高中物理動量守恒定律試題(有答案和解析)

1、高中物理動量守恒定律試題(有答案和解析)一、高考物理精講專題動量守恒定律1.如圖所示，質(zhì)量為 M=1kg上表面為一段圓弧的大滑塊放在水平面上，圓弧面的最底端剛好與水平面相切于水平面上的B點，B點左側(cè)水平面粗糙、右側(cè)水平面光滑，質(zhì)量為m=0.5kg的小物塊放在水平而上的 A點，現(xiàn)給小物塊一個向右的水平初速度vo=4m/s ,小物塊剛好能滑到圓弧面上最高點C點，已知圓弧所對的圓心角為53。，A、B兩點間的距離為L=1m,小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為=0.2重力加速度為g=10m/s2.求： (1)圓弧所對圓的半徑 R;vo=4m/s的初速度向右運動，則小物(2)若AB間水平面光滑，將大滑塊固定，

2、小物塊仍以塊從C點拋出后，經(jīng)多長時間落地 ？25根據(jù)動能定理得小物塊在 B點時的速度大小；物塊從B點滑到圓弧面上最高點 C點的過程，小物塊與大滑塊組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，根據(jù)動量守恒和系統(tǒng)機械能守恒求出圓弧所對圓的半徑；，根據(jù)機械能守恒求出物塊沖上圓弧面的速度，物塊從C拋出后，根據(jù)運動的合成與分解求落地時間；【詳解】1cle解：(1)設(shè)小物塊在B點時的速度大小為 必，根據(jù)動能定理得：mgL -mv2 -mv222設(shè)小物塊在B點時的速度大小為 v2,物塊從B點滑到圓弧面上最高點 C點的過程，小物塊與大滑塊組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，根據(jù)動量守恒則有：mv1 (m M )v21 2120根據(jù)系

3、統(tǒng)機械能寸恒有：一mv1 (m M )v2 mg(R Rcos53 )2 2聯(lián)立解得：R 1m(2)若整個水平面光滑，物塊以 v0的速度沖上圓弧面，根據(jù)機械能守恒有：1 mv21 mv2 mg(R Rcos530)2 2解得：v3 2、. 2m/s物塊從C拋出后，在豎直方向的分速度為：vy v3 sin 53 V2m/ s這時離體面的高度為：h R Rcos53 0.4mhVyt解得：t1 .22 gt4 2. 82s252.如圖，足夠大的光滑水平面上固定著一豎直擋板，擋板前L處靜止著質(zhì)量 mi=1kg的小球A,質(zhì)量m2=2kg的小球B以速度vo運動，與小球 A正碰.兩小球可看作質(zhì)點，小球與

4、小球及小球與擋板的碰撞時間忽略不計，且碰撞中均沒有機械能損失.求(1)第1次碰撞后兩小球的速度；(2)兩小球第2次碰撞與第1次碰撞之間的時間；(3)兩小球發(fā)生第3次碰撞時的位置與擋板的距離.41 6L【答案】(1)-Vo Vo萬向均與Vo相同(2) (3)9L335vo【解析】【分析】(1)第一次發(fā)生碰撞，動量守恒，機械能守恒；(2)小球A與擋板碰后反彈，發(fā)生第2次碰撞，分析好位移關(guān)系即可求解；(3)第2次碰撞過程中，動量守恒，機械能守恒，從而找出第三次碰撞前的初始條件，分析第2次碰后的速度關(guān)系，位移關(guān)系即可求解.【詳解】(1)設(shè)第1次碰撞后小球 A的速度為，小球B的速度為v2 ,根據(jù)動量守恒

5、定律和機械能守恒定律：m2 V0 m1V1 m2V2121212二 m2Vo二 m1V11 m2V2222m2m1Vom,m22m2 一整理得：V1V0 , V2m1m2解得V)4-Vo, V231- Vo,萬向均與Vo相同. 3(2)設(shè)經(jīng)過時間t兩小球發(fā)生第2次碰撞，小球 A、B的路程分別為 小、X2,則有X1 V|t , X2 V2t由幾何關(guān)系知：x1 x2 2L,6L整理得：t 一5Vo3(3)兩小球第2次碰撞時的位置與擋板的距離：x L x2 - L54以向左為正萬向，第 2次碰刖A的速度vA -v0 , B的速度為vB31，一一一v0,如圖所本.3斤.11板設(shè)碰后A的速度為vA ,

6、B的速度為vB .根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律，有mWm2 vBmivAm2vB，12121212m1vAm2 vBm1vA一 m2vB2222整理得：vA(m1 m2)vA 2 m2vBvB(m2 mi)vB 2mivAmim2mim2解得：vA8-v0 , vB9設(shè)第2次碰后經(jīng)過時間t79v0發(fā)生第3次碰撞,碰撞時的位置與擋板相距X X vBt，x x整理得：X 9L3.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MN的半徑為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面光滑，小車的左端緊貼平臺的右端.從 再滑上小車，物體 A滑上小車后若與物體

7、平臺水平軌道和小車上表面的動摩擦因數(shù)都為 等.物體A、B和小車C的質(zhì)量均為1kg,M點由靜止釋放的物體C上，B與小車的接觸A滑至軌道最右端P點后B相碰必粘在一起，它們間無豎直作用力.A與0.4,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相取 g=10m/s2.求物體A進入N點前瞬間對軌道的壓力大?。?2)物體A在NP上運動的時間？(3)物體A最終離小車左端的距離為多少？【答案】(1)物體A進入N點前瞬間對軌道的壓力大小為30N ;(2)物體A在NP上運動的時間為 0.5s(3)物體A最終離小車左端的距離為33m16【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，由牛

8、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在平臺上運動過程中(imAg=mAa 2 L-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 vi= vN-at=6m/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= mAvi小車最終速度 V2=3m/s此過程中A相對小車的位移為 Li,則_.1 _ 2 129 _mgL1 mv1 一 2mv2 解得：Li=m 224物體A與小車勻速

9、運動直到 A碰到物體B, A, B相互作用的過程中動量守恒：(mA+ mB)v3= mAv2此后A, B組成的系統(tǒng)與小車發(fā)生相互作用，動量守恒，且達到共同速度v4(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 mv2一 2mv3 3mv4 解得： 匕=一m2221633物體A取終離小車左漏的距離為 x=L|-L2=-m16考點：牛頓第二定律；動量守恒定律；能量守恒定律4. 一質(zhì)量為潞的子彈以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木塊d并留在其中，A與木塊與用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，開始彈簧處于原長，如圖所示.已

10、知彈簧被壓縮瞬間a的速度,木塊且、力的質(zhì)量均為?子彈射入木塊X時的速度；?彈簧被壓縮到最短時彈簧的彈性勢能.2Mm a【答案】 b= a b2(M m)(2M m)試題分析：(1)普朗克為了對于當時經(jīng)典物理無法解釋的 紫外災難”進行解釋，第一次提 出了能量量子化理論， A正確；愛因斯坦通過光電效應現(xiàn)象，提出了光子說， B正確；盧瑟福通過對江粒子散射實驗的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故正確；貝克勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)原子核有復雜的結(jié)構(gòu)，但沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子，D錯；德布羅意大膽提出假設(shè)，認為實物粒子也具有波動性，E錯.(2)1以子彈與木塊 A組成的系統(tǒng)為研究對象，以子彈的初速度方向為

11、正方向，由動量守恒定律得：泗飛- 解得：氣= .2彈簧壓縮最短時，兩木塊速度相等，以兩木塊與子彈組成的系統(tǒng)為研究對象，以木塊 X的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：(2M + m)V解得：由機械能守恒定律可知：與X .中卜；_一期卜曰=弋: T222(J/ + 謝)考點：本題考查了物理學史和動量守恒定律5 .冰球運動員甲的質(zhì)量為 80.0kg。當他以5.0m/s的速度向前運動時，與另一質(zhì)量為 100kg、速度為3.0m/s的迎面而來的運動員乙相撞。碰后甲恰好靜止。假設(shè)碰撞時間極 短，求：(1)碰后乙的速度的大?。?2)碰撞中總動能的損失?！敬鸢浮?1) 1.0m/s (2) 1400J【解

12、析】試題分析：(1)設(shè)運動員甲、乙的質(zhì)量分別為m、M,碰前速度大小分別為 v、V,碰后mv-MV=M V MV 2+E乙的速度大小為 V,規(guī)定甲的運動方向為正方向，由動量守恒定律有: 代入數(shù)據(jù)解得：V = 1 0m/s1mv/ MV2 =1(2)設(shè)碰撞過程中總機械能的損失為,應有：？聯(lián)立 式，代入數(shù)據(jù)得： E=1400J考點：動量守恒定律；能量守恒定律6 .如圖所示，靜置于水平地面的三輛手推車沿一直線排列，質(zhì)量均為m人在極端的時間內(nèi)給第一輛車一水平?jīng)_量使其運動，當車運動了距離L時與第二輛車相碰，兩車以共同速度繼續(xù)運動了距離 L時與第三車相碰，三車以共同速度又運動了距離L時停止。車運動時受到的摩

13、擦阻力恒為車所受重力的k倍，重力加速度為g,若車與車之間僅在碰撞時發(fā)生相互作用，碰撞時間很短，忽略空氣阻力，求：(1)整個過程中摩擦阻力所做的總功；(2)人給第一輛車水平?jīng)_量的大??；(3)第一次與第二次碰撞系統(tǒng)功能損失之比?！敬鸢浮? .im 號網(wǎng)圖業(yè)myM值+協(xié)也噫*1-嫡汽修胭通增溺 fi的卡T MU (小* %；、田丁, F%F ； J till，： f h . * 0 = Im 7kgl5 :42這虛中不統(tǒng)藝作排支分別為&； Si a% 芝：二F. 11 *噌式=x&m 界 L二七=K/3【解析】略(填正確答案7 . (1) (5分)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是 標號。選對I個

14、得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0 分）。A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量8 . 一重原子核衰變成“粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的 結(jié)合能c.葩原子核（155 Cs）的結(jié)合能小于鉛原子核（282 Pb）的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定E.自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應的能量大于該原子核的結(jié)合能（2） （ 10分）如圖，光滑水平直軌道上有三個質(zhì)童均為m的物塊A、 B Co B的左側(cè)固定一輕彈簧（彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)最不計）.設(shè)A以速度v。朝B運動，壓縮彈簧；當速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起

15、，然后繼續(xù)運動。假設(shè)B和C碰撞過程時間極短。求從A開始壓縮彈簧直至與彈黃分離的過程中，（i ）整個系統(tǒng)損失的機械能；（ii）彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能?！敬鸢浮浚?） ABC匚 132（2） EP mv0 48【解析】（1）原子核的結(jié)合能等于核子結(jié)合成原子核所釋放的能量，也等于將原子核分解成核子所需要的最小能量，A正確；重核的比結(jié)合能比中等核小，因此重核衰變時釋放能量，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小球原來重核的結(jié)合能，B項正確；原子核的結(jié)合能是該原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的乘積，雖然金色原子核（155 cs）的比結(jié)合能稍大于鉛原子核（208 Pb）的比結(jié)合能，但的原子核（133 Cs ）的核子數(shù)比鉛原

16、子核（282 Pb）的核子數(shù)少得多，因此其 結(jié)合能小，C項正確；比結(jié)合能越大，要將原子核分解成核子平均需要的能量越大，因此 原子核越穩(wěn)定，D錯；自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應的能最等于該原子核的 結(jié)合能，E錯。中等難度。（2） （i）從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度vi時，對A B與彈簧組成的系統(tǒng)，由動 量守恒定律得 mv 0 2mv1E。對此時B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后的瞬時速度為V2 ,損失的機械能為R C組成的系統(tǒng)，由動量守恒和能量守恒定律得mv1 2mv21mv2E 1(2m)v；22聯(lián)立式得 e - mv216（ii）由式可知 V2 v1, A將繼續(xù)壓縮彈簧，直至 A

17、 B C三者速度相同，設(shè)此速度為V3 ,此時彈簧被壓縮土取:短，其彈性勢能為Epo由動量守恒和能量守恒定律得mv0 3m v31 212mv0 EP(3m)v32 2聯(lián)立式得EP gmv248【考點定位】(1)原子核(2)動量守恒定律8 .物理當彳35(1)天然放射性元素239 _94PU經(jīng)過次a盤變和 次3盤變，取后變成鉛的同位素。(填入鉛的三種同位素 206 Pb、282Pb、282Pb中的一種)(2)某同學利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律.圖中兩擺擺長相同，懸掛于同度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為 1 ：2.當兩擺均處于自由靜止狀態(tài)時，其側(cè)面剛好 接觸.向右上方拉動 B球使其擺線伸直

18、并與豎直方向成45。角，然后將其由靜止釋放.結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角成30。.若本實驗允許的最大誤差為 土疑，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？207【答案】(1) 8, 4,82Pb； (2)【解析】【詳解】(1)設(shè)發(fā)生了 x次“衰變和y次3衰變, 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，2x-y+82=94,239=207+4x;由數(shù)學知識可知， x=8, y=4.(2)設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為 mA、若是鉛的同位素206,或208,不滿足兩數(shù)守恒, 因此最后變成鉛的同位素是282 PbmB ,擺長為l, B球的初始高度為h1,碰撞前B球的速度為vb.在不考慮擺線質(zhì)量的情況下,根據(jù)題

19、意及機械能守恒定律得hil(1 cos45)2-mB vB 2mBghi 設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為Pl、P2.有Pl = mBvB 聯(lián)立式得同理可得聯(lián)立式得代人已知條件得由此可以推出P mB J2gl (1 cos45 )F2 (mA mB)，2gl(1 cos30 )F2mA mB 1 cos30 J 6P1mB 1 cos452-P21.03 P 4%D所以，此實驗在規(guī)定的范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律.9.如圖所示，光滑水平面上依次放置兩個質(zhì)量均為m的小物塊A和C以及光滑曲面劈B, B的質(zhì)量為M=3m,劈B的曲面下端與水平面相切，且劈 B足夠高，現(xiàn)讓小物塊 C以水 平速度vo向右

20、運動，與 A發(fā)生彈性碰撞，碰撞后小物塊 A又滑上劈B,求物塊A在B上能8g【解析】試題分析：選取A、C系統(tǒng)碰撞過程動量守恒，機械能守恒，應用動量守恒定律與機械能 守恒定律求出A的速度；A、B系統(tǒng)在水平方向動量守恒，由動量守恒定律與機械能守恒定 律可以解題.小物塊C與A發(fā)生彈性碰撞，由動量守恒得： mv)= mv+ mv 1 C 11 1 c由機械能寸恒th律得：一mv0 mvC mvA222聯(lián)立以上解得：Vc= 0 , Va= V0設(shè)小物塊A在劈B上達到的最大高度為 h,此時小物塊 A和B的共同速度大小為v,對小物塊A與B組成的系統(tǒng)，1 010由機械能寸恒得：一 mvA mgh m M v2

21、2水平方向動量守恒 mvA m M v3V2聯(lián)立以上解得：h 3v08g點睛：本題主要考查了物塊的碰撞問題，首先要分析清楚物體運動過程是正確解題的關(guān)鍵，應用動量守恒定律與機械能守恒定律可以解題.要注意 A、B系統(tǒng)水平方向動量守 恒，系統(tǒng)整體動量不守恒.10.如圖所示，木塊 m2靜止在高h=0. 45 m的水平桌面的最右端，木塊m靜止在距m2左側(cè)so=6. 25 m處.現(xiàn)木塊 m在水平拉力F作用下由靜止開始沿水平桌面向右運動，與 m 2 碰前瞬間撤去F, m和m2發(fā)生彈性正碰.碰后 ml落在水平地面上，落點距桌面右端水平 距離s=l . 2 m.已知m=0. 2 kg , m2 =0 . 3 k

22、g , m與桌面的動摩擦因素為 0. 2.(兩個 木塊都可以視為質(zhì)點，g=10 m/s2)求：叫 |一|_v LI|小(1)碰后瞬間口的速度是多少？(2) m碰撞前后的速度分別是多少？(3)水平拉力F的大?。俊敬鸢浮?1) 4m/s (2) 5m/s ; -1m/s (3) 0. 8N【解析】 試題分析：(1)已做平拋運動，則：h= gt2;2s=v2t ；解得 v2=4m/s(2)碰撞過程動量和能量守恒：mv=mv1+mv21 mv2=1 mv12+1 mW222 22代入數(shù)據(jù)解得：v=5m/s v 1=-1m/s3 3) m碰前：v2=2asFm1gm1a代入數(shù)據(jù)解得：F=0. 8N考點：

23、動量守恒定律；能量守恒定律；牛頓第二定律的應用【名師點睛】此題關(guān)鍵是搞清兩個物體的運動特征，分清物理過程；用動量守恒定律和能量守恒定律結(jié)合牛頓定律列出方程求解.11.如圖所示，內(nèi)壁粗糙、半徑R= 0.4 m的四分之一圓弧軌道 AB在最低點B與光滑水平軌道BC相切。質(zhì)量 m2 = 0.2 kg的小球b左端連接一輕質(zhì)彈簧，靜止在光滑水平軌道上,另一質(zhì)量mi=0.2 kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放，運動到圓弧軌道最低點B時對g= 10 m/s2。求:軌道的壓力為小球 a重力的2倍，忽略空氣阻力，重力加速度(1)小球a由A點運動到B點的過程中，摩擦力做功Wf；(2)小球a通過彈簧與小球b相互作用

24、的過程中，彈簧的最大彈性勢能Ep;(3)小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中，彈簧對小球 b的沖量I?！敬鸢浮?1)產(chǎn).=。二-| (2) Ep=0.2J (3) I=0.4N?s【解析】II：(1)小球由靜止釋放到最低點B的過程中，據(jù)動能定理得一vl卜 N -陽9 = mt小球在最低點B時：據(jù)題意可知出=聯(lián)立可得嗎(2)小球a與小球b把彈簧壓到最短時，彈性勢能最大，二者速度相同，此過程中由動量守恒定律得：;II-/ I.=式陽 + mrfvi + Ep由機械能守恒定律得22彈簧的最大彈性勢能 Ep=0.4Jmiui - mivj + m上小球a與小球b通過彈簧相互作用的整個過程中，a球最終速度為 巴 b求最終速度為1112ml虱-2ml而 +由動量守恒定律由能量守恒定律：根據(jù)動量定理有：得小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小為I=0.8N s12.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兩點的連線水平，B點為軌道最低點.其中AB部分是光滑的，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點無初速度釋放，甲物體運動到軌道最低點與乙物體發(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