高考物理動量守恒定律試題經(jīng)典及解析3

高考物理動量守恒定律試題經(jīng)典及分析(1)高考物理動量守恒定律試題經(jīng)典及分析(1)高考物理動量守恒定律試題經(jīng)典及分析(1)高考物理動量守恒定律試題經(jīng)典及分析(1)一、高考物理精講專題動量守恒定律1．以下列圖，小明站在靜止在圓滑水平面上的小車上用力向右推靜止的木箱，木箱最后以速度v向右勻速運(yùn)動．已知木箱的質(zhì)量為m，人與車的總質(zhì)量為2m，木箱運(yùn)動一段時(shí)間后與豎直墻壁發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞，反彈回來后被小明接?。螅?1)推出木箱后小明和小車一起運(yùn)動的速度v1的大小；(2)小明接住木箱后三者一起運(yùn)動的速度v2的大?。敬鸢浮竣賤；②2v23【分析】試題分析：①取向左為正方向，由動量守恒定律有：0=2mv1-mv得v1v2②小明接木箱的過程中動量守恒，有mv+2mv1=（m+2m）v2解得v22v3考點(diǎn)：動量守恒定律2．在相互平行且足夠長的兩根水平圓滑的硬桿上，穿著三個(gè)半徑相同的剛性球A、B、C，三球的質(zhì)量分別為mABC=1kg、m=2kg、m=6kg，初狀態(tài)BC球之間連著一根輕質(zhì)彈簧并處于靜止，B、C連線與桿垂直并且彈簧恰巧處于原長狀態(tài)，A球以v0=9m/s的速度向左運(yùn)動，與同一桿上的B球發(fā)生完好非彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短），求：1）A球與B球碰撞中耗費(fèi)的機(jī)械能；2）在此后的運(yùn)動過程中彈簧的最大彈性勢能；3）在此后的運(yùn)動過程中B球的最小速度．【答案】（1）；（2）；（3）零．【分析】試題分析：（1）A、B發(fā)生完好非彈性碰撞，依照動量守恒定律有：碰后A、B的共同速度損失的機(jī)械能2）A、B、C系統(tǒng)所受合外力為零，動量守恒，機(jī)械能守恒，三者速度相同時(shí)，彈簧的彈性勢能最大依照動量守恒定律有：三者共同速度最大彈性勢能（3）三者第一次有共同速度時(shí)，彈簧處于伸長狀態(tài)，速，A、B的加速度沿桿向右，直到彈簧恢復(fù)原長，故

A、B在前，C在后．此后C向左加A、B連續(xù)向左減速，若能減速到零則再向右加速．彈簧第一次恢復(fù)原長時(shí)，取向左為正方向，依照動量守恒定律有：依照機(jī)械能守恒定律：此時(shí)A、B的速度，C的速度可知碰后A、B已由向左的共同速度減小到零后反向加速到向右的，故的最小速度為零．考點(diǎn)：動量守恒定律的應(yīng)用，彈性碰撞和完好非彈性碰撞．【名師點(diǎn)睛】A、B發(fā)生彈性碰撞，碰撞的過程中動量守恒、機(jī)械能守恒，結(jié)合動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律求出A球與B球碰撞中耗費(fèi)的機(jī)械能．當(dāng)B、C速度相等時(shí)，彈簧伸長量最大，彈性勢能最大，結(jié)合B、C在水平方向上動量守恒、能量守恒求出最大的彈性勢能．彈簧第一次恢復(fù)原長時(shí)，由系統(tǒng)的動量守恒和能量守恒結(jié)合解答

B3．以下列圖，一輛質(zhì)量M=3kg的小車A靜止在圓滑的水平面上，小車上有一質(zhì)量m=lkg的圓滑小球B，將一輕質(zhì)彈簧壓縮并鎖定，此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep=6J，小球與小車右壁距離為，清除鎖定，小球走開彈簧后與小車右壁的油灰阻截層碰撞并被粘住，求：①小球走開彈簧時(shí)的速度大小；②在整個(gè)過程中，小車搬動的距離?！敬鸢浮浚?）3m/s（2）【分析】試題分析：（1）除鎖定后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)動能，依照動量守恒和能量守恒列出等式得mv1-Mv2=0EP1mv121Mv2222代入數(shù)據(jù)解得：v1=3m/sv2=1m/s（2）依照動量守恒和各自位移關(guān)系得mx1Mx2，x1+x2=Ltt代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：x2L4考點(diǎn)：動量守恒定律；能量守恒定律.4．一質(zhì)量為的子彈以某一初速度水平射入置于圓滑水平面上的木塊并留在其中，與木塊用一根彈性優(yōu)異的輕質(zhì)彈簧連在一起，開始彈簧處于原長，以下列圖．已知彈簧被壓縮剎時(shí)的速度，木塊、的質(zhì)量均為．求：?子彈射入木塊時(shí)的速度；?彈簧被壓縮到最短時(shí)彈簧的彈性勢能．【答案】Mm2ab2(Mm)(2Mm)【分析】試題分析：（1）普朗克為了對于當(dāng)時(shí)經(jīng)典物理無法講解的“紫外災(zāi)禍”進(jìn)行講解，第一次提出了能量量子化理論，A正確；愛因斯坦經(jīng)過光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說，B正確；盧瑟福經(jīng)過對粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故正確；貝克勒爾經(jīng)過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子，D錯(cuò)；德布羅意英勇提出假設(shè)，認(rèn)為實(shí)物粒子也擁有顛簸性，E錯(cuò)．(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?yàn)檎较颍蓜恿渴睾愣傻茫航獾茫海畯椈蓧嚎s最短時(shí)，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，以木塊的初速度方向?yàn)檎较?，由動量守恒定律得：解得：由機(jī)械能守恒定律可知：．考點(diǎn)：本題觀察了物理學(xué)史和動量守恒定律5．如圖，質(zhì)量分別為

、的兩個(gè)小球

A、B靜止在地面上方，

B球距地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方．先將B球釋放，經(jīng)過一段時(shí)間后再將A球釋放．下落t=0.3s時(shí)，恰巧與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后剎時(shí)

當(dāng)A球A球的速度恰為零．已知

，重力加速度大小為

，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失．i）B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度；ii）P點(diǎn)距離地面的高度．【答案】vB4m/shp【分析】試題分析：（i）B球總地面上方靜止釋放后只有重力做功，依照動能定理有mBgh1mBvB22可得B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度vB2gh4m/s（ii）A球下落過程，依照自由落體運(yùn)動可得A球的速度vAgt3m/s設(shè)B球的速度為vB'，則有碰撞過程動量守恒mAvAmBvB'mBvB''碰撞過程沒有動能損失則有1212122mAvA2mBvB'2mBvB''解得vB'1m/s，vB''2m/s小球B與地面碰撞后依照沒有動能損失因此B走開地面上拋時(shí)速度v0vB4m/s因此P點(diǎn)的高度hpv02vB'22g0.75m考點(diǎn)：動量守恒定律能量守恒6．如圖，一質(zhì)量為

M的物塊靜止在桌面邊緣，桌面離水平川面的高度為

h.一質(zhì)量為

m的子彈以水平速度v0射入物塊后，以水平速度

v0/2射出.重力加速度為

g.求：1）此過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；2）此后物塊落地址離桌面邊緣的水平距離．1m2mv0h【答案】(1)E3mv0(2)s2g8MM【分析】【分析】【詳解】試題分析：（1）設(shè)子彈穿過物塊后物塊的速度為V，由動量守恒得mv0=m+MV①解得②系統(tǒng)的機(jī)械能損失為E=③由②③式得E=

④（2）設(shè)物塊下落到地面所需時(shí)間為

t，落地址距桌面邊緣的水平距離為

s,則⑤s=Vt

⑥由②⑤⑥S=

得⑦考點(diǎn)：動量守恒定律；機(jī)械能守恒定律．議論：本題采用程序法準(zhǔn)時(shí)間序次進(jìn)行分析辦理，是動量守恒定律與平拋運(yùn)動簡單的綜合，比較簡單．7．勻強(qiáng)電場的方向沿x軸正向，電場強(qiáng)度E隨x的分布以下列圖．圖中E0和d均為已知量．將帶正電的質(zhì)點(diǎn)A在O點(diǎn)由能止釋放．A走開電場足夠遠(yuǎn)后，再將另一帶正電的質(zhì)點(diǎn)B放在O點(diǎn)也由靜止釋放，當(dāng)B在電場中運(yùn)動時(shí)，A、B間的相互作用力及相互作用能均為零；B走開電場后，A、B間的相作用視為靜電作用．已知A的電荷量為Q，A和B的質(zhì)量分別為m和．不計(jì)重力．（1）求A在電場中的運(yùn)動時(shí)間t，（2）若B的電荷量q=Q，求兩質(zhì)點(diǎn)相互作用能的最大值Epm（3）為使B走開電場后不改變運(yùn)動方向，求B所帶電荷量的最大值qm【答案】（1）（2）1QE0d（3）Q45【分析】【分析】【詳解】解：（1）由牛頓第二定律得，A在電場中的加速度a==A在電場中做勻變速直線運(yùn)動，由d=a得運(yùn)動時(shí)間t==（2）設(shè)A、B走開電場時(shí)的速度分別為vA0、vB0，由動能定理得QE0d=mqE0d=A、B相互作用過程中，動量和能量守恒．A、B相互作用為斥力，A受力與其運(yùn)動方向相同，B受的力與其運(yùn)動方向相反，相互作用力對A做正功，對B做負(fù)功．A、B湊近的過程中，B的行程大于A的行程，由于作用力大小相等，作用力對B做功的絕對值大于對A做功的絕對值，因此相互作用力做功之和為負(fù)，相互作用能增加．因此，當(dāng)A、B最湊近時(shí)相互作用能最大，此時(shí)兩者速度相同，設(shè)為v，，由動量守恒定律得：（m+）v，=mvA0+vB0由能量守恒定律得：EPm=(m+)—）且q=Q1解得相互作用能的最大值EPm=QE0d45（3）A、B在x>d區(qū)間的運(yùn)動，在初始狀態(tài)和末態(tài)均無相互作用依照動量守恒定律得：mvA+vB=mvA0+vB0依照能量守恒定律得：m+=m+解得：vB=-+由于B不改變運(yùn)動方向，因此vB=-+≥0解得：q≤Q則B所帶電荷量的最大值為：qm=Q8．一輕質(zhì)彈簧一端連著靜止的物體B，放在圓滑的水平面上，靜止的物體A被水平速度為v0的子彈射中并且嵌入其中，隨后一起向右運(yùn)動壓縮彈簧，已知物體A的質(zhì)量是物體B的質(zhì)量的

3，子彈的質(zhì)量是物體

B的質(zhì)量的

1，求：4

4(1)物體A被擊中后的速度大小；(2)彈簧壓縮到最短時(shí)B的速度大小?！敬鸢浮?1)v11v0；(2)v1v048【分析】【分析】【詳解】(1)設(shè)子彈射入A后，A與子彈的共同速度為v1，由動量守恒定律可得113mv0(mm)v1444解得v11v04(2)當(dāng)AB速度相等時(shí)，彈簧的壓縮量最大，設(shè)此時(shí)A、B的共同速度為v，取向右為正方向，對子彈、A、B組成的系統(tǒng)，由動量守恒定律可得113mv0(mmm)v444解得v1v089．盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)為：。已知氮核質(zhì)量為mN，氧核的質(zhì)量為mO=17.00454u，氦核質(zhì)量mHe，質(zhì)子（氫核）質(zhì)量為mp=1.00815u。（已知：1uc2=931MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）求：（1）這一核反應(yīng)是吸取能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？（2）若入射氦核以7v0=3×10m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核。反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動，且速度大小之比為1:50。求氧核的速度大小?！敬鸢浮浚?）吸取能量，61.20MeV；（2）1.8×10m/s【分析】1）這一核反應(yīng)中，質(zhì)量損失：△m=mN+mHe-mO-mp=14.00753+4.00387-17.00454-1.00815=-由質(zhì)能方程，則有△E=△mc2×故這一核反應(yīng)是吸取能量的反應(yīng)，吸取的能量為1.20MeV（2）依照動量守恒定律，則有：mHev0=mHvH+mOvO又：vO：vH=1：50×6解得：vO10m/s10．以下列圖，一質(zhì)量m1=0.45kg的平頂小車靜止在圓滑的水平軌道上．車頂右端放一質(zhì)量m2=0.4kg的小物體，小物體可視為質(zhì)點(diǎn)．現(xiàn)有一質(zhì)量m0=0.05kg的子彈以水平速度v0=100m/s射中小車左端，并留在車中，已知子彈與車相互作用時(shí)間極短，小物體與車間的動摩擦因數(shù)為μ，最后小物體以5m/s的速度走開小車．g取10m/s2．求：1）子彈從射入小車到相對小車靜止的過程中對小車的沖量大?。?）小車的長度．【答案】（1）4.5Ns（2）【分析】①子彈進(jìn)入小車的過程中，子彈與小車組成的系統(tǒng)動量守恒，有：m0vo(m0m1)v1，可解得v110m/s；對子彈由動量定理有：Imv1mv0，s(或kgm/s)；②三物體組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律有：(m0m1)v1(m0m1)v2m2v；設(shè)小車長為L，由能量守恒有：m2gL1(m0m1)v121(m0m1)v221m2v2222聯(lián)立并代入數(shù)值得L＝5.5m；點(diǎn)睛：子彈擊中小車過程子彈與小車組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律可以求出小車的速度，依照動量定理可求子彈對小車的沖量；對子彈、物塊、小車組成的系統(tǒng)動量守恒，對系統(tǒng)應(yīng)用動量守恒定律與能量守恒定律可以求出小車的長度．11．以下列圖，一圓滑弧形軌道尾端與一個(gè)半徑為R的豎直圓滑圓軌道圓滑連接，兩輛質(zhì)量均為m的相同小車（大小可忽略），中間夾住一輕彈簧后連接在一起（輕彈簧尺寸忽略不計(jì)），兩車從圓滑弧形軌道上的某一高度由靜止滑下，當(dāng)兩車剛滑入圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)連接兩車的掛鉤突然斷開，彈簧剎時(shí)將兩車彈開，其中后車恰巧停下，前車沿圓環(huán)軌道運(yùn)動恰能高出圓弧軌道最高點(diǎn)．求：（1）前車被彈出時(shí)的速度v1；（2）前車被彈出的過程中彈簧釋放的彈性勢能Ep；（3）兩車從靜止下滑處到最低點(diǎn)的高度差h．【答案】（1）v15Rg（2）55mgR（3）hR48【分析】試題分析：（1）前車沿圓環(huán)軌道運(yùn)動恰能高出圓弧軌道最高點(diǎn)，依照牛頓第二定律求出最高點(diǎn)速度，依照機(jī)械能守恒列出等式求解（2）由動量守恒定律求出兩車分別前速度，依照系統(tǒng)機(jī)械能守恒求解（3）兩車從h高處運(yùn)動到最低處機(jī)械能守恒列出等式求解．（1）設(shè)前車在最高點(diǎn)速度為v2，依題意有mgmv22①R設(shè)前車在最低地址與后車分別后速度為v1，依照機(jī)械能守恒得1mv22mg2R1mv12②22由①②得：v15Rg（2）設(shè)兩車分別前速度為v0，由動量守恒定律得2mv0mv1設(shè)分別前彈簧彈性勢能EP，依照系統(tǒng)機(jī)械能守恒得：EP1mv1212m025mgR224（3）兩車從h高處運(yùn)動到最低處過程中，由機(jī)械能守恒定律得：2mgh12mv0225解得：hR812．以下列圖，小球

A質(zhì)量為

m，系在細(xì)線的一端，線的另一端固定在

O點(diǎn)，O點(diǎn)到水平面的距離為

h．物塊

B質(zhì)量是小球的

5倍，置于粗糙的水平面上且位于

O點(diǎn)正下方，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ．現(xiàn)拉動小球使線水平挺直，小球由靜止開始釋放，運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)，反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為h．小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求碰撞過程物塊獲得的沖16量及物塊在地面上滑行的距離．h【答案】16【分析】【分析】對小球下落過程由機(jī)械能守恒定律可求得小球與物塊碰撞前的速度；對小球由機(jī)械能守恒可求得反彈的速度，再由動量守恒定律可求得物塊的速度；對物塊的碰撞過程依照動量定理列式求解獲得的沖量；對物塊滑行過程由動能定理可求得其滑行的距離．【詳解】小球的質(zhì)量為m,設(shè)運(yùn)動到最低點(diǎn)與物塊相撞前的速度大小為v1,取小球運(yùn)