高考物理碰撞类题(精选.)
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1滑块木板模型
【问题解读】
两类情景水平面光滑,木板足够长,木板初速度为零水平面光滑,木板足够长,木板初
速度不为零
图示
v---t图像
物理规律动量守恒,最终二者速度相同mv0=(m+M)
v
共,
机械能不守恒,损失的机械能等于产生的热量
Q=fs=1
2mv2
0-12(m+M)v2,
式中s为木块在木板上相对滑动的距离,f为木
块与木板之间的摩擦力动量守恒,最终二者速度相同M
v
0-mv
0=(m+M)v
共,
机械能不守恒,损失的机械能等于
产生的热量
Q=fs=1
2mv2
0+1
2Mv2
0-1
2(m
+M)v
共2,
式中s为木块在木板上相对滑动
的距离,f为木块与木板之间的摩
擦力。
【高考题典例】
1.(14分)(2024年高考新课程卷)
如图,一长度l=1.0m的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上,薄板的右端与平台的边缘O对齐。薄板
上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动,当薄板运动的距离Δl=l
6时,物块从薄板右端水
平飞出;当物块落到地面时,薄板中心恰好运动到O点。已知物块与薄板的质量相等。它们之间的动摩
擦因数μ=0.3,重力加速度大小g=10m/s2。求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。
2解题思路本题考查的考点:动量守恒定律、动能定理、平抛运动规律。
(1)设物块质量m,初速度为v0,薄板质量m,物块滑上薄板,由动量守恒定律mv
0=mv
1+mv
2
μmgl=1
2mv2
0-1
2mv2
1-1
2mv2
2
物块在薄板上运动加速度a1=μg=3m/s2
物块在薄板上运动位移s=7l/6
v2
0-v2
1=2a
1s
联立解得:v0=4m/s,v
1=3m/s,v
2=1m/s
由v0-v
1=at1,解得t1=1
3s
(2)物块抛出后薄板匀速运动,l
2-Δl=v
2t
2
解得t2=1
3s
平台距地面的高度h=1
2gt
22=5
9m
2.(2023年高考选择性考试辽宁卷)如图,质量m
1=1kg的木板静止在光滑水平地面上,右侧的竖直墙面
固定一劲度系数k=20N/m的轻弹簧,弹簧处于自然状态。质量m2=4kg的小物块以水平向右的速
专题09 碰撞问题
1.弹性碰撞:'pp且EE';(同时满足动量守恒和机械能守恒)
2.非弹性碰撞:'pp且EE';(满足动量守恒,机械能不守恒)
3.完全非弹性碰撞:')(212211vmmvmvm;(碰撞后的两物体速度相同,机械能损失最大)
在解有关物体碰撞类问题时,第一步要明确研究对象,一般情况下研究对象为两个或多个物体组成的系统。第二对系统进行受力分析,弄清系统的内力和外力,判断动量是否守恒。然后通过分析碰撞的过程,确定初、末状态的动量、能量。根据动量守恒定律或能量守恒定律列出方程进行求解,并对结果进行讨论。
1.碰撞的种类及特点
分类标准 种类 特点
能量是否守恒 弹性碰撞 动量守恒,机械能守恒
非完全弹性碰撞 动量守恒,机械能有损失
完全非弹性碰撞 动量守恒,机械能损失最大
碰撞前后动量是否共线 对心碰撞(正碰) 碰撞前后速度共线
2.解决碰撞问题的三个依据
(1)动量守恒,即1212PPPP
(2)动能不增加,即 1212kkkkEEEE 或 2222121212122222PPPPmmmm
(3)速度要符合情景:如果碰前两物体同向运动,则后面的物体速度必大于前面物体的速度,即vv后前,否则无法实现碰撞。碰撞后,原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度,即vv后前,否则碰撞没有结束。如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零。
3.碰撞的分类
(1)弹性碰撞:系统动量守恒、机械能守恒.
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
12m1v12+12m2v22=12m1v1′2+12m2v2′2
若v2=0,则有v1′=m1-m2m1+m2v1,v2′=2m1m1+m2v1
(2)非弹性碰撞:系统动量守恒,机械能减少,损失的机械能转化为内能,ΔE=Ek初总-Ek末总=Q.
碰撞考点三年考情(2022-2024)命题趋势
考点1 弹性碰
撞
(5年5考)2024年高考广西卷:弹性碰撞+平抛;
2024年高考广东卷:斜面上弹性碰撞;
2023年高考全国乙卷:一竖直固定的长直圆管内
小球与圆盘弹性碰撞;
2023年学业水平等级考试上海卷:绳系小球与物
块弹性碰撞;
2023年高考山东卷:物块碰撞+滑块木板模型;
考点2 非弹性
碰撞
(5年4考)2024年高考湖南卷:两小球在水平圆环内多次碰
撞;
2024年考甘肃卷:绳系小球与物块弹性碰撞+滑
块木板模型;
2023年高考北京卷:绳系小球与水平面上小球碰
撞。
2022年高考北京卷:质量为
1m和2m的两个物体
在光滑水平面上正碰+位移图像。1. 碰撞,涉及动量和能量问题,是
高考考查频率较高的。碰撞可以设
计成不同情境,可以有机结合其他
模型和图像。
2 .弹性碰撞命题可以是选择题,可
以是计算题;弹性碰撞与其他模型
结合,大多是压轴题。
3. 非弹性碰撞过程有机械能损失,
可能与动能定理、牛顿运动定律结
合。
考点01 弹性碰撞
1. (2024年高考广西卷)如图,在光滑平台上有两个相同的弹性小球M和N。M水平向右运动,速度大小
为v。M与静置于平台边缘的N发生正碰,碰撞过程中总机械能守恒。若不计空气阻力,则碰撞后,N在
( )A. 竖直墙面上的垂直投影的运动是匀速运动
B. 竖直增面上的垂直投影的运动是匀加速运动
C. 水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v
D. 水平地面上的垂直投影的运动速度大小大于v
【答案】BC
【解析】
由于两小球碰撞过程中机械能守恒,可知两小球碰撞过程是弹性碰撞,由于两小球质量相等,故碰撞后两
小球交换速度,即:M0v=,Nvv=
碰后小球N做平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,即水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v;在
竖直方向上做自由落体运动,即竖直地面上的垂直投影的运动是匀加速运动。
故选BC。
2. (2024年高考广东卷)如图所示,光滑斜坡上,可视为质点的甲、乙两个相同滑块,分别从H
第1页/共21
页2024全国高考真题物理汇编
弹性碰撞和非弹性碰撞
一、单选题
1.(2024安徽高考真题)在某装置中的光滑绝缘水平面上,三个完全相同的带电小球,通过不可伸长的绝
缘轻质细线,连接成边长为d的正三角形,如图甲所示。小球质量为m,带电量为+�,可视为点电荷。初
始时,小球均静止,细线拉直。现将球1和球2间的细线剪断,当三个小球运动到同一条直线上时,速度
大小分别为1v、2v、3v,如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了2
2kq
d,k为静电力常量,
不计空气阻力。则()
A.该过程中小球3受到的合力大小始终不变B.该过程中系统能量守恒,动量不守恒
C.在图乙位置,12vv,312vvD.在图乙位置,2
32
3kqv
md
二、多选题
2.(2024广西高考真题)如图,在光滑平台上有两个相同的弹性小球M和N。M水平向右运动,速度大小
为v。M与静置于平台边缘的N发生正碰,碰撞过程中总机械能守恒。若不计空气阻力,则碰撞后,N在
()
A.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀速运动
B.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动
C.水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v
D.水平地面上的垂直投影的运动速度大小大于v
3.(2024广东高考真题)如图所示,光滑斜坡上,可视为质点的甲、乙两个相同滑块,分别从H
甲、H乙高
度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在O处平滑相接,滑块与水平面间的动摩擦因数为,乙在水平面
第2页/共21页上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。下列说法正确的有()
A.甲在斜坡上运动时与乙相对静止
B.碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度
C.乙的运动时间与H
乙无关
D.甲最终停止位置与O处相距H
乙
4.(2024湖北高考真题)如图所示,在光滑水平面上静止放置一质量为M、长为L的木块,质量为m的子
弹水平射入木块。设子弹在木块内运动过程中受到的阻力不变,其大小f与射入初速度大小0v成正比,即
0fkv(k为已知常数)。改变子弹的初速度大小0v,若木块获得的速度最大,则()
1碰撞与类碰撞模型
1.碰撞问题是历年高考试题的重点和热点,它所反映出来的物理过程、状态变化及能量关系,对学生的理解能
力、逻辑思维能力及分析推理能力要求比较高。高考中考查的碰撞问题,碰撞时间极短,位移为零,碰撞过程
遵循动量守恒定律。
2.高考题命题加重了试题与实际的联系,命题导向由单纯的解题向解决问题转变,对于动量守恒定律这一重
要规律我们也要关注其在生活实际中的应用,学会建构模型、科学推理。
3.动量和能量综合考查是高考命题的热点,在选择题和计算题中都可能出现,选择题中可能考查动量和能量知
识的简单应用,计算题中一般结合竖直面内的圆周运动模型、板块模型或弹簧模型等压轴考查,难度较大。此
类试题区分度较高,且能很好地考查运动与相互作用观念、能量观念动量观念和科学思维要素,因此备考命题
者青睐。
题型一人船模型
1.模型简析:如图所示,长为L、质量为m
船的小船停在静水中,质量为m
人的人由静止开始从船的一端走
到船的另一端,不计水的阻力。
以人和船组成的系统为研究对象,在人由船的一端走到船的另一端的过程中,系统水平方向不受外力作
用,所以整个系统动量守恒,可得m
船v
船=m
人v
人,因人和船组成的系统动量始终守恒,故有m
船x
船=m
人x
人,由
图可看出x
船+x
人=L,可解得x
人=m
船
m
人+m
船L,x
船=m
人
m
人+m
船L。
2.模型特点
(1)两个物体作用前均静止,作用后均运动。
(2)动量守恒且总动量为零。
3.结论:m
1x
1=m
2x
2(m
1、m2为相互作用物体的质量,x1、x2为其对地位移的大小)。
题型二“物块-弹簧”模型
模型图例
m
1、m2与轻弹簧(开始处于原长)相连,m1以初速度v0运动
两种情景1.当弹簧处于最短(最长)状态时两物体瞬时速度相等,弹性势能最大:
(1)系统动量守恒:m
1v
0=(m
1+m
2)v
共。
2(2)系统机械能守恒:1
2m
1v2
0=1
2(m
1+m
2)v
共2+E
pm。
2.当弹簧处于原长时弹性势能为零:
(1)系统动量守恒:m
1
考点分类:考点分类见下表
考点内容
考点分析与常见题型
应用动量定理求解连续作用问题 选择题
“人船模型”问题的特点和分析
选择题、计算题
动量守恒中的临界问题
选择题、计算题
弹簧类的慢碰撞问题 选择题
考点一 应用动量定理求解连续作用问题
机枪连续发射子弹、水柱持续冲击煤层等都属于连续作用问题.这类问题的特点是:研究对象不是质点(也不是能看成质点的物体),动量定理应用的对象是质点或可以看做质点的物体,所以应设法把子弹、水柱质点化,通常选取一小段时间内射出的子弹或喷出的水柱作为研究对象,对它们进行受力分析,应用动量定理,或者综合牛顿运动定律综合求解.
考点二 “人船模型”问题的特点和分析
1.“人船模型”问题
两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒.在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比.这样的问题归为“人船模型”问题.
2.人船模型的特点
(1)两物体满足动量守恒定律:m1v1-m2v2=0.
(2)运动特点:人动船动,人静船静,人快船快,人慢船慢,人左船右;人船位移比等于它们质量的反
2 比;人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比,即x1x2=v1v2=m2m1.
(3)应用此关系时要注意一个问题:公式v1、v2和x一般都是相对地面而言的.
考点三
动量守恒中的临界问题
1.滑块不滑出小车的临界问题
如图所示,滑块冲上小车后,在滑块与小车之间的摩擦力作用下,滑块做减速运动,小车做加速运动.滑块刚好不滑出小车的临界条件是滑块到达小车末端时,滑块与小车的速度相同.#网
2.两物体不相碰的临界问题
两个在光滑水平面上做匀速运动的物体,甲物体追上乙物体的条件是甲物体的速度v甲大于乙物体的速度v乙,即v甲>v乙,而甲物体与乙物体不相碰的临界条件是v甲=v乙.
3.涉及物体与弹簧相互作用的临界问题
对于由弹簧组成的系统,在物体间发生相互作用的过程中,当弹簧被压缩到最短时,弹簧两端的两个物体的速度相等.
1 专题十七 碰撞与动量守恒
1.[2013福建理综,30(2),6分]将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是( )
A.v0 B.v0
C.v0 D.v0
答案 D
2.(2013上海单科,22A,4分)质量为M的物块静止在光滑水平桌面上,质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度2v0/3射出。则物块的速度为
,此过程中损失的机械能为 。
答案
3.[2013课标Ⅰ,35(2),9分]在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B,两者相距为d。现给A一初速度,使A与B发生弹性正碰,碰撞时间极短。当两木块都停止运动后,相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ,B的质量为A的2倍,重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。
答案
4.[2013课标Ⅱ,35(2),10分]如图,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,
(ⅰ)整个系统损失的机械能;
(ⅱ)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。
答案 (ⅰ)m (ⅱ)m
5.[2013江苏单科,12(1)(3)](1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的 也相等。
A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量
(3)如图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1 m/s。A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2 m/s,求此时B的速度大小和方向。
答案 (1)C (3)0.02 m/s 离开空间站方向
第27讲 四种“类碰撞”典型模型研究目录01 模拟基础练
【题型一】子弹打木块模型
【题型二】滑块木板模型
【题型三】滑块曲面模型
【题型四】滑块弹簧模型
02 重难创新练
【题型一】子弹打木块模型
1.如图所示,木块静止在光滑水平面上,两颗不同的子弹A、B从木块两侧同时射入木块,最终都停在木
块内,这一过程中木块始终保持静止。若子弹A射入的深度小于子弹B射入的深度,则(
)
A.子弹A的质量一定比子弹B的质量小
B.入射过程中子弹A受到的阻力比子弹B受到的阻力小
C.子弹A在木块中运动的时间比子弹B在木块中运动的时间短
D.子弹A射入木块时的初动能一定比子弹B射入木块时的初动能小
2.如图所示,静止在光滑水平桌面上的物块A和B用一轻质弹簧栓接在一起,弹簧处于原长。一颗子弹沿
弹簧轴线方向射入物块A并留在其中,射入时间极短。下列说法中正确的是(
)
A.子弹射入物块A的过程中,子弹和物块
A的动量和机械能均守恒
B.子弹射入物块A的过程中,子弹对物块
A的力大小大于物块
A对子弹的力
C.子弹射入物块A
A后,两物块与子弹的动能之和等于射入物块
A前子弹的动能
D.在运动过程中,弹簧最短时的系统(子弹和A、B)的机械能等于弹簧最长时系统的机械能
3.如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定,另一端连接一质量为m的小木块放置在粗糙程度相同的
水平面上的O点,此时弹簧长度为弹簧原长。一颗质量为
0m
的子弹以水平速度
0v
击中木块,木块和子弹一
起向左侧运动到A点后向右运动,最远到达B点,然后在O点两侧往复运动。已知AO之间的距离为L,
小木块与水平面的动摩擦因数为m
,取重力加速度为g,下列选项正确的是( )
A.子弹打入小木块后,子弹和木块的共同速度为00mv
m
B.小木块从开始运动到第一次回到O点的过程中克服摩擦力做功为2mgLm
C.OB间的距离为
02mmg
L
km
+
-
D.小木块第一次从A点运动到O点的时间为0π
2mm
k+
【题型二】滑块木板模型
4.如图所示,在光滑水平面上,有一质量为M=3kg的薄板和质量为m=1kg的物块,均以v=4m/s的速度朝
2021年高考物理一轮复习考点全攻关
专题(45)“碰撞类”模型问题(解析版)
专题解读
1.本专题主要研究碰撞过程的特点和满足的物理规律,并对碰撞模型进行拓展分析.
2.学好本专题,可以使同学们掌握根据物理情景或解题方法的相同或相似性,进行归类分析问题的能力.
3.用到的知识、规律和方法有:牛顿运动定律和匀变速直线运动规律;动量守恒定律;动能定理和能量守恒定律.
命题热点一:“物体与物体”正碰模型
1.弹性碰撞
碰撞结束后,形变全部消失,动能没有损失,不仅动量守恒,而且初、末动能相等.
(1)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
12m1v12+12m2v22=12m1v1′2+12m2v2′2
v1′=m1-m2v1+2m2v2m1+m2
v2′=m2-m1v2+2m1v1m1+m2
(2)v2=0时,v1′=m1-m2m1+m2 v1
v2′=2m1m1+m2 v1
讨论:①若m1=m2,则v1′=0,v2′=v1(速度交换);
①若m1>m2,则v1′>0,v2′>0(碰后,两物体沿同一方向运动);
①若m1①m2,则v1′≈v1,v2′≈2v1;
①若m10(碰后,两物体沿相反方向运动);
①若m1①m2,则v1′≈-v1,v2′≈0. 2.非弹性碰撞
碰撞结束后,动能有部分损失.
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
12m1v12+12m2v22=12m1v1′2+12m2v2′2+ΔEk损
3.完全非弹性碰撞
碰撞结束后,两物体合二为一,以同一速度运动,动能损失最大.
m1v1+m2v2=(m1+m2)v
12m1v12+12m2v22=12(m1+m2)v2+ΔEk损max
4.碰撞遵守的原则
(1)动量守恒.
(2)机械能不增加,即碰撞结束后总动能不增加,表达式为Ek1+Ek2≥Ek1′+Ek2′或
p122m1+p222m2≥p1′22m1+p2′22m2.
第43讲 碰撞类问题的定性判断与定量计算
1.(2020•新课标Ⅲ)甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动,甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg,则碰撞过程两物块损失的机械能为( )
A.3J B.4J C.5J D.6J
2.(2022•甲卷)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞,碰撞时间极短,比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2,进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空:
(1)调节导轨水平。
(2)测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反,应选取质量为 kg的滑块作为A。
(3)调节B的位置,使得A与B接触时,A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等。
(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动,并与B碰撞,分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2。
(5)将B放回到碰撞前的位置,改变A的初速度大小,重复步骤(4)。多次测量的结果如表所示。
1 2 3 4 5
t1/s 0.49 0.67 1.01 1.22 1.39 t2/s 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46
k=𝑣1𝑣2 0.31 k2 0.33 0.33 0.33
(6)表中的k2= (保留2位有效数字)。
(7)𝑣1𝑣2的平均值为 (保留2位有效数字)。
(8)理论研究表明,对本实验的碰撞过程,是否为弹性碰撞可由𝑣1𝑣2判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞,则𝑣1𝑣2的理论表达式为 (用m1和m2表示),本实验中其值为 (保留2位有效数字);若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内,则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。
[名校]高考物理详解-复杂碰撞问题-多次碰撞
以例题说明。
如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间。A的质量为m,B、C的质量都为M,三者都处于静止状态,现使A以某一速度向右运动,求m和M之间满足什么条件才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。
分析:面对这种给定已知量少,过程略显复杂的碰撞问题,首先第一条就是排除杂念,不要想着一口气把它看透,一定要按照所学,按部就班,一次一次的来研究分析。 接下来我们来具体看题,红色部分是描述过程的,蓝色部分是补充条件。抓住题目中的重点内容,忽略那些参数性描述,能使题目看起来更直观,更容易理解。
A向右运动与C发生碰撞第一次弹性碰撞。根据所学,容易得出两个式子。(设速度方向向右为正,开始时A的速度为v,第一次碰撞后C的速度为v2,A的速度为v1)。
动量守恒的式子:mv=mv1+Mv2
能量守恒的式子:½mv²=½mv1²+½Mv2²
发挥记忆的时候到了。v1=(m-M)/(m+M)*v,v2=(2m)/(m+M)*v
显然要使A与C碰撞后再B相碰,则v1必须朝左,即m
第一次碰撞后,A反向运动与B发生碰撞。设与B发生碰撞后,A的速度为v1′,B的速度为v3,默写两个式子: 动量守恒的式子:mv1=mv1′+Mv3
能量守恒的式子:½mv1²=½mv1′²+½Mv3²
发挥记忆的时候到了。v1′=(m-M)/(m+M)*v1=(m-M)²/(m+M)²*v
v3=(2m)/(m+M)*v1
计算到此,我们不难发现A与B相碰后速度方向为正方向。所以满足A只与B、C各发生一次碰撞,应有 :v1′ ≤ v2,注意要有等于奥。接下来就是考数学运算了,不再赘述。当然数学运算的考察除了有无等号的考察还有一种考察大家也要注意。那就是正负号和方向的结合在比较大小时候容易掉入陷阱,很明显的“1”也容易掉入陷阱。大家可以试一下下面这道题。
山东省2021高考物理一轮复习 专题七 碰撞与动量守恒精练(含解析)
- 1 - 专题七 碰撞与动量守恒
【考情探究】
课标解读
考情分析 备考指导
考点 内容
动量、动量定理 1。理解冲量和动量。
2.通过理论推导和实验,理解动量定理,能用动量定理解释生产生活中的有关现象。 动量守恒定律是高考命题的重点和热点,常常与牛顿运动定律、能量守恒定律等知识综合考查。
常见的考查形式有:
(1)动量定理在流体中的应用;
(2)满足动量守恒定律条件的分析判断,对单一过程进行简单应用;
(3)在碰撞、反冲等问题中,综合应用动量守恒定律、动量定理、能量守恒定律和牛顿运动定律。 1。在学生初步形成的运动与相互作用观念和能量观念的基础上,引导学生通过研究碰撞现象拓展对物理世界的认识和理解。
2。通过探究碰撞过程中的守恒量,进一步发展学生运动与相互作用观念和能量观念,使其了解物理规律具有适用范围和条件。
3。通过实验探究和理论推导,让学生经历科学论证过程,理解动量定理的物理实质与牛顿第二定律的一致性.
4.能从理论推导和实验验证的角度,理解动量守恒定律,深化对物体之间相互作用规律的理解。
5.能用动量和机械能的知识分析和解释机械运动现象,解决一维碰撞问题。 动量守恒定律及其应用 1.通过理论推导和实验,理解动量守恒定律,能用动量守恒定律解释生产生活中的有关现象。
2.知道动量守恒定律的普适性.
3.通过实验,了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
4.定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
动量和能
量的综合 1。能从牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律思考物理问题.
2.体会用守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐与统一.
【真题探秘】
山东省2021高考物理一轮复习 专题七 碰撞与动量守恒精练(含解析)
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基础篇 固本夯基
【基础集训】
考点一 动量、动量定理
2020衡水名师原创物理专题卷
专题十六 碰撞与动量守恒定律
考点62 动量 冲量 动量定理 (1、2、3、5、11)
考点63 动量守恒定律及其应用 (4、6、7、9、10、15、16、17、19)
考点64 碰撞及其能量变化的判断 (8、12、13、14、20)
考点65实验:验证动量守恒定理 (18)
第I卷(选择题 68分)
一、选择题(本题共17个小题,每题4分,共68分。每题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题意,有的有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.【2017·西藏自治区拉萨中学高三上学期期末】考点62 易
下列运动过程中,在任意相等时间内,物体动量变化相等的是( )
A.平抛运动 B.自由落体运动
C.匀速圆周运动 D.匀减速直线运动
2.【2017·山东省枣庄市高三上学期期末质量检测】考点62 易
质量为60kg的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护,使他悬挂起来;已知弹性安全带的缓冲时间是1.2s,安全带长5m,不计空气阻力影响,g取10m/s 2,则安全带所受的平均冲力的大小为( )
A.100 N B.500 N C.600 N D.1100 N
3.【2017·长春外国语学校高三上学期期末考试】考点62易
关于速度、动量和动能,下列说法正确的是( )
A.物体的速度发生变化,其动能一定发生变化
B.物体的动量发生变化,其动能一定发生变化
C.物体的速度发生变化,其动量一定发生变化
D.物体的动能发生变化,其动量一定发生变化
4.【2017·安徽省合肥市第一中学高三第三阶段考试】考点63易
如图所示, 12FF、等大反向,同时作用在静止于光滑水平面上的A、B两物体上,已知两物体质量关系 ABMM,经过相等时间撤去两力,以后两物体相碰且粘为一体,这时A、B将
动量碰撞是否发生练习
1.(多选)如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,开始时A、B两球的动量均为6 kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s,则( )
A.该碰撞为弹性碰撞
B.该碰撞为非弹性碰撞
C.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
2.如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两个小球在同一直线上运动。两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为8 kg·m/s,运动过程中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s,则( )
A.右方为A球,碰撞后A、B两球的速度大小之比为 2∶3
B.右方为A球,碰撞后A、B两球的速度大小之比为 1∶6
C.左方为A球,碰撞后A、B两球的速度大小之比为 2∶3
D.左方为A球,碰撞后A、B两球的速度大小之比为 1∶6
3.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,mA=1 kg,mB=2 kg,vA=6 m/s,vB=2 m/s.当A追上B并发生碰撞后,两球A、B速度的可能值是( )
A.vA′=5 m/s,vB′=2.5 m/s B.vA′=2 m/s,vB′=4 m/s
C.vA′=-4 m/s,vB′=7 m/s D.vA′=7 m/s,vB′=1.5 m/s
4.(多选)两个小球A、B在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m1=4 kg,m2=2 kg,A的速度v1=3 m/s(设为正),B的速度v2=-3 m/s,则它们发生正碰后,其速度可能分别是( )
A.均为1 m/s B.+4 m/s和-5 m/s
C.+2 m/s和-1 m/s D.-1 m/s和5 m/s
5、(多选)如图所示,动量分别为pA=12 kg·m/s、pB=13 kg·m/s的两个小球A、B在光滑的水平面上沿一直线向右运动,经过一段时间后两球发生正碰,分别用ΔpA、ΔpB表示两小球动量的变化量,则下列选项中可能正确的是( )
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1 / 3 高三物理——碰撞可能性问题
一、处理碰撞问题应把握好三个根本原如此
在碰撞过程中,系统的总动能不可能增加,如果是弹性碰撞,碰撞前后总动能不变,如果是非弹性碰撞,如此有局部动能转化为内能,系统总动能减少。其中碰后结合为一体的情形,损失的动能最多。所以,在处理碰撞问题时,通常要抓住三项根本原如此:
1. 碰撞过程中动量守恒原如此;m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′或ΔP1=-ΔP2
2. 碰撞后总动能不增加原如此;碰撞类型中最理想的碰撞是弹性碰撞,没有机械能的损失,故碰撞过程机械能不可能增加,即2'222'1122221121212121vmvmvmvm
3. 碰撞后状态的合理性原如此〔碰撞过程的发生必须符合客观实际〕。如不可能出现两球相碰后同向运动时,在后运动的物体的速度比在前运动的物体的速度大;也不可能出现两球相向碰撞后,速度方向都没有发生变化等。解决碰撞问题只要灵活掌握这三个原如此,问题一般都可迎刃而解。下面以追击中的碰撞问题为例进展分类解析。
一.求碰撞后的速度问题
例1.两球A、B在光滑的水平面上沿同一直线、同一方向运动,mA=1Kg,mB=2kg,vA=6 m/s,vB=2
m/s,当球A追上球B并发生碰撞后A、B两球的速度的可能值是〔取两球碰撞前的运动方向为正〕:
A. vA′=5m/s vB′=2.5m/s B。. vA′=2m/svB′=4m/s
C. vA′=-4m/svB′=7m/s D。. vA′=7m/svB′=1.5m/s
〔分析与解答〕从题意分析,球A追上球B发生碰撞,结合实际情况,B球速度一定沿正方向且增加,并且碰后A球速度应小于或等于B球速度,即vA′≤vB′。A、D选项中在后运动的球A速度都比在前运动的球B的速度大,故A、D选项不正确。B、C选项既与实际情况相符合,又都满足动量守恒,好似都符合题意,但从总动能不可能增加来看,
高考冲刺专题系列:碰撞综合题
1、两块大小不同的圆形薄板(厚度不计),质量分别为M和m(M=2m)半径分别为R和r,两板之间用一根长为L=0.4m的轻绳相连结,开始时,两板水平叠放在支架C上方高h=0.2m处,如图所示,以后两板一起下落,支架上有一个半径
的圆孔,两板中心与圆孔中心在同一竖直线上,大圆板碰到支架后跳起,机械能无损失,小圆板穿过圆孔,两板分离,试求当细绳绷紧瞬间两板的速度.( )
【分析】本题可分解为三个简单的运动过程:
(1)两板自由下落(两板作为一个整体可抽象为一个质点模型).
(2)大圆板与支架相碰,反向竖直上抛;小圆板继续下落.
(3)细绳绷紧时,两板通过绳的相互作用获得共同速度(相当于一次完全非弹性碰撞),如图所示.
解:两板自由下落至支架C时的速度为 , ①
(机械能无损失)的速度竖直向上做竖直上抛运动,设绳绷紧前的速度为 ,上跳的高度为 ,则:
, ② ③
的匀加速直线运动,设落至细绳绷紧前历时 ,则
, ④ ⑤
m. ⑥
, 向上, 向下.由于绳作用时间极短,内力远大于外力,故绷紧过程中系统的动量守恒,设两板的共同速度为u,取向下为正方向,有:
,得 m/s.
2、如图所示,一根轻弹簧两端各固定质量 kg和 kg的两个物体,将它们放在光滑的水平面上,然后用力推 使 顶紧墙壁,此时,弹簧具有弹性势能12J.现突然放手,求: (l)在弹簧松开的过程中, 能达到的最大速度;
(2)在 脱离墙壁以后的过程中,弹簧能具有的最大势能;
(3)在 脱离墙壁滑动的过程中, 能具有的最大速度.
【分析】先画出放手后两物体与弹簧的运动变化示意图,如图中(l)、(2)、(3).通过画出物体运动变化转折点和典型过程的示意图,再现问题的物理情景.
图(1)是弹簧第一次恢复原长瞬间的情景.放手后, 受到的弹力方向向左,仍靠在墙上不动, 受到的弹力方向向右,在弹力的作用下向右运动,这时弹簧的弹性势能转化为 的动能,当弹簧恢复到原长时,弹簧的弹性势能全部转化为 的动能,此时 的动能最大, 的速度为零.
⾼考物理碰撞类题(精选.)
⾼考物理碰撞类题1.关于2007年和2006年碰撞问题的⾼考物理题总论
碰撞问题与⽇常⽣活息息相关,很多实际情景可提炼抽象成碰撞模型,这类问题的背景材料⼗分丰富。另外,碰撞过程中相互作⽤的两个物体在碰撞前后各⾃可有丰富的运动形式,从直线运动到圆周、平抛运动;碰撞的对象⾮常⼴泛,⼤到宇宙中的天体,⼩到微观粒⼦,这类问题⼜能够将⾼中的主⼲知识贯穿起来。因此,在题量少,分值⼤的理综考试模式中更是频频出现。07年全国卷ⅠⅡ、⼴东卷、06年的天津、四川、重庆、江苏、⼴东卷中都出了⼤题,其中06四川、重庆和⼴东卷更是以压轴题形式出现。品读这些题⽬,其突出表现为四⼤特点:⼀是,碰撞的形式丰富,囊括了很多的类型,06年天津、四川、江苏、重庆和07年全国卷ⅠⅡ、⼴东卷为弹性正碰,06四川卷为⾮弹性碰撞,06天津卷、07北京卷为完全⾮弹性碰撞;⼆是,碰撞前后物体的运动形式⾮常丰富,从沿袭以往的直线运动(06天津卷)到受轨道绳⼦制约的圆周运动(07全国卷Ⅰ、07⼴东卷、06重庆卷),复合场中的平抛和圆周运动(06四川卷);三是,碰撞呈现出周期性(07全国卷Ⅰ、06重庆和⼴东卷);四是碰撞过程中普遍都是⼀静⼀动,两个物体同时动的很少,06江苏卷在⽔平⽅向上依然为⼀静⼀动。2.碰撞在⾼考中地位之⼤从以上分析可想⽽知,那么教材和考试说明、课程标准、考试⼤纲对碰撞问题⼜有什么要求呢?笔者收集整理如下:
《⾼中物理新课标教材·选修3-5》的“第⼗六章第4节碰撞”对弹性碰撞、⾮弹性碰撞、完全⾮弹性碰撞、对⼼碰撞和⾮对⼼碰撞讲解的⾮常详细,对中⼦的发现也以科学⾜迹的形式让学⽣了解掌握。
《全⽇制普通⾼级中学物理课程标准》关于碰撞与动量守恒的内容标准:
(1)探究物体弹性碰撞的⼀些特点。知道弹性碰撞和⾮弹性碰撞。
(2)通过实验,理解动量和动量守恒定律,能⽤动量守恒定律定量分析⼀维碰撞问题。知道动量守恒定律的普遍意义。
《2007年全国统⼀考试物理科考试⼤纲课程标准实验版》模块3-5;主题:内容弹性碰撞和⾮弹性碰撞;要求:Ⅰ;说明:只限于⼀维。
《2007年普通⾼等学校招⽣全国统⼀考试⼤纲(物理)》内容:32.动量知识和机械能知识的应⽤(包括碰撞、反冲、⽕箭);要求:Ⅱ。
《全⽇制普通⾼级中学物理教学⼤纲(试验修订版)》没有提到碰撞问题。3.从以上内容可见,各版本教材、考纲和考试说明对碰撞要求不同。针对这种情况,笔者认为有必要对碰撞问题进⾏系统说明
碰撞:当两个物体⾮常接近时,它们的相互作⽤改变了它们的运动状态,即引起动量和能量的交换,我们就说,它们发⽣了碰撞。由此可知,发⽣碰撞必须要满⾜两个条件:⼀是这种相互作⽤在较短的时间内发⽣,⼆是使两个质点的运动发⽣显著的变化。这是⼴义上的碰撞,例如两个微观粒⼦的碰撞。
在宏观现象中,碰撞意味着两物体直接接触,其特点是:相碰的物体在接触前和分离后没有相互作⽤,接触的时间很短,接触时发⽣的相互作⽤⽐较强烈,因⽽在接触过程中可以忽略外⼒⽽就两个相撞的物体作为⼀个整体运⽤动量守恒定律。
碰撞按速度是否在同⼀直线上分有两类;(1)正碰(对⼼碰),它的特点是碰撞前后,速度都在同⼀条直线上。(2)斜碰是指碰撞前后速度不在同⼀条直线上。若将斜碰作正交分解,就可等效为两个⽅向的正碰问题,因此掌握正碰的规律,是解决问题的基础。3.1 弹性碰撞
如果两个物体(以两个弹性⼩球为例)在碰撞过程中,没有机械能的损失,这样的碰撞称为弹性碰撞。设两球质量分别为m1、m2,初速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为,则:(动量守恒),
(动能在碰撞前后保持不变)。
可得,,。
动能的损失为:3.2 ⾮弹性碰撞
如果在碰撞过程中,有⼀部分机械能转变为其他形式的能量,如发热,则是属于⾮弹性碰撞。其动能的损失为:。
有⼀种很特殊的⾮弹性碰撞,⽐如碰后两⼩球结合在⼀起,不再分开;⼦弹射⼊到⽊箱中等这些称为完全⾮弹性碰撞,碰后的速度表达式为:。
,这种碰撞的动能损失最⼤。3.3 恢复系数e
为了完全求解⾮弹性碰撞问题,除动量守恒定律外,还要借助⼀个实验性定律──碰撞定律,所谓碰撞定律是:当某两种材料的物体碰撞时,⼆物体分离时的相对速度与
接近时的碰前相对速度成正⽐,⽤式⼦表⽰为:,其中⽐例常数叫恢复系数。要使两物体能趋近以⾄相碰,必然有;要使两物体碰后能够分离,必须有,由此恢复系数e必是正值。
恢复系数e决定构成两物体材料性质,这个数值由实验测定。e等于1是弹性碰撞,两物体碰后能完全恢复形变。0
所以对⾮弹性正碰动量守恒定律:
碰撞定律:,得到碰后的速度:
,
机械能损失值:
恢复系数是⽆单位的量,恢复系数只能⼩于或等于1,如果⼤于1则可导出两物体碰撞后,总动能⼤于碰撞前的总动能的结论。4.对近两年的⾼考物理中的碰撞试题归类、对典型题⽬加以评析
2007年
地
区
全国卷Ⅰ⼴东北京全国卷Ⅱ题
型
计算题计算题选择题计算题
题⽬
中⼦质量的
测定2006年
地
区
天津江苏四川重庆
题
型
计算题计算题计算题计算题
题
⽬4.1 动静弹性碰撞动量和机械能守恒问题
已知A.B两个钢性⼩球质量分别是m1、m2,⼩球B静⽌在光滑⽔平⾯上,A以初速度v0与⼩球B发⽣弹性碰撞,碰撞后⼩球A的速度v1,物体B的速度v2。
取⼩球A初速度v0的⽅向为正⽅向,因发⽣的是弹性碰撞,碰撞前后动量守恒、动能不变有:
(1)(2)
由(1)(2)两式得:,。
结论:(1)当m1=m2时,v1=0,v2=v0,显然碰撞后A静⽌,B以A的初速度运动,两球速度交换,并且A的动能完全传递给B,因此m1=m2也是动能传递最⼤的条件;
(2)当m1>m2时,v1>0,即A.B同⽅向运动,因<,所以速度⼤⼩v1<v2,即两球不会发⽣第⼆次碰撞;
若m1>>m2时,v1=v0,v2=2v0即当质量很⼤的物体A碰撞质量很⼩的物体B时,物体A的速度⼏乎不变,物体B以2倍于物体A的速度向前运动。
(3)当m1<m2时,则v1<0,即物体A反向运动。
当m1<
以上弹性碰撞以动撞静的情景可以简单概括为:(质量)等⼤⼩,(速度和动能)交换了;⼩撞⼤,被弹回;⼤撞⼩,同向跑。
记住以上结论,对提⾼解题速度有很⼤的帮助。[例1](2007全国理综卷Ⅰ24)如图所⽰,质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的⾦属球并排悬挂。现将绝缘球拉⾄与竖直⽅向成θ=600的位置⾃由释放,下摆后在最低点与⾦属球发⽣弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸⾯的磁场。已知由于磁场的阻尼作⽤,⾦属球将于再次碰撞前停在最低点处。求经过⼏次碰撞后绝缘球偏离竖直⽅向的最⼤⾓度将⼩于450。
[分析]该题分三个主要过程,过程⼀绝缘⼩球释放后向下运动过程,机械能守恒;过程⼆两⼩球碰撞,动量和动能都守恒;过程三绝缘⼩球到最⾼点再返回,机械能守恒。以后重复以上过程。[解析]设:⼩球m的摆线长度为l
⼩球m在下落过程中与M相碰之前满⾜机械能守恒:
(1)m和M碰撞过程满⾜:(2)
(3)联⽴②③得:(4)说明⼩球被反弹,⽽后⼩球⼜以反弹速度和⼩球M发⽣碰撞,满⾜:
(5)
(6)解得:(7)整理得:(8)所以:
(9)
⽽偏离⽅向为450的临界速度满⾜:(10)
联⽴(1)(9)(10)代⼊数据解得,
当n=2时,
当n=3时,
所以,最多碰撞3次[例2](2007年⼴东17)如图2所⽰,在同⼀竖直上,质量为2m的⼩球A静⽌在光滑斜⾯的底部,斜⾯⾼度为H=2L。⼩球受到弹簧的弹性⼒作⽤后,沿斜⾯向上运动。
离开斜⾯后,达到最⾼点时与静⽌悬挂在此处的⼩球B发⽣弹性碰撞,碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同⼀⾼度,球A沿⽔平⽅向抛射落在⽔平⾯C上的P点,O点的投影O'与P的距离为L/2。已知球B质量为m,悬绳长L,视两球为质点,重⼒加速度为g,不计空⽓阻⼒,求:(1)球B在两球碰撞后⼀瞬间的速度⼤⼩;(2)球A在两球碰撞后⼀瞬间的速度⼤⼩;(3)弹簧的弹性⼒对球A所做的功。[分析]过程1⼩球A被弹出并沿斜⾯向上运动直到最⾼点,满⾜机械能守恒和功能关系;过程2⼩球A与⼩球B碰撞,满⾜机械能和动量守恒;过程3⼩球A做平抛运动,满⾜平抛运动规律,⼩球B向上摆,满⾜机械能守恒或动能定理。[解析]略
4.2 动动完全⾮弹性碰撞
[例3](2007北京19)如图所⽰的单摆,摆球a向右摆动到最低点时,恰好与⼀沿⽔平⽅向向左运动的粘性⼩球b发⽣碰撞,并粘在⼀起,且摆动平⾯不变。已知碰撞前a球摆动的最⾼点与最低点的⾼度差为h,摆动的周期为T,a球质量是b球质量的5倍,碰撞前a 球在最低点的速度是b球速度的⼀半。则碰撞后()
A.摆动的周期为
B.摆动的周期为
C.摆球最⾼点与最低点的⾼度差为0.3h
D.摆球最⾼点与最低点的⾼度差为0.25h
[分析]过程1⼩球a从⾼向下运动,遵循机械能守恒;球a与球b完全⾮弹性碰撞动量守恒;两球⼀起向上运动机械能守恒。
4.3 动静⾮弹性碰撞
06年四川理综卷25题是动静⾮弹性碰撞,06年天津理综卷23题是动静完全⾮弹性碰撞。限于篇幅,不再赘述。
综合以上分析,碰撞问题在这两年⾼考中出现次数⾮常多,碰撞问题能考察学⽣知识点是动量和能量知识,⽽动量和能量是⾼中物理最重要知识,在以后教学和⾼考备考中,碰撞问题应该⼀直是重点,为了提⾼解题速度,关于碰撞问题有关结论记住是很有必要的。
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