題目中隱藏的隱含條件，例如“A、B距離保持不變”等，根據(jù)動量守恒定律列的方程即可求解；此題難度不大，考查學生靈活運用物理規(guī)律的能力.20、【2016黑龍江省實驗中學高三上第二次月考】如圖所示，半徑為R的1/4的光滑圓弧軌道豎直放置，底端與光滑的水平軌道相接，質量為m2的小球B靜止在光滑水平軌道上，其左側連接了一輕質彈簧，質量為m1的小球A從D點以速度向右運動，重力加速度為g，試求：(1)小球A撞擊輕質彈簧的過程中，彈簧最短時B球的速度是多少；(2)要使小球A與小球B能發(fā)生二次碰撞，m1與m2應滿足什么關系?！敬鸢浮浚?）（2）m1【名師點睛】當彈簧壓縮最短時，A、B兩球具有相同的速度，根據(jù)動量守恒定律求出共同的速度大小，兩球分開后，A球的速度大小大于B球的速度時，兩球可以第二次相碰，由動量守恒定律與機械能守恒定律可以求出兩球發(fā)生第二次相碰的條件21、【2016甘肅省會寧縣一中高三第三次月考】（9分）如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質量mA4 kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計可視為質點的物塊 B置于A的最右端，B的質量mB2 kg.現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力F10 N，A運動一段時間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運動，碰撞后經(jīng)時間t0.6 s，二者的速度達到vt2 m/s.求：A開始運動時加速度a的大??；A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大小；A的上表面長度l.【答案】（1）2.5m/s2；（2）1m/s；（3）0.45m；【解析】（1）以A為研究對象，由牛頓第二定律得：F=mAa，代入數(shù)據(jù)得：a=2.5m/s2；聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得：l=0.45m；【名師點睛】本題考查了動量定理、牛頓第二定律以及動量守恒定律求加速度、速度、A的長度問題，解題時要分析清楚物體運動過程，正確選擇合適的物理規(guī)律列出方程解答；此題是力學綜合題目?？疾閷W生綜合分析問題的能力.22、【湖北省龍泉中學、宜昌一中2016屆高三10月聯(lián)考物理試題】（10分）如圖19所示，豎直平面內(nèi)的光滑水平軌道的左邊與墻壁對接，右邊與一個足夠高的光滑圓弧軌道平滑相連，木塊A、B靜置于光滑水平軌道上，A、B的質量分別為mA=1.5 kg和mB=0.5 kg. 現(xiàn)讓A以6 m/s的速度v1水平向左運動，之后與墻壁碰撞，碰撞的時間t為0.3 s，碰后的速度大小v1變?yōu)? m/s. 當A與B碰撞后會立即粘在一起運動，重力加速度g取10 m/s2，求：（i）在A與墻壁碰撞的過程中，墻壁對A的平均作用力F的大小；（ii）A、B滑上圓弧軌道的最大高度h【答案】(i) 50 N；(ii