(物理)高考必刷題物理動量守恒定律題含解析

1、(物理)高考必刷題物理動量守恒定律題含解析一、高考物理精講專題動量守恒定律MN的半徑為1.如圖所示，一個帶圓弧軌道的平臺固定在水平地面上，光滑圓弧R=3.2m,水平部分NP長L=3.5m,物體B靜止在足夠長的平板小車C上，B與小車的接觸面光滑，小車的左端緊貼平臺的右端.從M點(diǎn)由靜止釋放的物體 A滑至軌道最右端P點(diǎn)后再滑上小車，物體 A滑上小車后若與物體 B相碰必粘在一起，它們間無豎直作用力.A與平臺水平軌道和小車上表面的動摩擦因數(shù)都為0.4,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.物體A、B和小車C的質(zhì)量均為1kg,取g=10m/s2.求(1)物體A進(jìn)入N點(diǎn)前瞬間對軌道的壓力大?。?2)物體A在N

2、P上運(yùn)動的時間？(3)物體A最終離小車左端的距離為多少？【答案】物體A進(jìn)入N點(diǎn)前瞬間對軌道的壓力大小為30N ;(2)物體A在NP上運(yùn)動的時間為 0.5s(3)物體A最終離小車左端的距離為 m16【解析】試題分析：(1)物體A由M到N過程中，由動能定理得：mAgR=mAVN2在N點(diǎn)，由牛頓定律得 FN-mAg=mA聯(lián)立解得FN=3mAg=30N由牛頓第三定律得，物體 A進(jìn)入軌道前瞬間對軌道壓力大小為：Fn，=3Ag=30N(2)物體A在平臺上運(yùn)動過程中(imAg=mAa2L=VNt-at代入數(shù)據(jù)解得t=0.5s t=3.5s(不合題意，舍去)(3)物體A剛滑上小車時速度 V1= vN-at=6

3、m/s從物體A滑上小車到相對小車靜止過程中，小車、物體A組成系統(tǒng)動量守恒，而物體 B保持靜止(mA+ mc)v2= mAV1小車最終速度 V2=3m/s此過程中A相對小車的位移為 L1,則,12 1c 29mgL1 -mv1- 2mv2 解得：Li= m224物體A與小車勻速運(yùn)動直到 A碰到物體B, A, B相互作用的過程中動量守恒：(mA+ mB)v3= mAV2V4此后A, B組成的系統(tǒng)與小車發(fā)生相互作用，動量守恒，且達(dá)到共同速度（mA+ mB）V3+mcv2= （m A+mB+mc） V4此過程中A相對小車的位移大小為 L2,則1212123mgL2 mv2 - 2mv3 3mv4 解得

4、： 匕=一m2221633物體A最終離小車左端的距離為 x=L1-L2=3 m16考點(diǎn)：牛頓第二定律；動量守恒定律；能量守恒定律.2 .如圖所示，質(zhì)量分別為 m1和m2的兩個小球在光滑水平面上分別以速度v1、v2同向運(yùn)動，并發(fā)生對心碰撞，碰后 m2被右側(cè)墻壁原速彈回，又與 m1碰撞，再一次碰撞后兩球都 靜止.求第一次碰后 m1球速度的大小.JX 上叫 ma 2nm【答案】【解析】設(shè)兩個小球第一次碰后 m1和m2速度的大小分別為 第；和, 由動量守恒定律得： 叫工巧一叫”=網(wǎng)*: + 嗎注（4分） 兩個小球再一次碰撞， 叫心一叱注=0（4分）（4分）本題考查碰撞過程中動量守恒的應(yīng)用，設(shè)小球碰撞后

5、的速度，找到初末狀態(tài)根據(jù)動量守恒 的公式列式可得3 .如圖所示，光滑水平面上有兩輛車，甲車上面有發(fā)射裝置，甲車連同發(fā)射裝置質(zhì)量M =1 kg ,車上另有一個質(zhì)量為 m= 0.2 kg 的小球，甲車靜止在水平面上，乙車以V0= 8 m/s的速度向甲車運(yùn)動，乙車上有接收裝置，總質(zhì)量 M=2 kg ,問：甲車至少以多大的水平速 度將小球發(fā)射到乙車上，兩車才不會相撞？（球最終停在乙車上）乙甲【答案】25m/s【解析】試題分析：要使兩車恰好不相撞，則兩車速度相等.以Mi、M2、m組成的系統(tǒng)為研究對象，水平方向動量守恒:0 M 2VMi m M 2 V共，解得 v共 5m /s以小球與乙車組成的系統(tǒng)，水平

6、方向動量守恒：M 2vo mv m M 2 v共，解得v 25m/s考點(diǎn)：考查了動量守恒定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】要使兩車不相撞，甲車以最小的水平速度將小球發(fā)射到乙車上的臨界條件是 兩車速度相同，以甲車、球與乙車為系統(tǒng)，由系統(tǒng)動量守恒列出等式，再以球與乙車為系 統(tǒng)，由系統(tǒng)動量守恒列出等式，聯(lián)立求解4 .牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中記載，A、B兩個玻璃球相碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為15 ： 16.分離速度是指碰撞后 B對A的速度，接近速度是指碰撞前A對B的速度.若上述過程是質(zhì)量為2m的玻璃球A以速度vo碰撞質(zhì)量為m的靜止玻璃球B,且為對心碰撞，求碰撞后 A、B的速度大小.4

7、g 24【解析】設(shè)A、B球碰撞后速度分別為 vi和V2由動量守恒定律得 2mv= 2mvi + mv2且由題意知-1531v2=vo24解得vi = vo 4S廠視頻D5 . （1）恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時，可以發(fā)生“氫燃燒”。完成“氫燃燒”的核反應(yīng)方程：4He ：Be 丫。：Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6 x10-16so 一定質(zhì)量的8 Be,經(jīng)7.8 x10-16s后所剩下的8 Be占開始時的。（2）如圖所示，光滑水平軌道上放置長木板A （上表面粗糙）和滑塊 C,滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為 imA 2kg、imB = 1kg、

8、me = 2kg。開始時 C靜止，A、B 起以 vo = 5m/s的速度勻速向右運(yùn)動，A與C發(fā)生碰撞（時間極短）后 C向右運(yùn)動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動，且恰好不再與C碰撞。求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小。7【答案】（1）2He （或）1 （或12.5%）8(2) 2m/s【解析】(1)由題意結(jié)合核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得答案。由題意可知經(jīng)過 3個半衰期，剩余的：Be的質(zhì)量m m0(：)3 1m0。(2)設(shè)碰后A的速度為vA , C的速度為vC ,由動量守恒可得 mAv0 mAvA mCvC,碰后A B滿足動量守恒，設(shè) A B的共同速度為vi ,則mAvA

9、 mBv0(mA mB )%由于A B整體恰好不再與 C碰撞，故v1 vC聯(lián)立以上三式可得vA =2m/so【考點(diǎn)定位】(1)核反應(yīng)方程，半衰期。(2)動量守恒定律。6 .如圖所示，在光滑的水平面上有一長為L的木板B,其右側(cè)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(yùn)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(yùn)動，最終滑塊 C剛好沒有從木板 A上掉下.已知木板 A B和滑塊C的質(zhì)量均為 m C與A、B之間的動摩擦因數(shù)均為g求：C7/7 777777777777777777TTZTTTTTTtJtTT7木板A與B碰前的速度如；(2)整個過程中木板 B對木板A的沖量I .

10、【答案】(1)2收值 (2)一竺也巴以，負(fù)號表示B對A的沖量方向向右【解析】(1)木板A、B碰后瞬時速度為vi,碰撞過程中動量守恒，以 A的初速度方向?yàn)檎?方向，由動量守恒定律得mvo=2mv1.A、B粘為一體后通過摩擦力與 C發(fā)生作用，最后有共同的速度v2,此過程中動量守恒，以A的速度方向?yàn)檎较颍蓜恿渴睾愣傻?mv=3mv2.C在A上滑動過程中，由能量守恒定律得 , 一 1一 一mg Lq3mv, j 2mM.聯(lián)立以上三式解得 vo=2j二位.(2)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| = mv2= 迦快包，負(fù)號表示B對A的沖量方向

11、向右。7 .如圖所示，帶有 1光滑圓弧的小車 A的半徑為R靜止在光滑水平面上.滑塊C置于4木板B的右端，A、B、C的質(zhì)量均為 m, A、B底面厚度相同.現(xiàn) B、C以相同的速度向右 勻速運(yùn)動，B與A碰后即粘連在一起，C恰好能沿A的圓弧軌道滑到與圓心等高處.則：(已知重力加速度為 g)(1)B、C 一起勻速運(yùn)動的速度為多少？(2)滑塊C返回到A的底端時AB整體和C的速度為多少？【答案】(1)vo 2j3gR (2)v1【解析】本題考查動量守恒與機(jī)械能相結(jié)合的問題.(1)設(shè)B、C的初速度為vo, AB相碰過程中動量守恒，設(shè)碰后AB總體速度u,由mvo 2mu,解得VoC滑到最高點(diǎn)的過程mvo 2mu

12、 3mu1 2-mvo2解得vo12- 2mu 22,3gR23mu mgR(2)C從底端滑到頂端再從頂端滑到底部的過程中，滿足水平方向動量守恒、機(jī)械能守恒,有mv02mu mv1 2mv21 2-mvo2解得：堂 且1331-2121c 2-2mu -mv1-2mv22228 .光滑水平面上放著一質(zhì)量為 M的槽，槽與水平面相切且光滑，如圖所示，一質(zhì)量為 的小球以Vo向槽運(yùn)動.(1)若槽固定不動，求小球上升的高度(槽足夠高).(2)若槽不固定，則小球上升多高？2【答案】(1)也2g(1)槽固定時，設(shè)球上升的高度為hi,12由機(jī)械能守恒得：mghmvo22解得：。2g(2)槽不固定時，設(shè)球上升的

13、最大高度為h2 ，此時兩者速度為V,由動量守恒定律得:mvo m M v12.-m M v mgh2 12再由機(jī)械能守恒定律得：-mvo2聯(lián)立解得，上球上升的高度：h2Mv22 m M g9 . （20分）如下圖所示，光滑水平面 MN左端擋板處有一彈射裝置 巳右端N與處于同一 高度的水平傳送帶之間的距離可忽略，傳送帶水平部分NQ的長度L=8m,皮帶輪逆時針轉(zhuǎn)動帶動傳送帶以 v = 2m/s 的速度勻速轉(zhuǎn)動。 MN上放置兩個質(zhì)量都為 m = 1 kg 的小物塊 A、B,它們與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 科=0.4 。開始時 A、B靜止，A、B間壓縮一輕質(zhì)彈 簧，其彈性勢能 & = 16 J 。現(xiàn)解除鎖

14、定，彈開 A B,并迅速移走彈簧。取 g=10m/s2。（1）求物塊B被彈開時速度的大?。唬?）求物塊B在傳送帶上向右滑行的最遠(yuǎn)距離及返回水平面MN時的速度vb；（3） A與P相碰后靜止。當(dāng)物塊 B返回水平面 MN后，A被P彈出，A、B相碰后粘接在一 起向右滑動，要使 A B連接體恰好能到達(dá) Q端，求P對A做的功?！敬鸢浮浚?） vB 4.0m/s vB 2m/s（3）W= 162 J【解析】試題分析：（1 ）（ 6分）解除鎖定彈開 AB過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒：Ep 1mvA 1mvB 2 分 22設(shè)向右為正方向，由動量守恒 mvB mvA 02分解得vB vA 4.0m/s 2分（2） （6

15、分）B滑上傳送帶做勻減速運(yùn)動，當(dāng)速度減為零時，滑動的距離最遠(yuǎn)。1 C由動目匕th理信mgsM 0 mvB 2分2解得S M -vB 2m 1分 2 g物塊B在傳送帶上速度減為零后，受傳送帶給它的摩擦力，向左加速，若一直加速，則受力和位移相同時，物塊 B滑回水平面MN時的速度vB 4m/s ,高于傳送帶速度，說明 B滑回過程先加速到與傳送帶共速，后以2m/s的速度做勻速直線運(yùn)動。 1分物塊B滑回水平面MN勺速度vB v 2m/s 2分（3） （8分）彈射裝置將 A彈出后與B碰撞，設(shè)碰撞前 A的速度為vA ,碰撞后A、B共同的速度為V,根據(jù)動量守恒定律，mvA mvB 2mV2分12A B恰好滑出

16、平臺 Q端，由能量關(guān)系有 一2mV2 2mgL2分212設(shè)彈射裝置對A做功為W, W= -mvA22分 2由解得W=162 J2分考點(diǎn)：相對運(yùn)動動能定理動量守恒10.如圖所示，用氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動量守恒”實(shí)驗(yàn)中，完成如下操作步驟:ABA.調(diào)節(jié)天平，稱出兩個碰撞端分別貼有尼龍扣滑塊的質(zhì)量m1和m2.B.安裝好A、B光電門，使光電門之間的距離為50cm.導(dǎo)軌通氣后，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，使滑塊能夠作 運(yùn)動.C.在碰撞前，將一個質(zhì)量為 m2滑塊放在兩光電門中間，使它靜止，將另一個質(zhì)量為m1滑塊放在導(dǎo)軌的左端，向右輕推以下m1，記錄擋光片通過 A光電門的時間t1.D.兩滑塊相碰后，它們粘在一起向右運(yùn)動，記錄擋

17、光片通過 的時間t2.E.得到驗(yàn)證實(shí)3i的表達(dá)式 .mm1 m2【答案】勻速直線運(yùn)動小車經(jīng)過光電門的時間” -t1t2【解析】【詳解】為了讓物塊在水平方向上不受外力，因此當(dāng)導(dǎo)軌通氣后，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，使滑塊能夠作勻 速直線運(yùn)動；根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，題中通過光電門來測量速度，因此應(yīng)測量小車經(jīng)過光電門的時間設(shè)光電門的寬度為l ,則有：經(jīng)過光電門的速度為 V1-t1整體經(jīng)過光電門的速度為：V2 -t2由動量守恒定律可知，m1v1 (m1+m2) v2代入解得：m1 (m1 m2)。t1t211.在豎直平面內(nèi)有一個半圓形軌道ABC,半彳仝為R,如圖所示，A、C兩點(diǎn)的連線水平，B點(diǎn)為軌道最低點(diǎn).其中AB部分

18、是光滑的，BC部分是粗糙的.有一個質(zhì)量為m的乙物體靜止在B處，另一個質(zhì)量為 2m的甲物體從A點(diǎn)無初速度釋放，甲物體運(yùn)動到軌道最低點(diǎn)與 乙物體發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰撞后結(jié)合成一個整體，甲乙構(gòu)成的整體滑上BC軌道，最高運(yùn)動到 D點(diǎn)，OD與OB連線的夾角0 60o甲、乙兩物體可以看作質(zhì)點(diǎn)，重力加 速度為g,求：(1)甲物與乙物體碰撞過程中，甲物體受到的沖量.(2)甲物體與乙物體碰撞后的瞬間，甲乙構(gòu)成的整體對軌道最低點(diǎn)的壓力.(3)甲乙構(gòu)成的整體從 B運(yùn)動到D的過程中，摩擦力對其做的功.【答案】(1) 2mJ2gR,方向水平向右.(2)壓力大小為：mg,方向豎直向331-下.(3)Wf= - mg

19、R .【解析】【分析】(1)先研究甲物體從 A點(diǎn)下滑到B點(diǎn)的過程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律求出A剛下滑到B點(diǎn)時的速度，再由動量守恒定律求出碰撞后甲乙的共同速度，即可對甲，運(yùn)用動量定理求甲物與 乙物體碰撞過程中，甲物體受到的沖量.(2)甲物體與乙物體碰撞后的瞬間，對于甲乙構(gòu)成的整體，由牛頓第二定律求出軌道對整體 的支持力，再由牛頓第三定律求得整體對軌道最低點(diǎn)的壓力.(3)甲乙構(gòu)成的整體從 B運(yùn)動到D的過程中，運(yùn)用動量定理求摩擦力對其做的功.【詳解】1甲物體從A點(diǎn)下滑到B點(diǎn)的過程，1 2根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：2mgR 2mv；,2解得：v0. 2gR ,甲乙碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，取向左方向?yàn)檎鶕?jù)動量

20、守恒定律得：2mvom 2m mv ,解得：v 2揚(yáng)R,甲物與乙物體碰撞過程，對甲，由動量定理得：I甲2mv 2mv0? m j2gR ,方3向：水平向右；2甲物體與乙物體碰撞后的瞬間，對甲乙構(gòu)成的整體,2由牛頓第二定律得： F m 2mg m 2m R一 117斛得：F mg,根據(jù)牛頓第三定律，對軌道的壓力F F 一mg ,方向：豎直向下；3o123對整體，從B到D過程，由動能定理得：3mgR 1 cos60Wf 0 - 3mv21解得，摩擦力對整體做的功為：Wf-mgR ；6【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵按時間順序分析清楚物體的運(yùn)動情況，把握每個過程的物理規(guī)律，知道碰撞的基本規(guī)律是動量守恒定律 .

21、摩擦力是阻力，運(yùn)用動能定理是求變力做功常用的方法.12.如圖所示，裝置的左邊是足夠長的光滑水平臺面，一輕質(zhì)彈簧左端固定，右端連接著 質(zhì)量M=1kg的小物塊A.裝置的中間是水平傳送帶，它與左、右兩邊的臺面等高，并能平 滑對接.傳送帶始終以 v=1m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動，裝置的右邊是一光滑曲面，質(zhì)量m=0.5kg的小物塊B從其上距水平臺面高 h=0.8m處由靜止釋放.已知物塊B與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.35, l=1.0m.設(shè)物塊A、B間發(fā)生的是對心彈性碰撞，第一次碰撞前物塊A處于靜止?fàn)顟B(tài).取 g=10m/s2.(1)求物塊B與物塊A第一次碰撞前的速度大?。?2)物塊A、B間發(fā)生碰撞過程中，物塊 B受到的沖量；(3)通過計(jì)算說明物塊 B與物塊A第一次碰撞后能否運(yùn)動到右邊的曲面上？(4)如果物塊A、B每次碰撞后，彈簧恢復(fù)原長時都會立即被鎖定，而當(dāng)它們再次碰撞前鎖 定被解除，試求出物塊B第n次碰撞后的運(yùn)動速度大小.n 1【答案】(1)3m/s； (2)2kgm/s； (3)- l ,所以不能；(4) 173【解析】【分析】物塊B沿光滑曲面下滑到水平位置由機(jī)械能守恒列出等式，物塊B在傳送帶上滑動根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求解 ；物塊A、B第一次碰撞前后運(yùn)用動量守恒，能量守恒列出 等式求解；當(dāng)物塊B在傳送帶上向右運(yùn)動的速度為零時，將會沿傳送帶向左加速.可以判 斷，物塊B運(yùn)動到左邊