2011--2018年高考物理真题分类汇编24.动量守恒定律
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高考物理试题真题分类汇编动量守恒定律含解析一、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:4282t s +=2.如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m 的物块B ,B 的下端连接一轻质弹簧,弹簧下端与挡板相连接,B 平衡时,弹簧的压缩量为x 0,O 点为弹簧的原长位置.在斜面顶端另有一质量也为m 的物块A ,距物块B 为3x 0,现让A 从静止开始沿斜面下滑,A 与B 相碰后立即一起沿斜面向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又一起向上运动,并恰好回到O 点(A 、B 均视为质点),重力加速度为g .求:(1)A 、B 相碰后瞬间的共同速度的大小; (2)A 、B 相碰前弹簧具有的弹性势能;(3)若在斜面顶端再连接一光滑的半径R =x 0的半圆轨道PQ ,圆弧轨道与斜面相切 于最高点P ,现让物块A 以初速度v 从P 点沿斜面下滑,与B 碰后返回到P 点还具有向上的速度,则v 至少为多大时物块A 能沿圆弧轨道运动到Q 点.(计算结果可用根式表示) 【答案】20132v gx =014P E mgx =0(2043)v gx =+【解析】试题分析:(1)A 与B 球碰撞前后,A 球的速度分别是v 1和v 2,因A 球滑下过程中,机械能守恒,有: mg (3x 0)sin30°=12mv 12 解得:103v gx =又因A 与B 球碰撞过程中,动量守恒,有:mv 1=2mv 2…② 联立①②得:21011322v v gx ==(2)碰后,A 、B 和弹簧组成的系统在运动过程中,机械能守恒. 则有:E P +12•2mv 22=0+2mg•x 0sin30° 解得:E P =2mg•x 0sin30°−12•2mv 22=mgx 0−34mgx 0=14mgx 0…③ (3)设物块在最高点C 的速度是v C ,物块A 恰能通过圆弧轨道的最高点C 点时,重力提供向心力,得:2c v mg m R=所以:0c v gR gx == C 点相对于O 点的高度: h=2x 0sin30°+R+Rcos30°=(43)+x 0…⑤ 物块从O 到C 的过程中机械能守恒,得:12mv o 2=mgh+12mv c 2…⑥ 联立④⑤⑥得:0(53)o v gx +=…⑦ 设A 与B 碰撞后共同的速度为v B ,碰撞前A 的速度为v A ,滑块从P 到B 的过程中机械能守恒,得:12mv 2+mg (3x 0sin30°)=12mv A 2…⑧ A 与B 碰撞的过程中动量守恒.得:mv A =2mv B …⑨ A 与B 碰撞结束后从B 到O 的过程中机械能守恒,得:12•2mv B 2+E P =12•2mv o 2+2mg•x 0sin30°…⑩ 由于A 与B 不粘连,到达O 点时,滑块B 开始受到弹簧的拉力,A 与B 分离. 联立⑦⑧⑨⑩解得:033v gx =考点:动量守恒定律;能量守恒定律【名师点睛】分析清楚物体运动过程、抓住碰撞时弹簧的压缩量与A 、B 到达P 点时弹簧的伸长量相等,弹簧势能相等是关键,应用机械能守恒定律、动量守恒定律即可正确解题.3.如图所示,在倾角30°的斜面上放置一个凹撸B,B 与斜面间的动摩擦因数3μ=;槽内靠近右侧壁处有一小物块A(可视为质点),它到凹槽左侧壁的距离d =0.1m ,A 、B 的质量都为m=2kg ,B 与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩摞力,不计A 、B 之间的摩擦,斜面足够长.现同时由静止释放A 、B,经过一段时间,A 与B 的侧壁发生碰撞,碰撞过程不计机械能损失,碰撞时间极短,g 取210/m s .求:(1)释放后物块A 和凹槽B 的加速度分别是多大?(2)物块A 与凹槽B 的左侧壁第一次碰撞后瞬间A 、B 的速度大小;(3)从初始位置到物块A 与凹糟B 的左侧壁发生第三次碰撞时B 的位移大小. 【答案】(1)(2)v An =(n-1)m∙s -1,v Bn ="n" m∙s -1(3)x n 总=0.2n 2m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设物块A 的加速度为a 1,则有m A gsin θ=ma 1, 解得a 1=5m/s 2凹槽B 运动时受到的摩擦力f=μ×3mgcos θ=mg 方向沿斜面向上; 凹槽B 所受重力沿斜面的分力G 1=2mgsin θ=mg 方向沿斜面向下; 因为G 1=f ,则凹槽B 受力平衡,保持静止,凹槽B 的加速度为a 2=0 (2)设A 与B 的左壁第一次碰撞前的速度为v A0,根据运动公式:v 2A0=2a 1d 解得v A0=3m/s ;AB 发生弹性碰撞,设A 与B 第一次碰撞后瞬间A 的速度大小为v A1,B 的速度为v B1,则由动量守恒定律:0112A A B mv mv mv =+ ;由能量关系:2220111112222A AB mv mv mv =+⨯ 解得v A1=-1m/s(负号表示方向),v B1=2m/s4.如图所示,一辆质量M=3 kg 的小车A 静止在光滑的水平面上,小车上有一质量m=l kg 的光滑小球B ,将一轻质弹簧压缩并锁定,此时弹簧的弹性势能为E p =6J ,小球与小车右壁距离为L=0.4m ,解除锁定,小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住,求:①小球脱离弹簧时的速度大小;②在整个过程中,小车移动的距离。
十年高考物理真题(2011-2023)分类汇编专题08 动量定理及动量守恒定律(解析版)一、动量定理动量定理是描述物体运动的一个基本定理,它指出:在一个封闭系统内,当外力作用于物体上时,物体的动量变化等于作用在该物体上的外力。
动量定理可以表示为以下公式:物体的动量变化 = 外力的冲量其中,冲量定义为力对时间的积分,即:冲量= ∫(F dt)根据动量定理,我们可以推导出一些物体运动的关系。
1. 动量定理的应用动量定理在物理学中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景:a) 车辆碰撞在车辆碰撞中,动量定理可以通过计算碰撞前后物体的动量来判断碰撞力的大小和方向。
例如,当两辆车以不同的速度相撞时,根据动量定理可以计算出它们的相对速度和撞击力。
b) 弹丸射击在弹丸射击中,动量定理可以用来计算弹丸的速度和撞击力。
通过测量弹丸的质量和速度,可以使用动量定理来推导出撞击目标的力度。
c) 物体的反弹当一个物体在碰撞后发生反弹时,动量定理可以用来解释反弹的原理。
根据动量守恒定律,碰撞前后物体的总动量保持不变,因此在撞击后物体会反弹。
2. 动量定理的示例题目下面是一道常见的动量定理示例题目:题目:一个质量为1kg的物体以2m/s的速度在空中自由运动,受到一个水平方向的2N的恒力作用,请问物体在2秒钟后的速度是多少?解答:根据动量定理,我们可以将物体的动量变化表示为:物体的动量变化= 外力的冲量。
根据题目,外力的大小为2N,恒力作用时间为2s,因此冲量可以计算为2N * 2s = 4Ns。
根据动量定理,我们可以得到动量变化等于冲量的公式:物体的动量变化 = 4Ns。
根据动量的定义,我们可以将物体的动量表示为动量 = 质量 * 速度。
根据题目,物体的质量为1kg,所以物体的动量可以表示为动量 = 1kg * 2m/s = 2kg·m/s。
根据物体的动量变化等于冲量的公式,我们可以得到2kg·m/s = 4Ns,解方程得到物体的速度为2m/s。
2011-2018年高考真题物理试题分类汇编:碰撞试题部分1.2015年理综天津卷9、(1)如图所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A 球在水平面上静止放置,B 球向左运动与A 球发生正碰,B 球碰撞前、后的速率之比为3∶1,A 球垂直撞向挡板,碰后原速率返回,两球刚好不发生碰撞,A 、B 两球的质量之比为__________,A 、B 碰撞前、后两球总动能之比为_______________2. 2013年江苏卷5. 水平面上,一白球与一静止的灰球碰撞,两球质量相等. 碰撞过程的频闪照片如图所示,据此可推断,碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的(A)30% (B)50% (C)70% (D)90% 3. 2012年理综全国卷21.如图,大小相同的摆球a 和b 的质量分别为m 和3m ,摆长相同,并排悬挂,平衡时两球刚好接触,现将摆球a 向左边拉开一小角度后释放,若两球的碰撞是弹性的,下列判断正确的是A.第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等B.第一次碰撞后的瞬间,两球的动量大小相等C.第一次碰撞后,两球的最大摆角不相同D.发生第二次碰撞时,两球在各自的平衡位置 4. 2011年理综全国卷20.质量为M 、内壁间距为L 的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m 的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。
初始时小物块停在箱子正中间,如图所示。
现给小物块一水平向右的初速度v ,小物块与箱壁碰撞N 次后恰又回到箱子正中间,井与箱子保持相对静止。
设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为A .B .C .D .Nμm gL5. 2014年理综大纲卷21.一中子与一质量数为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 A C .214)A (A + D .2211)A ()A (-+ 6.2014年理综大纲卷24.(12 分)冰球运动员甲的质量为80.0kg 。
高考物理动量守恒定律真题汇编(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg 和1kg 的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P .现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s ,此时乙尚未与P 相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P 碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P 对乙的冲量的最大值. 【答案】v 乙=6m/s. I =8N 【解析】 【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.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.3.如图所示,质量M=1kg 的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上,凹槽部分嵌有cd 和ef 两个光滑半圆形导轨,c 与e 端由导线连接,一质量m=lkg 的导体棒自ce 端的正上方h=2m 处平行ce 由静止下落,并恰好从ce 端进入凹槽,整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中,导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好。
高中物理试题真题分类汇编动量守恒定律含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,两块相同平板P 1、P 2置于光滑水平面上,质量均为m 。
P 2的右端固定一轻质弹簧,左端A 与弹簧的自由端B 相距L 。
物体P 置于P 1的最右端,质量为2m 且可以看作质点。
P 1与P 以共同速度v 0向右运动,与静止的P 2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P 1与P 2粘连在一起,P 压缩弹簧后被弹回并停在A 点(弹簧始终在弹性限度内)。
P 与P 2之间的动摩擦因数为μ,求:(1)P 1、P 2刚碰完时的共同速度v 1和P 的最终速度v 2; (2)此过程中弹簧最大压缩量x 和相应的弹性势能E p 。
【答案】(1) 201v v =,4302v v = (2)L g v x -=μ3220,1620p mv E = 【解析】(1) P 1、P 2碰撞过程,动量守恒,102mv mv =,解得21v v =。
对P 1、P 2、P 组成的系统,由动量守恒定律 ,204)2(mv v m m =+,解得4302v v =(2)当弹簧压缩最大时,P 1、P 2、P 三者具有共同速度v 2,对P 1、P 2、P 组成的系统,从P 1、P 2碰撞结束到P 压缩弹簧后被弹回并停在A 点,用能量守恒定律)(2)2()2(21221221222021x L mg u v m m m mv mv ++++=⨯+⨯ 解得L gv x -=μ3220 对P 1、P 2、P 系统从P 1、P 2碰撞结束到弹簧压缩量最大,用能量守恒定律p 222021))(2()2(21221221E x L mg u v m m m mv mv +++++=+ 最大弹性势能162P mv E =注意三个易错点:碰撞只是P 1、P 2参与;碰撞过程有热量产生;P 所受摩擦力,其正压力为2mg【考点定位】碰撞模型、动量守恒定律、能量守恒定律、弹性势能、摩擦生热。
高中物理动量守恒定律真题汇编(含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如下图,质量为 M=2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 局部为半径R=0.3m一一1 一的光滑一圆孤,BC 局部水平粗糙,BC 长为L=0.6m .一可看做质点的小物块从A 点由静止4(1)小物块与小车 BC 局部间的动摩擦因数;(2)小物块从A 滑到C 的过程中,小车获得的最大速度.【答案】(1) 0.5 (2) 1m/s 【解析】解:(1)小物块滑到C 点的过程中,系统水平方向动量守恒那么有: (M m)v 0所以滑到C 点时小物块与小车速度都为 0由能量守恒得:mgR mgLR解得: R 0.5L(2)小物块滑到B 位置时速度最大,设为 必,此时小车获得的速度也最大,设为V 2由动量守恒得:mv 1 Mv 2121 2 由能重寸恒得:mgR — mv 1— Mv 2 22联立解得:v 2 1m / s2.如下图,一个带圆弧轨道的平台固定在水平地面上,光滑圆弧 MN 的半径为R=3.2m,水平局部NP 长L=3.5m,物体B 静止在足够长的平板小车 C 上,B 与小车的接触 面光滑,小车的左端紧贴平台的右端.从 M 点由静止释放的物体 A 滑至轨道最右端P 点后 再滑上小车,物体 A 滑上小车后假设与物体 B 相碰必粘在一起,它们间无竖直作用力. A 与释放,滑到C 点刚好相对小车停止.小物块质量 m=1kg,取 g=10m/s 2.求:平台水平轨道和小车上外表的动摩擦因数都为0.4,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相取 g=10m/s 2,求等.物体A 、B 和小车C 的质量均为1kg,K(1)物体A 进入N 点前瞬间对轨道的压力大小?考点:牛顿第二定律;动量守恒定律;能量守恒定律(2)物体A 在NP 上运动的时间? (3)物体A 最终离小车左端的距离为多少?【答案】(1)物体A 进入N 点前瞬间对轨道的压力大小为30N ;(2)物体A 在NP 上运动的时间为 0.5s (3)物体A 最终离小车左端的距离为33m 16【解析】试题分析:(1)物体A 由M 到N 过程中,由动能定理得: 在N 点,由牛顿定律得 F N -m A g=m A 联立解得F N =3m A g=30N由牛顿第三定律得,物体 A 进入轨道前瞬间对轨道压力大小为:(2)物体A 在平台上运动过程中2m A gR=m A v NF N ' =3A g=30N(imAg=mAa 2 L=v N t-at 代入数据解得t=0.5s t=3.5s (不合题意,舍去)(3)物体A 刚滑上小车时速度 v 〔= v N -at=6m/s从物体A 滑上小车到相对小车静止过程中,小车、物体 A 组成系统动量守恒,而物体 B 保持静止(m A + m C )v 2= m A v 1小车最终速度 v 2=3m/s此过程中A 相对小车的位移为 L 1,那么,1 2 129mgL 1 — mv 1 - 2mv 2 解得:L [=1m2 24物体A 与小车匀速运动直到 A 碰到物体B, A, B 相互作用的过程中动量守恒:(m A + m B )v 3= m A V 2此后A, B 组成的系统与小车发生相互作用,动量守恒,且到达共同速度V 4(m A + m B )v 3+m C v 2=" (m" A +m B +m C ) v 4此过程中A 相对小车的位移大小为L 2,那么mgL 2 1mv 22 1 2 22mv 3213mv 42解得:23 1_2= — m16物体A 最终离小车左端的距离为,33 x=L i -L 2=— m163.光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、 C,质量分别为 m A 3m 、m Bmb m ,开始时B 、C 均静止,A 以初速度V o 向右运动, 起,此后A 与B 间的距离保持不变.求A 与B 相撞后分开,B 又与C 发生碰撞并粘在一 B 与C碰撞前B 的速度大小.239 _94PU 经过 次a 盘变和 次3盘变,取后变成铅的同位 素.(填入铅的三种同位素 206 Pb 、282Pb 、282Pb 中的一种)(2)某同学利用如下图的装置验证动量守恒定律.图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A 、B 两摆球均很小,质量之比为 1 :2.当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好 接触.向右上方拉动 B 球使其摆线伸直并与竖直方向成 45.角,然后将其由静止释放.结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角成 30..假设本实验允许的最大误差为土猊,此 实验是否成功地验证了动量守恒定律? 【解析】【详解】(1)设发生了 x 次“衰变和y 次3衰变,【解析】 【分析】设A 与B 碰撞后,A 的速度为V A , B 与C 碰撞前B 的速度为%, 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:m A V o对B 、C 木块:M B由A 与B 间的距离保持不变可知 v A v 联立代入数据得:m A V A m B V Bmb4 .[物理出彳3—5] (1)天然放射性元素207【答案】(1) 8, 4, 82Pb ; (2)根据质量数和电荷数守恒可知,2x-y+82=94, 239=207+4x;由数学知识可知,x=8, y=4.假设是铅的同位素206,或208,不满足两数守恒, 因此最后变成铅的同位素是282Pb(2)设摆球A 、B 的质量分别为 m A 、m B,摆长为l, B 球的初始高度为h i,碰撞前B 球 的速度为V B .在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h 1 l(1 cos45)①1 22m B V B m B ghi ②设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为P i 、P 2.有 P i = m B V B ③所以,此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律.5.氢是一种放射性气体,主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料.呼吸时氨气 会随气体进入肺脏,氢衰变时放出射线,这种射线像小 炸弹〞一样轰击肺细胞,使肺细胞受损,从而引发肺癌、白血病等.假设有一静止的氢核222Rn 发生 衰变,放出一个速度为V .、质量为m 的 粒子和一个质量为 M 的反冲核针288 Po 此过程动量守恒,假设氢核发 生衰变时,释放的能量全部转化为粒子和针核的动能.(1)写衰变方程;联立①②③式得同理可得联立④⑤式得代人条件得由此可以推出 P m B J 2gl (1 cos45 ) ④F 2 (m A m B R2gl(1 cos30 )⑤P 2 m A m B 1 cos30 - - -------- J d P 1 m B . 1 cos452P2… —1.03⑦P(2)求出反冲核针的速度;(计算结果用题中字母表示相反;(3) m 【解析】 【分析】 【详解】(1)由质量数和核电荷数守恒定律可知,核反响方程式为222 218 4..86Rn 84 Po+2He (2)核反响过程动量守恒,以 a 离子的速度方向为正方向 由动量守恒定律得mv 0 Mv 0解得vmv 0■,负号表示方向与 a 离子速度方向相反 M(3)衰变过程产生的能量21 2 1 2M m mv oE -mv 2 - Mv 2-2 22M由爱因斯坦质能方程得2E mc解得M m mv 2m ------------ 5——2Mc 26.如下图,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A 点由静止出发绕.点下摆,当摆到最低点 B 时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自己刚好能回到高处 A.求男演员落地点 C 与O 点的水平距离s.男演员质量 m 1 和女演员质量 m 2之比m 1 :m 2=2,秋千的质量不计,秋千的摆长为R, C 点比.点低5R.【答案】8R 【解析】【分析】 【详解】两演员一起从从 A 点摆到B 点,只有重力做功,机械能守恒定律,设总质量为 m,那么12(3)求出这一衰变过程中的质量亏损.(计算结果用题中字母表示)2222184 ..【答木】(1) 86 Rn 84 Po 2 He ; (2) vmv o负号表示方向与“离子速度方向2M m mv 0 2Mc 2mgR -mv1 2女演员刚好能回到高处,机械能依然守恒:m2gR -m2v12女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒:(m l m2) v m2v l m1v2③根据题意:m1 :m2 2有以上四式解得:v22 2gR1c 8R接下来男演员做平抛运动:由4R -gt2,得t —2 . g因而:s v2t 8R;【点睛】两演员一起从从A点摆到B点,只有重力做功,根据机械能守恒定律求出最低点速度;女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒,由于女演员刚好能回到高处,可先根据机械能守恒定律求出女演员的返回速度,再根据动量守恒定律求出男演员平抛的初速度,然后根据平抛运动的知识求解男演员的水平分位移;此题关键分析求出两个演员的运动情况,然后对各个过程分别运用动量守恒定律和机械能守恒定律列式求解.7.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:I~~J S I(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】V A 1.0m/s, E损0.25J【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:_1 2,1 2 _ 1 y 2 _ 1 ,2KE损一]山正且? /8 ①山尸A/㈤胪B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.8 .如下图,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为科使木板与重物以共同的速度 v o 向右运动,某时刻木板与墙发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后木板以原速率反弹长,重物始终在木板上.重力加速度为g.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间4V 0 3~g解:木板第一次与墙碰撞后,向左匀减速直线运动,直到静止,再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度,再往后是匀速直线运动,直到第二次 撞墙. 木板第一次与墙碰撞后,重物与木板相互作用直到有共同速度V,动量守恒,有:2mv o - mv o = (2m+m) v, 解得: v=^-木板在第一个过程中,用动量定理,有: mv - m ( - v 0)=科2mgt…〜一 一 1? 1 2八用动能TE 理,有: -mv --IDV O =-科 2mgs木板在第二个过程中,匀速直线运动,有: s=vt 2,,一,…~、2v n 2v n I 4V n木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t l +t 2=—-+——-=一-3|Xg_ ……入……工……L,[W答:木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间为34M【点评】此题是一道考查动量守恒和匀变速直线运动规律的过程复杂的好题,正确分析出 运动规律是关键.9 .如下图,带有 1光滑圆弧的小车 A 的半径为R,静止在光滑水平面上.滑块C 置于4木板B 的右端,A 、B 、C 的质量均为 m, A 、B 底面厚度相同.现 B 、C 以相同的速度向右 匀速运动,B 与A 碰后即粘连在一起,C 恰好能沿A 的圆弧轨道滑到与圆心等高.设木板足够处.那么:(重力加速度为 g)(1)B 、C 一起匀速运动的速度为多少?(2)滑块C 返回到A 的底端时AB 整体和C 的速度为多少?【解析】此题考查动量守恒与机械能相结合的问题.(1)设B 、C 的初速度为vo, AB 相碰过程中动量守恒,设碰后 AB 总体速度u,由12 1 2 12-mv 0 - 2mu - 3mu mgR 2 2 2解得 v o 2.3gR(2)C 从底端滑到顶端再从顶端滑到底部的过程中,满足水平方向动量守恒、机械能守恒,有 mv 0 2mu mv 1 2mv 210.如下图,在光滑的水平面上,质量为 4m 、长为L 的木板右端紧靠竖直墙壁,与墙壁 不粘连.质量为 m 的小滑块(可视为质点)以水平速度 v 0滑上木板左端,滑到木板右端时 速度恰好为零.现小滑块以水平速度 v 滑上木板左端,滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞,小滑块弹回后,刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下,求 一的值. 0v 1【答案]一二三 %- 【解析】1 2试题分析:小滑块以水平速度 v 0右滑时,有:fL =0- - mv 2 (2分)2mv o 2mu ,解得 uV2C 滑到最高点的过程mv o 2mu 3mu1 2—mv 0 2-2mu 21mv ; - 2mv 2 2 22 解得:v 1 mgR, 35,3gR31 o 1 o小滑块以速度v 滑上木板到运动至碰墙时速度为vi,那么有 fL = — mv 1-—mv (2分)2 2滑块与墙碰后至向左运动到木板左端,此时滑块、木板的共同速度为 丫2,那么有 mv i =(m 4m)v 2(2 分)1 2 1 2由总能重寸恒可得:fL= —mv 1 -- (m 4m)v 2 (2分)2 2 v 3上述四式联立,解得 一一(1分)v o 2考点:动能定理,动量定理,能量守恒定律.11.如下图,一质量为 M 的平板车B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为 m 的小 木块A, m 〈M,A 、B 间粗糙,现给 A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 v0,使A 开始向 左运动,B 开始向右运动,最后 A 不会1t 离B,求:(1) A 、B 最后的速度大小和方向;(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车的速度大小和方向.…… M m2Mm 2【答案】(1) ------------------------- v 0 (2) -------------- v 0M m 2 Mg【解析】试题分析:(1)由A 、B 系统动量守恒定律得:Mv0 —mv0= (M +m ) v ①一 M -w所以v=- ---------- v0 方向向右(2) A 向左运动速度减为零时,到达最远处,设此时速度为 Mv 0 mv 0Mv0 — mv0="Mv' v -------------------- 方 向向右M考点:动量守恒定律;点评:此题主要考查了动量守恒定律得直接应用,难度适中.12.如下图,粗细均匀的圆木棒 A 下端离地面高 H,上端套着一个细环 B. A 和B 的质 量均为m, A 和B间的滑动摩擦力为f,且fvmg.用手限制A 和B 使它们从静止开始自由 下落.当A 与地面碰撞后,A 以碰撞地面时的速度大小竖直向上运动,与地面发生碰撞时 间极短,空气阻力不计,运动过程中 A 始终呈竖直状态.求:假设 A 再次着地前B 不脱离A, A 的长度应满足什么条件?v'那么由动量守恒定律得:r~丘7 --------------(mg + D【解析】试题分析:设木棒着地时的速度为l v°,由于木棒与环一起自由下落,那么也=\Z两木棒弹起竖直上升过程中,由牛顿第二定律有:对木棒:『+ mg ai = -解得:山,方向竖直向下对环:・_ mg-/解得上m方向竖直向下可见环在木棒上升及下降的全过程中一直处于加速运动状态,所以木棒从向上弹起到再次着地的过程中木棒与环的加速度均保持不变2 vo木棒在空中运动的时间为在这段时间内,环运动的位移为--■ . ■要使环不碰地面,那么要求木棒长度不小于x,即,兰冈L>...................解得:+考点:考查了牛顿第二定律与运动学公式的综合应用【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度,所以在做这一类问题时,特别又是多过程问题时,先弄清楚每个过程中的运动性质,根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力。
高考物理动量守恒定律真题汇编(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图,足够大的光滑水平面上固定着一竖直挡板,挡板前L 处静止着质量m 1=1kg 的小球A ,质量m 2=2kg 的小球B 以速度v 0运动,与小球A 正碰.两小球可看作质点,小球与小球及小球与挡板的碰撞时间忽略不计,且碰撞中均没有机械能损失.求(1)第1次碰撞后两小球的速度;(2)两小球第2次碰撞与第1次碰撞之间的时间; (3)两小球发生第3次碰撞时的位置与挡板的距离. 【答案】(1)043v 013v 方向均与0v 相同 (2)065L v (3)9L【解析】 【分析】(1)第一次发生碰撞,动量守恒,机械能守恒;(2)小球A 与挡板碰后反弹,发生第2次碰撞,分析好位移关系即可求解;(3)第2次碰撞过程中,动量守恒,机械能守恒,从而找出第三次碰撞前的初始条件,分析第2次碰后的速度关系,位移关系即可求解. 【详解】(1)设第1次碰撞后小球A 的速度为1v ,小球B 的速度为2v ,根据动量守恒定律和机械能守恒定律:201122m v m v m v =+222201122111222m v m v m v =+ 整理得:210122m v v m m =+,212012m m v v m m -=+解得1043v v =,2013v v =,方向均与0v 相同. (2)设经过时间t 两小球发生第2次碰撞,小球A 、B 的路程分别为1x 、2x ,则有11x v t =,22x v t =由几何关系知:122x x L += 整理得:065Lt v =(3)两小球第2次碰撞时的位置与挡板的距离:235x L x L =-= 以向左为正方向,第2次碰前A 的速度043A v v =,B 的速度为013B v v =-,如图所示.设碰后A 的速度为A v ',B 的速度为B v '.根据动量守恒定律和机械能守恒定律,有1212A B A B m v m v m v m v ''+=+; 2222121211112222A B AB m v m v m v m v ''+=+ 整理得:12212()2A B A m m v m v v m m -+'=+,21112()2B AB m m v m v v m m -+'=+解得:089A v v '=-,079B v v '=设第2次碰后经过时间t '发生第3次碰撞,碰撞时的位置与挡板相距x ',则B x x v t '''-=,A x x v t '''+=整理得:9x L '=2.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.3.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 =.4.如图的水平轨道中,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t 1=2 s 至t 2=4 s 内工作,已知P 1、P 2的质量都为m =1 kg ,P 与AC 间的动摩擦因数为μ=0.1,AB 段长L =4 m ,g 取10 m/s 2,P 1、P 2和P 均视为质点,P 与挡板的碰撞为弹性碰撞。
2011-2018年高考物理试题分类汇编第24节 动量守恒定律1.2012年物理上海卷22.(A 组)A 、B 两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A 质量为5kg ,速度大小为10m/s ,B 质量为2kg ,速度大小为5m/s ,它们的总动量大小为____________kgm/s ;两者碰撞后,A 沿原方向运动,速度大小为4m/s ,则B 的速度大小为______________m/s 。
答案: 40; 10,解析:总动量m/s kg 405210521⋅=⨯-⨯=-=v M v M p B A ;碰撞过程中满足动量守恒,2121v M v M v M v M B A B A '+'=-,代入数据可得: v B =10m/s2.2011年上海卷22A.光滑水平面上两小球a 、b 用不可伸长的松弛细绳相连。
开始时a 球静止,b 球以一定速度运动直至绳被拉紧,然后两球一起运动,在此过程中两球的总动量 (填“守恒”或“不守恒”);机械能 (填“守恒”或“不守恒”)。
答案:守恒,不守恒。
解析:本题考查动量守恒定律及机械能守恒定律。
两球在光滑水平地面上,外力和为零,故系统的总动量守恒。
由于绳子在瞬间绷紧,系统的动能将有一部分转化为热量,故机械能不守恒。
3. 2013年上海卷22A .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v 0射入物块后,以水平速度2v 0/3射出。
则物块的速度为 ,此过程中损失的机械能为 。
答案: 03mv M , ()Mm v m M 18520-解析:由动量守恒定律,m v 0=m ·2v 0/3+Mv ,解得v =03mv M.由能量守恒定律,此过程中损失的机械能为△E =12m v 02-12m ·(2v 0/3)2+12Mv 2=518 m v 02 -118Mm 2 v 02。
4.2015年上海卷22A .两小孩在冰面上乘坐“碰碰车”相向运动。
2011-2018年高考真题物理试题分类汇编:动量和动量定理试题部分1.2012年天津卷9. (1)质量为0.2kg 的小球竖直向下以6m/s 的速度落至水平地面,再以4m/s 的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞前后的动量变化为 kg•m/s 。
若小球与地面的作用时间为0.2s ,则小球受到地面的平均作用力大小为 N (g =10m/s 2)。
2.2014年物理上海卷22A .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 v A ∶v B =2: 1,则动量大小之比P A ∶P B = ;两者碰后粘在一起运动,其总动量与A 原来动量大小之比P ∶P A = 。
3.2017年海南卷1.光滑水平桌面上有P 、Q 两个物块,Q 的质量是P 的n 倍。
将一轻弹簧置于P 、Q 之间,用外力缓慢压P 、Q 。
撤去外力后,P 、Q 开始运动,P 和Q 的动量大小的比值为A .2nB .nC .1nD .1 4.2015年理综重庆卷3.高空作业须系安全带。
如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h (可视为自由落体运动)。
.此后经历时间t 安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上。
则该段时间安全带对人的平均作用力大小为 A mgB mgC mg+ D mg - 5.2015年理综北京卷18.“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。
从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是A .绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小B .绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小C .绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大D .人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力6.2018年全国卷II 、15.高空坠物极易对行人造成伤害。
7-1(2018全国1,24,12分)一质量为m 的烟花弹获得动能E 后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E ,且均沿竖直方向运动.爆炸时间极短,重力加速度大小为g ,不计空气阻力和火药的质量,求(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间; (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度 【答案】(1)1/gmE2 ;(2)2E/mg 【解析】(1)设烟花弹上升的初速度为vE =1/2mv 20 ①(1设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t0-v0=-gt ②(1t =1/gmE2 ③(2(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h 1 E =mgh1 ④(1火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间其速度分别为v 1和v 2.由1/4mv 21+1/4mv 22=E ⑤(2 1/2mv1+1/2mv 2=0 ⑥(2由⑥式知,烟花弹两部分的速度方向相反,向上运动部分做竖直上抛运动.设爆炸后烟花弹向上运动部分继续上升的高度为h21/4mv 21=1/2mgh 2 ⑦(1h =h1+h 2=2E/mg ⑧(2 7-2(2018全国2,15,6分)高空坠物极易对行人造成伤害.若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的撞击时间约为2 ms ,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为( ) A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N 【答案】C【解析】根据自由落体运动和动量定理有2gh=v2(h为25层楼的高度,约70 m),Ft=mv,代入数据解得F≈1×103 N,所以C正确.7-3(2018全国2,24,12分)汽车A在水平冰雪路面上行驶,驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B.两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5 m,A车向前滑动了2.0 m,已知A和B的质量分别为kg 和kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小.求(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小;(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小.【答案】(1)(2)【解析】试题分析:两车碰撞过程动量守恒,碰后两车在摩擦力的作用下做匀减速运动,利用运动学公式可以求得碰后的速度,然后在计算碰前A车的速度.(1)设B车质量为m B,碰后加速度大小为a B,根据牛顿第二定律有①式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数.设碰撞后瞬间B车速度的大小为,碰撞后滑行的距离为.由运动学公式有②联立①②式并利用题给数据得③(2)设A车的质量为m A,碰后加速度大小为a A.根据牛顿第二定律有④设碰撞后瞬间A车速度的大小为,碰撞后滑行的距离为.由运动学公式有⑤设碰撞后瞬间A车速度的大小为,两车在碰撞过程中动量守恒,有⑥联立③④⑤⑥式并利用题给数据得7-4(2018全国3,25,20分)如图,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切.BC为圆弧轨道的直径.O为圆心,OA和OB之间的夹角为α,sinα=,一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用,已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零.重力加速度大小为g.求:(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;(2)小球到达A点时动量的大小;(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间.【答案】(1)(2)(3)【解析】试题分析本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点,意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力.解析(1)设水平恒力的大小为F0,小球到达C点时所受合力的大小为F.由力的合成法则有①②设小球到达C点时的速度大小为v,由牛顿第二定律得③由①②③式和题给数据得④⑤(2)设小球到达A 点的速度大小为v1,作CD ⊥PA ,交PA 于DDA =R sin α ⑥ CD =R (1+cos α)-mg ·CD -F0·DA =1/2mv 2-1/2mv 21 由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得,小球在A 点的动量大小为⑨(3)小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动,加速度大小为g .设小球在竖直方向的初速度为,从C 点落至水平轨道上所用时间为t .由运动学公式有⑩由⑤⑦⑩式和题给数据得7-5(2018北京,22,16分)2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某滑道示意图如下,长直助滑道AB 与弯曲滑道BC 平滑衔接,滑道BC 高h =10 m ,C 是半径R =20 m 圆弧的最低点,质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑,加速度a =4.5 m/s 2,到达B 点时速度v B =30 m/s.取重力加速度g =10 m/s 2. (1)求长直助滑道AB 的长度L ;(2)求运动员在AB 段所受合外力的冲量的I 大小;(3)若不计BC 段的阻力,画出运动员经过C 点时的受力图,并求其所受支持力F N 的大小.【解析】(1)根据匀变速直线运动公式,有L =(v 2B -v 2A )/2a =100 m (2)根据动量定理,有I =mvB -mv A =1 800 N ·s(3)运动员经C根据动能定理,运动员在BC段mgh =1/2mv2C-1/2mv2B根据牛顿第二定律,有F N-mg=m v2C/R联立解得F N=3 900 N7-6(2018天津,9(1),4分)质量为0.45 kg0.05 kg200 m/s[ZZ(Z]〓〓〓〓[ZZ)][JP] m/s.若子弹在木块中运动时受到的平均阻力为4.5×10 3 N,则子弹射入木块的深度为[ZZ(Z]〓〓〓〓[ZZ)]m.〖ZK【答案】 20 0.2【解析】子弹打木块的过程,子弹与木块组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有mv0=(M+m)v,将已知条件代入解得v=20 m/s;由功能关系可知,Q=fd=1/2mv20-1/2(M+m)v2,解得d=0.2 m.7-7(2018江苏,12C(3),4分)如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下.经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上.忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小.【答案】【解析】取向上为正方向,动量定理mv-(-mv)=I且I=(F-mg)t解得IF=Ft=2mv+mgt。
第24节 动量守恒定律
1.2012年物理上海卷
22.(A 组)A 、B 两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A 质量为5kg ,速度大小为10m/s ,B 质量为2kg ,速度大小为5m/s ,它们的总动量大小为____________kgm/s ;两者碰撞后,A 沿原方向运动,速度大小为4m/s ,则B 的速度大小为______________m/s 。
答案: 40; 10,
解析:总动量m/s kg 405210521⋅=⨯-⨯=-=v M v M p B A ;
碰撞过程中满足动量守恒,21
21v M v M v M v M B A B A '+'=-,代入数据可得: v B =10m/s 2.2011年上海卷
22A.光滑水平面上两小球a 、b 用不可伸长的松弛细绳相连。
开始时a 球静止,b 球以一定速度运动直至绳被拉紧,然后两球一起运动,在此过程中两球的总动量 (填“守恒”或“不守恒”);机械能 (填“守恒”或“不守恒”)。
答案:守恒,不守恒。
解析:本题考查动量守恒定律及机械能守恒定律。
两球在光滑水平地面上,外力和为零,故系统的总动量守恒。
由于绳子在瞬间绷紧,系统的动能将有一部分转化为热量,故机械能不守恒。
3. 2013年上海卷
22A .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v 0射入物块后,以水平速度2v 0/3射出。
则物块的速度为 ,此过程中损失的机械能为 。
答案: 03mv M , ()M
m v m M 1852
-
解析:由动量守恒定律,m v 0=m ·2v 0/3+Mv ,解得v =0
3mv M
.由能量守恒定律,此过程中损失的机械能为△E =
12m v 02-12m ·(2v 0/3)2+12Mv 2=518 m v 02 -118M
m 2 v 02。
4.2015年上海卷22A .两小孩在冰面上乘坐“碰碰车”相向运动。
A 车总质量为50kg ,以2m/s 的速度向右运动;B 车总质量为70kg ,以3m/s 的速度向左运动。
碰撞后,A 以1.5m/s 的速度向左运动,则B 的速度大小为________m/s ,方向向________(选填“左”或“右”)。
答案:0.5;左
解析:规定向右为正方向,由动量守恒定律得B B A A B B A A v m v m v m v m '+'-=-,解得v'B = -0.5m/s
所以B 的速度大小为0.5m/s ,方向向左。
5.2017年新课标I 卷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 .5.7×102 kg ∙m/s C .6.0×102 kg ∙m/s
D .6.3×102 kg ∙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。
6. 2016年上海卷22A.如图,粗糙水平面上,两物体A 、B 以轻绳相连,在恒力F 作用下做匀速运动。
某时刻轻绳断开,A 在F 牵引下继续前进,B 最后静止。
则在B 静止前,A 和B 组成的系统动量_________(选填:“守恒”或“不守恒“)。
在B 静止后,A 和B 组成的系统动量 。
(选填:“守恒”或“不守恒“) 【答案】守恒; 不守恒
【解析】轻绳断开前,A 、B 做匀速运动,系统受到的拉力F 和摩擦力平衡,合外力等于零,即
0A B F f f --=,所以系统动量守恒;当轻绳断开B 静止之前,A 、B 系统的受力情况不变,即0A B F f f --=,所以系统的动量依然守恒;当B 静止后,系统的受力情况发生改变,即A A F f m a -=,系统合外力不等于零,系统动量不守恒。
7.2016年天津卷9、(1)如图所示,方盒A 静止在光滑的水平面上,盒内有一个小滑块B ,盒的质量是滑块质量的2倍,滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ;若滑块以速度v 开始向左运动,与盒的左右壁发生无机械能损失的碰撞,滑块在盒中来回运动多次,最终相对于盒静止,则此时盒的速度大小为 ;滑块相对于盒运动的路程为 。
【答案】3v 23v g
μ
【解析】设滑块质量为m ,则盒子的质量为2m ;对整个过程,由动量守恒定律可得:mv =3mv 共 解得v 共=
3
v
由能量关系可知:22113()223
v mgx mv m μ=
-⋅⋅ 解得:2
3v x g
μ=
8.2014年理综重庆卷4.一弹丸在飞行到距离地面5m 高时仅有水平速度v =2m/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,取重力加速度g =10m/s 2。
则下列图中两块
弹片飞行的轨迹可能正确的是 【答案】B
【解析】弹丸水平飞行爆炸时,在水平方向系统动量守恒,设m 乙=m ,则m 甲=3m ,故爆炸前水平方向总动量P=(3m+m )v =8m 。
而爆炸后两弹片做平抛运动,由平抛运动规律:
,t v x ,t v x ,gt h 乙乙甲甲===
2
2
1 选项A 中:v 甲=2.5m/s ,v 乙=0.5m/s(向左),P' =3m ×2.5+m ×(-0.5)=7m ,不满足动量守恒,A 错误; 选项B 中:v 甲=2.5m/s ,v 乙=0.5m/s ,P' ==3m ×2.5+m ×0.5=8m ,满足动量守恒,B 正确; 选项C 中:v 甲=2m/s ,v 乙=1m/s ,P' ==3m ×2+m ×1=7m ,不满足动量守恒,C 错误;
选项D 中:v 甲=2m/s ,v 乙=1m/s(向左),P' ==3m ×2+m ×(-1)=5m ,不满足动量守恒,D 错误。
9.2012年理综重庆卷
17.质量为m 的人站在质量为2m 的平板小车上,以共同的速度在水平地面上沿直线前行,车受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比。
当车速为v 0时,人从车上以相对于地面大小为v 0的速度水平向后跳下。
跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计,则能正确表示车运动的v -t 图象为
答:B
解析:人与平板小车以共同的速度在水平地面上沿直线前行,由于受到阻力作用,做减速直线运动;当车速为v 0时,人从车上以相对于地面大小为v 0的速度水平向后跳下瞬间,系统动量守恒,(m +2m )v 0= -m v 0+2mv ,解得v =2 v 0。
人跳离后车向前做减速直线运动,直到停止,所以能正确表示
v 2v
1.5v
A
v C
v
D
v 0.5v
B
C
A。