动量+动量守恒定律-五年高考(2014-2018)三年模拟(2016-2018)物理试题精选精编分项解析汇编+Word含解析
- 格式:doc
- 大小:3.03 MB
- 文档页数:59
1.【2014·福建卷】一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离。
已知前部分的卫星质量为m 1,后部分的箭体质量为m 2,分离后箭体以速率v 2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v 1为 。
(填选项前的字母)A.v 0-v 2B.v 0+v 2C.21021m v v v m =- D.()201201v v m m v v -+= 【答案】D【考点定位】本题考查动量守恒定律2.【2014·重庆卷】一弹丸在飞行到距离地面5m 高时仅有水平速度2/v m s =,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失,取重力加速210/g m s =,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是【答案】B【考点定位】本题考查了平抛运动规律、爆炸问题、动量守恒定律.【方法技巧】容易负略速度方向的判断,爆炸问题和碰撞问题围绕两个守恒(动量守恒和能量守恒)去思考。
3.【2014·全国大纲卷】一中子与一质量数为A (A >1)的原子核发生弹性正碰。
若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )A .11-+A AB .11+-A AC .2)1(4+A A D .22)1()1(-+A A【答案】A 【解析】试题分析:设原子核的质量为m ,中子的质量为m N ,碰撞前与碰撞后中子的速度分别是v 0和v 1,碰撞后原子核的速度为v 2,由于两者发生弹性正碰,因此有:m N v 0=m N v 1+mv 2,2021v m N =2121v m N +2221mv ,解得:v 1=0v mm mm N N +-,根据两者质量数可知:m m M =A 1,解得|10v v|=11-+A A ,故选项A 正确。
【考点定位】本题主要考查了动量守恒定律和能量守恒定律的应用问题,属于中档题。
4.【2014·上海卷】动能相等的两物体A 、B 在光滑水平面上沿同一直线相向而行,它们的速度大小之比12:2:1v v =,则动量之比:A B p p = ;两者碰后粘在一起运动,其总动量与A 原来动量大小之比:A p p = 。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,质量为M=1kg 上表面为一段圆弧的大滑块放在水平面上,圆弧面的最底端刚好与水平面相切于水平面上的B 点,B 点左侧水平面粗糙、右侧水平面光滑,质量为m=0.5kg 的小物块放在水平而上的A 点,现给小物块一个向右的水平初速度v 0=4m/s ,小物块刚好能滑到圆弧面上最高点C 点,已知圆弧所对的圆心角为53°,A 、B 两点间的距离为L=1m ,小物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度为g=10m/s 2.求: (1)圆弧所对圆的半径R ;(2)若AB 间水平面光滑,将大滑块固定,小物块仍以v 0=4m/s 的初速度向右运动,则小物块从C 点抛出后,经多长时间落地?【答案】(1)1m (2)428225t s = 【解析】 【分析】根据动能定理得小物块在B 点时的速度大小;物块从B 点滑到圆弧面上最高点C 点的过程,小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒,根据动量守恒和系统机械能守恒求出圆弧所对圆的半径;,根据机械能守恒求出物块冲上圆弧面的速度,物块从C 抛出后,根据运动的合成与分解求落地时间; 【详解】解:(1)设小物块在B 点时的速度大小为1v ,根据动能定理得:22011122mgL mv mv μ=- 设小物块在B 点时的速度大小为2v ,物块从B 点滑到圆弧面上最高点C 点的过程,小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒,根据动量守恒则有:12()mv m M v =+ 根据系统机械能守恒有:2201211()(cos53)22mv m M v mg R R =++- 联立解得:1R m =(2)若整个水平面光滑,物块以0v 的速度冲上圆弧面,根据机械能守恒有:2200311(cos53)22mv mv mg R R =+- 解得:322/v m s =物块从C 抛出后,在竖直方向的分速度为:38sin 532/5y v v m s =︒= 这时离体面的高度为:cos530.4h R R m =-︒=212y h v t gt -=-解得:428225t s +=2.水平放置长为L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v =3m/s ,质量为m 2=3kg 的小球被长为1l m =的轻质细线悬挂在O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。
(物理)50套高考物理动量守恒定律及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.水平放置长为L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v =3m/s ,质量为m 2=3kg 的小球被长为1l m =的轻质细线悬挂在O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。
已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ=0.1,取重力加速度210m/s g =。
求:(1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?(2)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少? 【答案】(1)42N (2)13.5J 【解析】 【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:221111011=22m gL m v m v μ--解之可得:1=4m/s v 因为1v v <,说明假设合理滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:21111221=+2m v m v m v - 解之得:2=2m/s v碰后,对小球,根据牛顿第二定律:2222m v F m g l-=小球受到的拉力:42N F =(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为1t ,则()01112L v v t =+ 解之得:11s t =在这过程中,传送带运行距离为:113S vt m == 滑块与传送带的相对路程为:11 1.5X L X m ∆=-=设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为2t 则根据动量定理:121112m gt m v μ⎛⎫-=-⋅⎪⎝⎭解之得:22s t =滑块向左运动最大位移:121122m x v t ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭=2m 因为m x L <,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度112v <v , 说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为22t在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程22212X vt m ∆==因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是()112Q m g x x μ=∆+∆=13.5J2.如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc ,由半径R =3 m 的光滑圆弧段bc 与长l =1.5 m 的粗糙水平段ab 在b 点相切而构成,O 点是圆弧段的圆心,Oc 与Ob 的夹角θ=37°;过f 点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E =10 N/C 的匀强电场,Ocb 的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m 的矩形区域efgh ,ef 与Oc 交于c 点,ecf 与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场.质量m 2=3×10-3 kg 、电荷量q =3×l0-3 C 的带正电小物体Q 静止在圆弧轨道上b 点,质量m 1=1.5×10-3 kg 的不带电小物体P 从轨道右端a 以v 0=8 m/s 的水平速度向左运动,P 、Q 碰撞时间极短,碰后P 以1 m/s 的速度水平向右弹回.已知P 与ab 间的动摩擦因数μ=0.5,A 、B 均可视为质点,Q 的电荷量始终不变,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小g =10 m/s 2.求:(1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体Q 的弹力大小F N ;(2)当β=53°时,物体Q 刚好不从gh 边穿出磁场,求区域efgh 内所加磁场的磁感应强度大小B 1;(3)当区域efgh 内所加磁场的磁感应强度为B 2=2T 时,要让物体Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间t 及对应的β值.【答案】(1)24.610N F N -=⨯ (2)1 1.25B T = (3)127s 360t π=,001290143ββ==和【解析】 【详解】解:(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v ',Q 碰后的速度为2v 从a 到b ,对P ,由动能定理得:221011111-22m gl m v m v μ=- 解得:17m/s v =碰撞过程中,对P ,Q 系统:由动量守恒定律:111122m v m v m v '=+取向左为正方向,由题意11m/s v =-', 解得:24m/s v =b 点:对Q ,由牛顿第二定律得:2222N v F m g m R-=解得:24.610N N F -=⨯(2)设Q 在c 点的速度为c v ,在b 到c 点,由机械能守恒定律:22222211(1cos )22c m gR m v m v θ-+=解得:2m/s c v =进入磁场后:Q 所受电场力22310N F qE m g -==⨯= ,Q 在磁场做匀速率圆周运动由牛顿第二定律得:2211c c m v qv B r =Q 刚好不从gh 边穿出磁场,由几何关系:1 1.6m r d == 解得:1 1.25T B = (3)当所加磁场22T B =,2221m cm v r qB == 要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,则Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大,则当gh 边或ef 边与圆轨迹相切,轨迹如图所示:设最大圆心角为α,由几何关系得:22cos(180)d rr α-︒-= 解得:127α=︒ 运动周期:222m T qB π=则Q 在磁场中运动的最长时间:222127127•s 360360360m t T qB παπ===︒此时对应的β角:190β=︒和2143β=︒3.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是 m A =4.0kg 和m B =3.0kg .用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙相接触.另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A粘在一起不再分开,物块C 的v -t 图象如图乙所示.求:①物块C 的质量?②B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E P ? 【答案】(1)2kg (2)9J 【解析】试题分析:①由图知,C 与A 碰前速度为v 1=9 m/s ,碰后速度为v 2=3 m/s ,C 与A 碰撞过程动量守恒.m c v 1=(m A +m C )v 2 即m c =2 kg②12 s 时B 离开墙壁,之后A 、B 、C 及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A 、C 与B 的速度相等时,弹簧弹性势能最大 (m A +m C )v 3=(m A +m B +m C )v 4得E p =9 J考点:考查了动量守恒定律,机械能守恒定律的应用【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题.4.如图所示,在光滑的水平面上放置一个质量为2m 的木板B ,B 的左端放置一个质量为m 的物块A ,已知A 、B 之间的动摩擦因数为μ,现有质量为m 的小球以水平速度0υ飞来与A 物块碰撞后立即粘住,在整个运动过程中物块A 始终未滑离木板B ,且物块A 和小球均可视为质点(重力加速度g).求:①物块A 相对B 静止后的速度大小; ②木板B 至少多长.【答案】①0.25v 0.②2016v L gμ=【解析】试题分析:(1)设小球和物体A 碰撞后二者的速度为v 1,三者相对静止后速度为v 2,规定向右为正方向,根据动量守恒得, mv 0=2mv 1,① (2分) 2mv 1=4mv 2② (2分)联立①②得,v 2=0.25v 0. (1分)(2)当A 在木板B 上滑动时,系统的动能转化为摩擦热,设木板B 的长度为L ,假设A 刚好滑到B 的右端时共速,则由能量守恒得,③ (2分)联立①②③得,L=考点:动量守恒,能量守恒.【名师点睛】小球与 A 碰撞过程中动量守恒,三者组成的系统动量也守恒,结合动量守恒定律求出物块A 相对B 静止后的速度大小;对子弹和A 共速后到三种共速的过程,运用能量守恒定律求出木板的至少长度.5.光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ,质量分别为3A m m =、B C m m m ==,开始时B 、C 均静止,A 以初速度0v 向右运动,A 与B 相撞后分开,B 又与C 发生碰撞并粘在一起,此后A 与B 间的距离保持不变.求B 与C 碰撞前B 的速度大小.【答案】065B v v = 【解析】 【分析】 【详解】设A 与B 碰撞后,A 的速度为A v ,B 与C 碰撞前B 的速度为B V ,B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ,由动量守恒定律得: 对A 、B 木块:0A A A B B m v m v m v =+对B 、C 木块:()B B B C m v m m v =+由A 与B 间的距离保持不变可知A v v = 联立代入数据得:065B v v =.6.(1)(5分)关于原子核的结合能,下列说法正确的是 (填正确答案标号。
1.(2017全国Ⅰ,14)将质量为1.00kg 的模型火箭点火升空,50g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。
在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)A .30kg m/s ⋅B .5.7×102kg m/s ⋅C .6.0×102kg m/s ⋅D .6.3×102kg m/s ⋅【答案】A【解析】设火箭的质量为m 1,燃气的质量为m 2,根据动量守恒,m 1v 1=m 2v 2,解得火箭的动量为:P =m 2v 2=m 1v 1=30 kg m/s ⋅,所以A 正确;BCD 错误。
2.(2017新课标Ⅲ 20)20.一质量为2 kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动。
F 随时间t 变化的图线如图所示,则A .t =1 s 时物块的速率为1 m/sB .t =2 s 时物块的动量大小为4 kg·m/sC .t =3 s 时物块的动量大小为5 kg·m/sD .t =4 s 时物块的速度为零 【答案】AB【名师点睛】变力的冲量的求法是动量定理应用的重点,也是难点。
F-t图象中的面积表示这段时间内力的冲量是求变力的冲量的常用方法3.(2017天津卷,4)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。
摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。
下列叙述正确的是A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B.在最高点,乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】B【名师点睛】本题的难点在于对动量定理的理解,是“物体所受合力的冲量等于动量的变化”,而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化”。
4. (2016天津理综)如图所示,方盒A静止在光滑的水平面上,盒内有一小滑块B,盒的质量是滑块的2倍,滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ。
2024高考物理动量守恒定律习题集及答案说明:根据您的要求,我将根据提供的标题写一篇关于2024高考物理动量守恒定律习题集及答案的文章。
以下是正文内容:2024高考物理动量守恒定律习题集及答案1. 引言物理是高中阶段的重要科目之一,其中动量守恒定律是一个基础概念,具有重要的物理意义。
为了帮助广大高考学子更好地理解和掌握动量守恒定律,本文整理了一套2024高考物理动量守恒定律习题集及答案,旨在帮助学生进行针对性的复习与练习。
2. 动量守恒定律简介动量守恒定律是物理学中的基本定律之一,其表述为:在一个封闭系统中,当系统内部没有外力作用时,系统的总动量保持不变。
换句话说,对于一个孤立系统而言,系统中各个物体的动量之和在任何时刻都保持不变。
3. 习题集及答案(以下是一些关于动量守恒定律的典型考题,答案仅供参考。
)3.1 单个物体的动量守恒问题(题目)一质量为m的物体A以速度V撞向质量为M的物体B,碰撞发生后,物体A和物体B分别以速度v1和v2分开。
如果碰撞是完全弹性碰撞,请计算物体A和物体B的速度变化。
(答案)设物体A的速度变化为Δv,物体B的速度变化为ΔV。
根据动量守恒定律,有m * Δv + M * ΔV = 0。
(详细推导步骤省略)可得:Δv = (M / m) * ΔV,即物体A的速度变化与物体B的速度变化成反比。
3.2 多个物体的动量守恒问题(题目)一个质量为m₁的物体A和一个质量为m₂的物体B以相同的速度v撞击在一起,碰撞发生后,物体A向右偏移,并以速度v₁向右反弹,物体B向左偏移,并以速度v₂向左反弹。
已知 m₁ = 2 kg,m₂ = 3 kg,v = 4 m/s,v₁ = 6 m/s,请问v₂的大小是多少?(答案)设v₂为物体B反弹时的速度。
根据动量守恒定律,有m₁ * v + m₂ * (-v) = m₁ * v₁ + m₂ * (-v₂)。
可得:-2 * 4 + 3 * 4 = 2 * 6 + 3 * (-v₂)。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,光滑水平面上有两辆车,甲车上面有发射装置,甲车连同发射装置质量M 1=1 kg ,车上另有一个质量为m =0.2 kg 的小球,甲车静止在水平面上,乙车以v 0=8 m/s 的速度向甲车运动,乙车上有接收装置,总质量M 2=2 kg ,问:甲车至少以多大的水平速度将小球发射到乙车上,两车才不会相撞?(球最终停在乙车上)【答案】25m/s【解析】试题分析:要使两车恰好不相撞,则两车速度相等. 以M 1、M 2、m 组成的系统为研究对象,水平方向动量守恒:()20120M v M m M v +=++共,解得5m /s v =共以小球与乙车组成的系统,水平方向动量守恒: ()202M v mv m M v -=+共,解得25m /s v =考点:考查了动量守恒定律的应用【名师点睛】要使两车不相撞,甲车以最小的水平速度将小球发射到乙车上的临界条件是两车速度相同,以甲车、球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,再以球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,联立求解2.如图所示,固定的凹槽水平表面光滑,其内放置U 形滑板N ,滑板两端为半径R=0.45m 的1/4圆弧面.A 和D 分别是圆弧的端点,BC 段表面粗糙,其余段表面光滑.小滑块P 1和P 2的质量均为m .滑板的质量M=4m ,P 1和P 2与BC 面的动摩擦因数分别为μ1=0.10和μ2=0.20,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.开始时滑板紧靠槽的左端,P 2静止在粗糙面的B 点,P 1以v 0=4.0m/s 的初速度从A 点沿弧面自由滑下,与P 2发生弹性碰撞后,P 1处在粗糙面B 点上.当P 2滑到C 点时,滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连,P 2继续运动,到达D 点时速度为零.P 1与P 2视为质点,取g=10m/s 2.问:(1)P 1和P 2碰撞后瞬间P 1、P 2的速度分别为多大? (2)P 2在BC 段向右滑动时,滑板的加速度为多大? (3)N 、P 1和P 2最终静止后,P 1与P 2间的距离为多少?【答案】(1)10v '=、25m/s v '= (2)220.4m/s a = (3)△S=1.47m 【解析】试题分析:(1)P 1滑到最低点速度为v 1,由机械能守恒定律有:22011122mv mgR mv += 解得:v 1=5m/sP 1、P 2碰撞,满足动量守恒,机械能守恒定律,设碰后速度分别为1v '、2v ' 则由动量守恒和机械能守恒可得:112mv mv mv ''=+ 222112111222mv mv mv ''=+ 解得:10v '=、25m/s v '= (2)P 2向右滑动时,假设P 1保持不动,对P 2有:f 2=μ2mg=2m (向左) 设P 1、M 的加速度为a 2;对P 1、M 有:f=(m+M )a 22220.4m/s 5f ma m M m===+ 此时对P 1有:f 1=ma 2=0.4m <f m =1.0m ,所以假设成立. 故滑块的加速度为0.4m/s 2;(3)P 2滑到C 点速度为2v ',由2212mgR mv '= 得23m/s v '= P 1、P 2碰撞到P 2滑到C 点时,设P 1、M 速度为v ,由动量守恒定律得:22()mv m M v mv '=++ 解得:v=0.40m/s 对P 1、P 2、M 为系统:222211()22f L mv m M v '=++ 代入数值得:L=3.8m滑板碰后,P 1向右滑行距离:2110.08m 2v s a ==P 2向左滑行距离:22222.25m 2v s a '==所以P 1、P 2静止后距离:△S=L-S 1-S 2=1.47m考点:考查动量守恒定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系;牛顿第二定律;机械能守恒定律.【名师点睛】本题为动量守恒定律及能量关系结合的综合题目,难度较大;要求学生能正确分析过程,并能灵活应用功能关系;合理地选择研究对象及过程;对学生要求较高.3.如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h="0.3" m (h 小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m 1="30" kg ,冰块的质量为m 2="10" kg ,小孩与滑板始终无相对运动.取重力加速度的大小g="10" m/s 2.(i )求斜面体的质量;(ii )通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩? 【答案】(i )20 kg (ii )不能 【解析】试题分析:①设斜面质量为M ,冰块和斜面的系统,水平方向动量守恒:222()m v m M v =+系统机械能守恒:22222211()22m gh m M v m v ++= 解得:20kg M =②人推冰块的过程:1122m v m v =,得11/v m s =(向右)冰块与斜面的系统:22223m v m v Mv '=+ 22222223111+222m v m v Mv ='解得:21/v m s =-'(向右) 因21=v v ',且冰块处于小孩的后方,则冰块不能追上小孩. 考点:动量守恒定律、机械能守恒定律.4.牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,A 、B 两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16.分离速度是指碰撞后B 对A 的速度,接近速度是指碰撞前A 对B 的速度.若上述过程是质量为2m 的玻璃球A 以速度v 0碰撞质量为m 的静止玻璃球B ,且为对心碰撞,求碰撞后A 、B 的速度大小. 【答案】v 0v 0【解析】设A 、B 球碰撞后速度分别为v 1和v 2 由动量守恒定律得2mv 0=2mv 1+mv 2 且由题意知=解得v 1=v 0,v 2=v 0视频5.装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m 、厚度为2d 的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m 的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度.设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响.【答案】【解析】设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,由动量守恒得:mv0=(2m+m)V(2分)此过程中动能损失为:ΔE损=f·2d=12mv20-12×3mV2(2分)解得ΔE=13mv20分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1:mv1+mV1=mv0(2分)因为子弹在射穿第一块钢板的动能损失为ΔE损1=f·d=mv2(1分),由能量守恒得:1 2mv21+12mV21=12mv20-ΔE损1(2分)且考虑到v1必须大于V1,解得:v1=13(26v0设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2,由动量守恒得:2mV 2=mv 1(1分) 损失的动能为:ΔE′=12mv 21-12×2mV 22(2分) 联立解得:ΔE′=13(1)2+×mv 2因为ΔE′=f·x (1分), 可解得射入第二钢板的深度x 为:(2分)子弹打木块系统能量损失完全转化为了热量,相互作用力乘以相对位移为产生的热量,以系统为研究对象由能量守恒列式求解6.光滑水平面上质量为1kg 的小球A ,以2.0m/s 的速度与同向运动的速度为1.0m/s 、质量为2kg 的大小相同的小球B 发生正碰,碰撞后小球B 以1.5m/s 的速度运动.求:(1)碰后A 球的速度大小;(2)碰撞过程中A 、B 系统损失的机械能. 【答案】 1.0/A v m s '=,0.25E J =损 【解析】试题分析:(1)碰撞过程中动量守恒,由动量守恒定律可以求出小球速度. (2)由能量守恒定律可以求出损失的机械能.解:(1)碰撞过程,以A 的初速度方向为正,由动量守恒定律得: m A v A +m B v B =m A v′A +m B v′B 代入数据解:v′A =1.0m/s②碰撞过程中A 、B 系统损失的机械能量为:代入数据解得:E 损=0.25J答:①碰后A 球的速度为1.0m/s ;②碰撞过程中A 、B 系统损失的机械能为0.25J .【点评】小球碰撞过程中动量守恒、机械能不守恒,由动量守恒定律与能量守恒定律可以正确解题,应用动量守恒定律解题时要注意正方向的选择.7.在光滑的水平面上,质量m 1=1kg 的物体与另一质量为m 2物体相碰,碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所示。
动量定理和动量守恒定律考点三年考情(2022-2024)命题趋势考点1 动量和动量定理(5年4考)2024年高考江苏卷:嫦娥六号着陆器对应的组合体A 与轨道器对应的组合体B 分离;2024年高考广西卷:锤子以极短时间撞击木栓后反弹;2024年高考广东卷:汽车的安全带和安全气囊;2023年全国高考新课程卷:使甲、乙两条形磁铁相互作用的冲量;2022年全国理综乙卷第20题:物块在水平力F 的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动,给出F 与时间t 的关系图像;2022年山东物理卷:“冷发射”技术发射长征十2022年重庆高考卷:测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验;2022年高考北京卷:垫起排球。
考点2 动量守恒定律(5年4考)2024年高考辽吉黑卷:水平桌面上弹簧弹开两物块;2024年高考新课程卷:滑块木板模型+平抛运动;2023年高考湖南卷:小球在凹槽内的半椭圆形的光滑轨道上运动——人船模型;2023年高考选择性考试辽宁卷:滑块木板模型+弹簧。
1. 动量和动量定理是高考考查频率较高的知识,结合情景、结合图像是考查的热点。
2.动量守恒定律是高考考查频率较高的知识,可能结合情景,可能是人船模型。
可能是滑块木板模型等。
考点01 动量和动量定理1. (2024年高考江苏卷)嫦娥六号在轨速度为v 0,着陆器对应的组合体A 与轨道器对应的组合体B 分离时间为Δt ,分离后B 的速度为v ,且与v 0同向,A 、B 的质量分别为m 、M 。
求:(1)分离后A 的速度v 1;(2)分离时A 对B 的推力大小。
2. (2024年高考广西卷)如图,坚硬的水平地面上放置一木料,木料上有一个竖直方向的方孔,方孔各侧壁完全相同。
木栓材质坚硬,形状为正四棱台,上下底面均为正方形,四个侧面完全相同且与上底面的夹角均为q 。
木栓质量为m ,与方孔侧壁的动摩擦因数为μ。
将木栓对准方孔,接触但无挤压,锤子以极短时间撞击木栓后反弹,锤子对木栓冲量为I ,方向竖直向下。
专题十五动量定理与动量守恒定律
挖命题
【考情探究】
分析解读2018年高考考试说明新增“动量定理”这一考点,同时将“动量守恒定律”这一考点改为“动量守恒定律及其应用”。
“弹性碰撞和非弹性碰撞”只限于一维碰撞的问题。
理解动量和动量变化的概念、理解动量守恒定律的内容、掌握用动量定理和动量守恒定律解题的基本方法及步骤是本专题的学习重点。
要知道弹性碰撞和非弹性碰撞的概念,能运用动量守恒定律,并结合能量关系解决简单的碰撞问题。
【真题典例】
破考点
【考点集训】
考点一动量、动量定理
1.(2018江苏常州调研)自P点以某一速度竖直向上抛出的小球,上升到最高点Q后又回到P 的过程中,空气阻力大小不变,下列说法正确的是( )
A.上升过程中重力的冲量等于下降过程中重力的冲量
B.上升过程中重力所做的功等于下降过程中重力所做的功
C.上升过程中合外力的冲量等于下降过程中合外力的冲量
D.以上说法都不对
答案 D
2.(2018江苏宿迁期中)篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。
接球时,两手随球迅速收缩至胸前,这样做可以( )
A.减小球对手的冲量
B.减小球对手的冲击力
C.减小球的动量变化量
D.减小球的动能变化量
答案 B
3.[2018江苏镇江摸底,12C(1)]如图所示,单摆摆球的质量为m,摆球从最大位移A处由静止释放,摆球运动到最低点B时的速度大小为v。
重力加速度为g,不计空气阻力。
则摆球从A 运动到B的过程中( )
A.重力做的功为mv2
B.重力的最大瞬时功率为mgv
C.重力的冲量为0
D.重力的冲量大小为mv
答案 A。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,在光滑的水平面上有一长为L 的木板B ,上表面粗糙,在其左端有一光滑的四分之一圆弧槽C ,与长木板接触但不相连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B 、C 静止在水平面上.现有滑块A 以初速度0v 从右端滑上B ,一段时间后,以02v 滑离B ,并恰好能到达C 的最高点.A 、B 、C 的质量均为m .求: (1)A 刚滑离木板B 时,木板B 的速度; (2)A 与B 的上表面间的动摩擦因数μ; (3)圆弧槽C 的半径R ;(4)从开始滑上B 到最后滑离C 的过程中A 损失的机械能.【答案】(1) v B =04v ;(2)20516v gL μ=(3)2064v R g =(4)201532mv E ∆=【解析】 【详解】(1)对A 在木板B 上的滑动过程,取A 、B 、C 为一个系统,根据动量守恒定律有:mv 0=m2v +2mv B 解得v B =4v (2)对A 在木板B 上的滑动过程,A 、B 、C 系统减少的动能全部转化为系统产生的热量222000111()2()22224v v mgL mv m m μ⨯=--解得20516v gLμ=(3)对A 滑上C 直到最高点的作用过程,A 、C 系统水平方向上动量守恒,则有:2mv +mv B =2mv A 、C 系统机械能守恒:22200111()()222242v v mgR m m mv +-⨯=解得264v R g= (4)对A 滑上C 直到离开C 的作用过程,A 、C 系统水平方向上动量守恒0024A C mv mv mv mv +=+ A 、C 系统初、末状态机械能守恒,2222001111()()222422A C m m m m +=+v v v v 解得v A =4v . 所以从开始滑上B 到最后滑离C 的过程中A 损失的机械能为:2220015112232A mv E mv mv ∆=-=【点睛】该题是一个板块的问题,关键是要理清A 、B 、C 运动的物理过程,灵活选择物理规律,能够熟练运用动量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解.2.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是 m A =4.0kg 和m B =3.0kg .用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙相接触.另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A 粘在一起不再分开,物块C 的v -t 图象如图乙所示.求:①物块C 的质量?②B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E P ? 【答案】(1)2kg (2)9J 【解析】试题分析:①由图知,C 与A 碰前速度为v 1=9 m/s ,碰后速度为v 2=3 m/s ,C 与A 碰撞过程动量守恒.m c v 1=(m A +m C )v 2 即m c =2 kg②12 s 时B 离开墙壁,之后A 、B 、C 及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A 、C 与B 的速度相等时,弹簧弹性势能最大 (m A +m C )v 3=(m A +m B +m C )v 4得E p =9 J考点:考查了动量守恒定律,机械能守恒定律的应用【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题.3.人站在小车上和小车一起以速度v 0沿光滑水平面向右运动.地面上的人将一小球以速度v 沿水平方向向左抛给车上的人,人接住后再将小球以同样大小的速度v 水平向右抛出,接和抛的过程中车上的人和车始终保持相对静止.重复上述过程,当车上的人将小球向右抛出n 次后,人和车速度刚好变为0.已知人和车的总质量为M ,求小球的质量m . 【答案】02Mv m nv= 【解析】试题分析:以人和小车、小球组成的系统为研究对象,车上的人第一次将小球抛出,规定向右为正方向,由动量守恒定律:Mv 0-mv=Mv 1+mv 得:102mvv v M=-车上的人第二次将小球抛出,由动量守恒: Mv 1-mv=Mv 2+mv 得:2022mvv v M=-⋅同理,车上的人第n 次将小球抛出后,有02n mvv v n M=-⋅ 由题意v n =0, 得:02Mv m nv=考点:动量守恒定律4.如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R =0.5m ,物块A 以v 0=6m/s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q ,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P 处静止的物块B 碰撞,碰后粘在一起运动,P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.1m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A 、B 的质量均为m =1kg(重力加速度g 取10m/s 2;A 、B 视为质点,碰撞时间极短).(1)求A 滑过Q 点时的速度大小v 和受到的弹力大小F ; (2)若碰后AB 最终停止在第k 个粗糙段上,求k 的数值; (3)求碰后AB 滑至第n 个(n <k )光滑段上的速度v n 与n 的关系式. 【答案】(1)5m/s v =, F =22 N (2) k =45 (3)90.2m/s ()n v n n k =-<【解析】⑴物块A 从开始运动到运动至Q 点的过程中,受重力和轨道的弹力作用,但弹力始终不做功,只有重力做功,根据动能定理有:-2mgR =-解得:v ==4m/s在Q 点,不妨假设轨道对物块A 的弹力F 方向竖直向下,根据向心力公式有:mg +F =解得:F =-mg =22N ,为正值,说明方向与假设方向相同。
1.【2014·福建卷】一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离。
已知前部分的卫星质量为m 1,后部分的箭体质量为m 2,分离后箭体以速率v 2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v 1为 。
(填选项前的字母)A.v 0-v 2B.v 0+v 2C.21021m v v v m =- D.()201201v v m m v v -+= 【答案】D【考点定位】本题考查动量守恒定律2.【2014·重庆卷】一弹丸在飞行到距离地面5m 高时仅有水平速度2/v m s =,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失,取重力加速210/g m s =,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是【答案】B【考点定位】本题考查了平抛运动规律、爆炸问题、动量守恒定律.【方法技巧】容易负略速度方向的判断,爆炸问题和碰撞问题围绕两个守恒(动量守恒和能量守恒)去思考。
3.【2014·全国大纲卷】一中子与一质量数为A (A >1)的原子核发生弹性正碰。
若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )A .11-+A AB .11+-A AC .2)1(4+A AD .22)1()1(-+A A【答案】A 【解析】试题分析:设原子核的质量为m ,中子的质量为m N ,碰撞前与碰撞后中子的速度分别是v 0和v 1,碰撞后原子核的速度为v 2,由于两者发生弹性正碰,因此有:m N v 0=m N v 1+mv 2,2021v m N =2121v m N +2221mv ,解得:v 1=0v mm mm N N +-,根据两者质量数可知:m m M =A 1,解得|10v v|=11-+A A ,故选项A 正确。
【考点定位】本题主要考查了动量守恒定律和能量守恒定律的应用问题,属于中档题。
4.【2014·上海卷】动能相等的两物体A 、B 在光滑水平面上沿同一直线相向而行,它们的速度大小之比12:2:1v v =,则动量之比:A B p p = ;两者碰后粘在一起运动,其总动量与A 原来动量大小之比:A p p = 。
【答案】1:2 1:1 【解析】试题分析:动能212k E mv =,根据:2:1A B v v =可得质量之比:1:4A B m m =。
动量P mv =,所以 ::1:2A B A A B B p p m v m v ==,碰后粘在一起根据动量守恒可得B B A A m v m v p -=,所以1:1B B A AA A Am v m v p p m v -==。
考点:动能 动量守恒定律5.【2014·江苏卷】牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,A 、B 两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16。
分离速度是指碰撞后B 对A 的速度,接近速度是指碰撞前A 对B 的速度。
若上述过程是质量为2m 的玻璃球A 以速度v 0碰撞质量为m 的静止玻璃球B ,且为对心碰撞,求碰撞后A 、B 的速度大小。
【答案】 v 1=01748v ,v 2=03124v【考点定位】本题主要考查了动量守恒定律的应用问题,属于中档偏低题。
6.【2014·全国大纲卷】冰球运动员甲的质量为80.0kg 。
当他以5.0m/s 的速度向前运动时,与另一质量为100kg 、速度为3.0m/s 的迎面而来的运动员乙相撞。
碰后甲恰好静止。
假设碰撞时间极短,求: (1)碰后乙的速度的大小; (2)碰撞中总机械能的损失。
【答案】(1)1.0m/s ;(2)1400J 【解析】试题分析:(1)设运动员甲、乙的质量分别为m 、M ,碰前速度大小分别为v 1、v 2,碰后乙的速度大小为v ′2,由动量守恒定律有:mv 1-Mv 2=Mv ′2 解得:v ′2=1v Mm-v 2=1.0m/s (2)根据能量守恒定律可知,碰撞中总机械能的损失为:ΔE =2121mv +2221Mv -2221v M '代入数据解得:ΔE =1400J【考点定位】本题主要考查了动量守恒定律和能量守恒定律的应用问题,属于中档题。
7.【2014·山东卷】如图,光滑水平直轨道上两滑块A 、B 用橡皮筋连接,A 的质量为m ,,开始时橡皮筋松弛,B 静止,给A 向左的初速度0v ,一段时间后,B 与A 同向运动发生碰撞并粘在一起,碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A 的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B 的速度的一半。
求:(i )B 的质量;(ii )碰撞过程中A 、B 系统机械能的损失。
【答案】(i )2B m m =;(ii )2016E mv ∆=(ii )从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得0()B mv m m v =+ ③设碰撞过程A 、B 系统机械能的损失为E ∆,则22011()22B E mv m m v ∆=-+ ④ 联立②③④式得2016E mv ∆=⑤ 【考点定位】动量守恒定律,能量守恒定律8.【2014·新课标全国卷Ⅰ】如图,质量分别为A m 、B m 的两个小球A 、B 静止在地面上方,B 球距地面的高度h=0.8m ,A 球在B 球的正上方。
先将B 球释放,经过一段时间后再将A 球释放。
当A 球下落t=0.3s 时,刚好与B 球在地面上方的P 点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A 球的速度恰为零。
已知A B m m 3=,重力加速度大小为2s /m 10=g ,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。
(i )B 球第一次到达地面时的速度; (ii )P 点距离地面的高度。
【答案】4/B v m s = 0.75p h m ='''A A B B B B m v m v m v +=碰撞过程没有动能损失则有222111'''222A AB B B B m v m v m v += 解得'1m/s B v =,''2m/s B v =小球B 与地面碰撞后根据没有动能损失所以B 离开地面上抛时速度04/B v v m s ==所以P 点的高度220'0.752B p v v h m g-==【考点定位】动量守恒定律 能量守恒9.【2014·天津卷】(16分)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A ,质量kg 4=A m ,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计。
可视为质点的物块B 置于A 的最右端,B 的质量kg 2=B m 。
现对A 施加一个水平向右的恒力F =10N ,A 运动一段时间后,小车左端固定的挡板B 发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A 、B 粘合在一起,共同在F 的作用下继续运动,碰撞后经时间t =0.6s ,二者的速度达到s /m 21=v 。
求(1)A 开始运动时加速度a 的大小; (2)A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小;(3)A 的上表面长度l ;【答案】(1)2.5m/s 2;(2)1m/s ;(3)0.45m ;(3)设A 、B 发生碰撞前,A 的速度为v A ,对A 、B 发生碰撞的过程,由动量守恒定律有:()v m m v m B A A A += ⑤A 从开始运动到与B 发生碰撞前,由动能定理得:221A A v m Fl =⑥ 联立④⑤⑥式,代入数据解得:m 45.0=l ⑦【考点定位】牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理10.【2014·海南卷】一静止原子核发生α衰变,生成一α粒子及一新核。
α粒子垂直进入磁感应强度大小为B 的匀强磁场,其运动轨迹是半径为R 的圆。
已知α粒子的质量为m ,电荷量为q ;新核的质量为M ;光在真空中的速度大小为c 。
求衰变前原子核的质量。
【答案】()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=22021Mm c qBR m M M 【解析】试题分析:设衰变产生的α粒子的速度大小为v ,有洛伦兹力公式和牛顿第二定律得Rv m qvB 2=设衰变后新核的速度大小为V ,衰变前后动量守恒,有mv MV -=0设衰变前原子核质量为M 0.衰变前后能量守恒,由2222202121mv mc MV Mc c M +++= 联立上式可得()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=22021Mm c qBR m M M 考点:动量守恒定律、能量守恒定律、带电粒子在磁场中的运动11.【2014·新课标全国卷Ⅱ】利用图(a )所示的装置验证动量守恒定律。
在图(a )中,气垫导轨上有A 、B 两个滑块,滑块A 右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B 左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。
实验测得滑块A 质量m 1=0.310kg ,滑块B 的质量m 2=0.108kg ,遮光片的宽度d =1.00cm ;打点计时器所用的交流电的频率为f =50H Z 。
将光电门固定在滑块B 的右侧,启动打点计时器,给滑块A 一向右的初速度,使它与B 相碰;碰后光电计时器显示的时间为Δ 3.500ms Bt =,碰撞前后打出的纸带如图(b )所示。
若实验允许的相对误差绝对值00100()´碰撞前后量之差碰前量总动总动最大为5℅,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。
【答案】见解析。
ΔA t 可视为很短;设在A 碰撞前后瞬时速度大小分别为v 0,v 1,将②式和图给实验数据代入①式可得:v 0=2.00m/s ③ v 1=0.970m/s ④设B 在碰撞后的速度大小为v 2,由①式有2Bd v t ∆=代入题所给的数据可得:v 2=2.86m/s ⑥ 设两滑块在碰撞前后的动量分别为P 和P ’,则P=m 1v 0 ⑦ P ’=m 2v 1+m 2v 2 ⑧两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为'00100r P P Pδ-=⨯ ⑨联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据,可得:0000175.rδ=< ⑩因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。
【考点定位】验证动量守恒定律。
【知识拓展】关键是能够从所给的纸带中找到碰撞前后滑块的速度,然后根据所给的误差的公式判断相对误差的大小。
12.【2014·广东卷】如图所示的水平轨道中,AC 段的中点B 的正上方有一探测器,C 处有一竖直挡板。
物体P 1沿轨道向右以速度v 1与静止在A 点的物体P 2碰撞,并接合成复合体P 。
以此碰撞时刻为计时零点,探测器只在12t s =至24t s =内工作。
已知P 1、P 2的质量都为1m kg =,P 与AC 间的动摩擦因数为0.1μ=,AB 段长4L m =,g 取10m/s 2。