物理試卷分類匯編物理動量守恒定律(及答案)

物理試卷分類匯編物理動量守恒定律(及答案)一、高考物理精講專題動量守恒定律1．如圖甲所示，物塊A、B的質量分別是

mA=4.0kg和mB=3.0kg．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=4s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圖象如圖乙所示．求：①物塊C的質量？②B離開墻后的運動過程中彈簧具有的最大彈性勢能EP？【答案】（1）2kg（2）9J【解析】試題分析：①由圖知，C與A碰前速度為v1＝9m/s，碰后速度為v2＝3m/s，C與A碰撞過程動量守恒．mcv1＝（mA＋mC）v2即mc＝2kg②12s時B離開墻壁，之后A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)動量和機械能守恒，且當A、C與B的速度相等時，彈簧彈性勢能最大（mA＋mC）v3＝（mA＋mB＋mC）v4得Ep＝9J考點：考查了動量守恒定律，機械能守恒定律的應用【名師點睛】分析清楚物體的運動過程、正確選擇研究對象是正確解題的關鍵，應用動量守恒定律、能量守恒定律、動量定理即可正確解題．2．一質量為的子彈以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木塊并留在其中，與木塊用一根彈性良好的輕質彈簧連在一起，開始彈簧處于原長，如圖所示．已知彈簧被壓縮瞬間的速度，木塊、的質量均為．求：?子彈射入木塊時的速度；?彈簧被壓縮到最短時彈簧的彈性勢能．【答案】b【解析】試題分析：（1）普朗克為了對于當時經典物理無法解釋的“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象，提出了光子說，B正確；盧瑟福通過對粒子散射實驗的研究，提出了原子的核式結構模型，故正確；貝克勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現原子核有復雜的結構，但沒有發(fā)現質子和中子，D錯；德布羅意大膽提出假設，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正方向，由動量守恒定律得：解得：．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，以木塊的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：解得：由機械能守恒定律可知：．考點：本題考查了物理學史和動量守恒定律3．如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上．某時刻小孩將冰塊以相對冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h="0.3"m（h小于斜面體的高度）．已知小孩與滑板的總質量為m1="30"kg，冰塊的質量為m2="10"kg，小孩與滑板始終無相對運動．取重力加速度的大小g="10"m/s2．（i）求斜面體的質量；（ii）通過計算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？【答案】（i）20kg（ii）不能【解析】試題分析：①設斜面質量為M，冰塊和斜面的系統(tǒng)，水平方向動量守恒：系統(tǒng)機械能守恒：解得：②人推冰塊的過程：,得（向右）冰塊與斜面的系統(tǒng)：解得：（向右）因，且冰塊處于小孩的后方，則冰塊不能追上小孩．考點：動量守恒定律、機械能守恒定律．4．光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C，質量分別為、，開始時B、C均靜止，A以初速度向右運動，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?。敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻吭OA與B碰撞后，A的速度為，B與C碰撞前B的速度為，B與C碰撞后粘在一起的速度為，由動量守恒定律得：對A、B木塊：對B、C木塊：由A與B間的距離保持不變可知聯立代入數據得：．5．用放射源釙的α射線轟擊鈹時，能發(fā)射出一種穿透力極強的中性射線，這就是所謂鈹“輻射”．1932年，查德威克用鈹“輻射”分別照射（轟擊）氫和氨（它們可視為處于靜止狀態(tài)）．測得照射后沿鈹“輻射”方向高速運動的氨核和氦核的質量之比為7：0．查德威克假設鈹“輻射”是由一種質量不為零的中性粒子構成的，從而通過上述實驗在歷史上首次發(fā)現了中子．假設鈹“輻射”中的中性粒子與氫或氦發(fā)生彈性正碰，試在不考慮相對論效應的條件下計算構成鈹“輻射”的中性粒子的質量．（質量用原子質量單位u表示，1u等于1個12C原子質量的十二分之一．取氫核和氦核的質量分別為1.0u和14u．）【答案】m＝1.2u【解析】設構成鈹“副射”的中性粒子的質量和速度分別為m和v，氫核的質量為mH．構成鈹“輻射”的中性粒子與氫核發(fā)生彈性正碰，碰后兩粒子的速度分別為v′和vH′．由動量守恒與能量守恒定律得mv＝mv′＋mHvH′①mv2＝mv′2＋mHvH′2②解得vH′＝③同理，對于質量為mN的氮核，其碰后速度為VN′＝④由③④式可得m＝⑤根據題意可知vH′＝7.0vN′⑥將上式與題給數據代入⑤式得m＝1.2u⑦6．氡是一種放射性氣體，主要來源于不合格的水泥、墻磚、石材等建筑材料．呼吸時氡氣會隨氣體進入肺臟，氡衰變時放出射線，這種射線像小“炸彈”一樣轟擊肺細胞，使肺細胞受損，從而引發(fā)肺癌、白血病等．若有一靜止的氡核發(fā)生衰變，放出一個速度為、質量為m的粒子和一個質量為M的反沖核釙此過程動量守恒，若氡核發(fā)生衰變時，釋放的能量全部轉化為粒子和釙核的動能。（1）寫衰變方程；（2）求出反沖核釙的速度；計算結果用題中字母表示（3）求出這一衰變過程中的質量虧損。計算結果用題中字母表示【答案】（1）；（2），負號表示方向與離子速度方向相反；（3）【解析】【分析】【詳解】（1）由質量數和核電荷數守恒定律可知，核反應方程式為（2）核反應過程動量守恒，以離子的速度方向為正方向由動量守恒定律得解得，負號表示方向與離子速度方向相反（3）衰變過程產生的能量由愛因斯坦質能方程得解得7．盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現質子。發(fā)現質子的核反應為：。已知氮核質量為mN=14.00753u，氧核的質量為mO=17.00454u，氦核質量mHe=4.00387u，質子（氫核）質量為mp=1.00815u。（已知：1uc2=931MeV，結果保留2位有效數字）求：（1）這一核反應是吸收能量還是放出能量的反應？相應的能量變化為多少？（2）若入射氦核以v0=3×107m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核。反應生成的氧核和質子同方向運動，且速度大小之比為1:50。求氧核的速度大小?！敬鸢浮浚?）吸收能量，1.20MeV；（2）1.8×106m/s【解析】（1）這一核反應中，質量虧損：△m=mN+mHe-mO-mp=14.00753+4.00387-17.00454-1.00815=-0.00129u由質能方程，則有△E=△mc2=-0.00129×931=-1.20MeV故這一核反應是吸收能量的反應，吸收的能量為1.20MeV（2）根據動量守恒定律，則有：mHev0=mHvH+mOvO又：vO：vH=1：50解得：vO=1.8×106m/s8．在光滑的水平面上，質量m1=1kg的物體與另一質量為m2物體相碰，碰撞前后它們的位移隨時間變化的情況如圖所示。求：（1）碰撞前m1的速度v1和m2的速度v2；（2）另一物體的質量m2?！敬鸢浮浚?），；（2）?！窘馕觥吭囶}分析：（1）由s—t圖象知：碰前，m1的速度，m2處于靜止狀態(tài)，速度（2）由s—t圖象知：碰后兩物體由共同速度，即發(fā)生完全非彈性碰撞碰后的共同速度根據動量守恒定律，有：另一物體的質量考點：s—t圖象，動量守恒定律9．如圖所示，一光滑弧形軌道末端與一個半徑為R的豎直光滑圓軌道平滑連接，兩輛質量均為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），兩車從光滑弧形軌道上的某一高度由靜止滑下，當兩車剛滑入圓環(huán)最低點時連接兩車的掛鉤突然斷開，彈簧瞬間將兩車彈開，其中后車剛好停下，前車沿圓環(huán)軌道運動恰能越過圓弧軌道最高點．求：（1）前車被彈出時的速度；（2）前車被彈出的過程中彈簧釋放的彈性勢能；（3）兩車從靜止下滑處到最低點的高度差h．【答案】（1）（2）（3）【解析】試題分析：（1）前車沿圓環(huán)軌道運動恰能越過圓弧軌道最高點，根據牛頓第二定律求出最高點速度，根據機械能守恒列出等式求解（2）由動量守恒定律求出兩車分離前速度，根據系統(tǒng)機械能守恒求解（3）兩車從h高處運動到最低處機械能守恒列出等式求解．（1）設前車在最高點速度為，依題意有①設前車在最低位置與后車分離后速度為，根據機械能守恒得②由①②得：（2）設兩車分離前速度為，由動量守恒定律得設分離前彈簧彈性勢能，根據系統(tǒng)機械能守恒得：（3）兩車從h高處運動到最低處過程中，由機械能守恒定律得：解得：10．如圖所示，帶有光滑圓弧的小車A的半徑為R，靜止在光滑水平面上．滑塊C置于木板B的右端，A、B、C的質量均為m，A、B底面厚度相同．現B、C以相同的速度向右勻速運動，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）（2），【解析】本題考查動量守恒與機械能相結合的問題．(1)設B、C的初速度為v0，AB相碰過程中動量守恒，設碰后AB總體速度u，由，解得C滑到最高點的過程：解得(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、機械能守恒，有解得：，11．如圖所示，在光滑的水平面上，質量為4m、長為L的木板右端緊靠豎直墻壁，與墻壁不粘連．質量為m的小滑塊（可視為質點）以水平速度v0滑上木板左端，滑到木板右端時速度恰好為零．現小滑塊以水平速度v滑上木板左端，滑到木板右端時與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，小滑塊彈回后，剛好能夠滑到木板左端而不從木板上落下，求的值．【答案】【解析】試題分析：小滑塊以水平速度v0右滑時，有：（2分）小滑塊以速度v滑上木板到運動至碰墻時速度為v1，則有（2分）滑塊與墻碰后至向左運動到木板左端，此時滑塊、木板的共同速度為v2，則有（2分）由總能量守恒可得：（2分）上述四式聯立，解得（1分）考點：動能定理，動量定理，能量守恒定律．12．如圖所示，物塊質量m=4kg，以速度v=2m/s水平滑上一靜止的平板車上，平板車質量M=16kg，物塊與平板車之間的動摩擦因數μ=0.2，其他摩擦不計（g=10m/s2），求：（1）物塊相對平板車靜止時，物塊的速度；（2）物塊在平板車上滑行的時間；（3）物塊在平板車上滑行的距離，要使物塊在平板車上不滑下，平板車至少多長？【答案】（1）0.4m/s（2）（3）【解析】解：物塊滑下平板車后，在車對它的摩擦力作用下開始減速，車在物塊對它的摩擦力作用下開始加速，當二者速度相等時，物塊相對平板車靜止，不再發(fā)生相對滑動。（1）物塊滑