高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
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高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
一、高考物理精讲专题动量守恒定律
1.如图所示,质量分别为m 1和m 2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v 1、v 2同向运动,并发生对心碰撞,碰后m 2被右侧墙壁原速弹回,又与m 1碰撞,再一次碰撞后两球都静止.求第一次碰后m 1球速度的大小.
【答案】
【解析】
设两个小球第一次碰后m 1和m 2速度的大小分别为和
,
由动量守恒定律得:(4分) 两个小球再一次碰撞,(4分)
得:
(4分)
本题考查碰撞过程中动量守恒的应用,设小球碰撞后的速度,找到初末状态根据动量守恒的公式列式可得
2.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
3.28.如图所示,质量为m a=2kg的木块A静止在光滑水平面上。一质量为m b= lkg的木块B以初速度v0=l0m/s沿水平方向向右运动,与A碰撞后都向右运动。木块A与挡板碰撞后立即反弹(设木块A与挡板碰撞过程无机械能损失)。后来木块A与B发生二次碰撞,碰后A、B同向运动,速度大小分别为1m/s、4m/s。求:木块A、B第二次碰撞过程中系统损失的机械能。
【答案】9J
【解析】试题分析:依题意,第二次碰撞后速度大的物体应该在前,由此可知第二次碰后A、B 速度方向都向左。
第一次碰撞,规定向右为正向 m B v0=m B v B+m A v A
第二次碰撞,规定向左为正向 m A v A-m B v B= m B v B’+m A v A’
得到v A=4m/s v B=2m/s
ΔE=9J
考点:动量守恒定律;能量守恒定律.
视频
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】①0.25v0.②
2
16
v L
g
μ=
【解析】
试题分析:(1)设小球和物体A碰撞后二者的速度为v1,三者相对静止后速度为v2,规定向右为正方向,根据动量守恒得,
mv0=2mv1,① (2分)
2mv1=4mv2② (2分)
联立①②得,v2=0.25v0.(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.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v0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】v0v0
【解析】设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2
由动量守恒定律得2mv0=2mv1+mv2
且由题意知=
解得v1=v0,v2=v0
视频
6.如图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为m,人在极端的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离L时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍,重力加速度为g,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞时间很短,忽略空气阻力,求:
(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功;
(2)人给第一辆车水平冲量的大小;
(3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比。
【答案】
【解析】略
7.如图所示,光滑水平面上依次放置两个质量均为m的小物块A和C以及光滑曲面劈B,B的质量为M=3m,劈B的曲面下端与水平面相切,且劈B足够高,现让小物块C以水平速度v0向右运动,与A发生弹性碰撞,碰撞后小物块A又滑上劈B,求物块A在B上能够达到的最大高度.
【答案】
2
3
8
v h
g
【解析】