(物理)物理动量守恒定律练习题及答案
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选修1高中物理动量守恒定律试题(含答案)一、动量守恒定律选择题1.质量为m、半径为R的小球,放在半径为3R、质量为3m的大空心球内,大球开始静止在光滑水平面上。
当小球从如图所示的位置(两球心在同一水平面上)无初速度沿内壁滚到最低点时,大球移动的距离是()A.2RB.125RC.4RD.34R2.如图,斜面体固定在水平面上,斜面足够长,在斜面底端给质量为m的小球以平行斜面向上的初速度1v,当小球回到出发点时速率为2v。
小球在运动过程中除重力和弹力外,另受阻力f(包含摩擦阻力),阻力f大小与速率成正比即f kv=。
则小球在斜面上运动总时间t为()A.12sinv vtgθ+=⋅B.12sinv vtgθ-=⋅C.1212sin2mv mvtv vmg kθ+=+⋅+D.1212sin2mv mvtv vmg kθ-=+⋅-3.如图所示为水平放置的固定光滑平行直轨道,窄轨间距为L,宽轨间距为2L。
轨道处于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,质量分别为m、2m的金属棒a、b垂直于导轨静止放置,其电阻分别为R、2R,现给a棒一向右的初速度v0,经t时间后两棒达到匀速运动两棒运动过程中始终相互平行且与导轨良好接触,不计导轨电阻,b棒一直在宽轨上运动。
下列说法正确的是()A.a棒开始运动时的加速度大小为223B L vRmB .b 棒匀速运动的速度大小为03v C .整个过程中通过b 棒的电荷量为023mv BL D .整个过程中b 棒产生的热量为203mv 4.如图,质量为m 的小木块从高为h 的质量为M 的光滑斜面体顶端滑下,斜面体倾角为θ,放在光滑水平面上,m 由斜面体顶端滑至底端的过程中,下列说法正确的是A .M 、m 组成的系统动量守恒B .M 移动的位移为()tan mh M m θ+ C .m 对M 做功为222cos ()(sin )Mm gh M m M m θθ++ D .m 对M 做功为222sin ()(cos )Mm gh M m M m θθ++ 5.如图所示,长木板A 放在光滑的水平面上,质量为m =4kg 的小物体B 以水平速度v 0=2m/s 滑上原来静止的长木板A 的表面,由于A 、B 间存在摩擦,之后A 、B 速度随时间变化情况如图乙所示,取g=10m/s 2,则下列说法正确的是( )A .木板A 获得的动能为2JB .系统损失的机械能为2JC .A 、B 间的动摩擦因数为0.1D .木板A 的最小长度为2m6.如图所示,质量分别为m 和2m 的A 、B 两个木块间用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,A 紧靠竖直墙.用水平力向左推B 将弹簧压缩,推到一定位置静止时推力大小为F 0,弹簧的弹性势能为E .在此位置突然撤去推力,下列说法中正确的是( )A .在A 离开竖直墙前,A 、B 与弹簧组成的系统机械能守恒,之后不守恒B .在A 离开竖直墙前,A 、B 系统动量不守恒,之后守恒C .在A 离开竖直墙后,A 、B 223E mED.在A离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为37.3个质量分别为m1、m2、m3的小球,半径相同,并排悬挂在长度相同的3根竖直绳上,彼此恰好相互接触.现把质量为m1的小球拉开一些,如图中虚线所示,然后释放,经球1与球2、球2与球3相碰之后,3个球的动量相等.若各球间碰撞时均为弹性碰撞,且碰撞时间极短,不计空气阻力,则m1:m2:m3为()A.6:3:1 B.2:3:1 C.2:1:1 D.3:2:18.如图所示,足够长的光滑水平面上有一质量为2kg的木板B,质量为1kg的木块C叠放在B的右端点,B、C均处于静止状态且B、C之间的动摩擦因数为μ = 0.1。
动量守恒定律练习一、选择题1、关于系统动量守恒正确的说法是:A.只要系统所受的合外力的冲量为零,系统动量就守恒B.只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒C.系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒D.各物体动量的增量的矢量和一定为零2、ab两球在光滑的水平面上沿同一直线发生正碰,作用前动量Pa=10kgm/s,Pb=0,碰撞过程中,动量变化△P=-20kgm/s,则作用后Pb为:A.-20 kgm/s B.-10kgm/s C.20kgm /s D.10kgm/s3、两物体ma=2mb,中间有一压缩弹簧,放在光滑的水平面上,现由静止同时放开后一小段时间内:A.a的速率是b的一半B.a的动量大C.a的受力大D.系统总动量为零4、质量为m的子弹水平飞行击穿一块原静止在光滑水平面上质量为M的木块,在子弹穿透木块的过程中:A.m和M所受的冲量相等B.子弹和木块的速度的变化量相等C.子弹和木块的动量变化量大小相等D.子弹和木块作为系统的总动量守恒5、1kg的物体在距地面高5m处自由下落,落在正以5m /s沿光滑水平面匀速前进的砂车中,砂车质量为4kg,则当物体与车相对静止后,车速为:A.3m/s B.4m/s C.5m/s D.6m /s6、质量为m的小球A以速度v与质量为3m的静止小球B发生正碰后以v/2的速度被反弹回,则正碰后B球的速度大小是:A、v/6B、2vC、v/2 D、v/37、m的M碰撞前后的s-t图如图所示,由图可知:A.m:M=1: 3 B.m:M=3:1C.m:M=l:1 D、m:M=l:28、质量为m的人站在长为L的船M一端,系统原来静止。
当人从船一端走到另一端过程中,不计水的阻力A.人速度大,船后退的速度也大B.人突然停止,船也突然停止C.人突然停止时,船由于惯性仍在运动D.人从一端走到另一端时,船后退了mL/(M+m)9、如图所示,A、B两物体彼此接触静止于光滑的水平桌面上,物体A的上表面是半径为R的光滑圆形轨道,物体C由静止开始从A上圆形轨道的右侧最高点下滑,则有:A.A和B不会出现分离现象B.当C第一次滑到圆弧最低点时,A和B开始分离C.A将会在桌面左边滑出D.A不会在桌面上滑出10、如图所示,A、B两质量相等的物体静止在平板小车C上,A、B之间有一根被压缩的弹簧,A、B与平板车的上表面间的滑动摩擦力之比为3:2,地面光滑,当压缩弹簧突然释放后,则:A.A、B系统动量守恒B.小车向左运动C.A、B、C系统动量守恒D.小车向右运动二、填空题11、质量为m=70kg的人从质量为M=140kg的小船船头走到船尾。
选修1高中物理《动量守恒定律》测试题(含答案)一、动量守恒定律 选择题1.如图所示,质量为M 的长木板静止在光滑水平面上,上表面OA 段光滑,AB 段粗糙且长为l ,左端O 处固定轻质弹簧,右侧用不可伸长的轻绳连接于竖直墙上,轻绳所能承受的最大拉力为F .质量为m 的小滑块以速度v 从A 点向左滑动压缩弹簧,弹簧的压缩量达最大时细绳恰好被拉断,再过一段时间后长木板停止运动,小滑块恰未掉落.则( )A .细绳被拉断瞬间木板的加速度大小为F M B .细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为212mv C .弹簧恢复原长时滑块的动能为212mv D .滑块与木板AB 间的动摩擦因数为22v gl2.如图所示,光滑的半圆槽置于光滑的地面上,且一定高度自由下落的小球m 恰能沿半圆槽的边缘的切线方向滑入原先静止的槽内,对此情况,以下说法正确的是( )A .小球第一次离开槽时,将向右上方做斜抛运动B .小球第一次离开槽时,将做竖直上抛运动C .小球离开槽后,仍能落回槽内,而槽将做往复运动D .槽一直向右运动3.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙壁上,质量为m 的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为m 的小球从槽高h 处开始下滑,则A .在小球从圆弧槽上下滑过程中,小球和槽组成的系统水平方向的动量始终守恒B .在小球从圆弧槽上下滑运动过程中小球的机械能守恒C .在小球压缩弹簧的过程中小球与弹簧组成的系统机械能守恒D .小球离开弹簧后能追上圆弧槽4.如图,在光滑的水平面上有一个长为L 的木板,小物块b 静止在木板的正中间,小物块a 以某一初速度0v 从左侧滑上木板。
已知物块a 、b 与木板间的摩擦因数分别为a 、b μ,木块与木板质量均为m ,a 、b 之间的碰撞无机械能损失,滑动摩擦力等于最大静摩擦力。
下列说法正确的是( )A .若没有物块从木板上滑下,则无论0v 多大整个过程摩擦生热均为2013mvB .若22ab a μμμ<≤,则无论0v 多大,a 都不会从木板上滑落 C .若032a v gL μ≤,则ab 一定不相碰 D .若2b a μμ>,则a 可能从木板左端滑落5.如图甲所示,质量M =2kg 的木板静止于光滑水平面上,质量m =1kg 的物块(可视为质点)以水平初速度v 0从左端冲上木板,物块与木板的v -t 图象如图乙所示,重力加速度大小为10m/s 2,下列说法正确的是( )A .物块与木板相对静止时的速率为1m/sB .物块与木板间的动摩擦因数为0.3C .木板的长度至少为2mD .从物块冲上木板到两者相对静止的过程中,系统产生的热量为3J6.质量分别为3m 和m 的两个物体,用一根细绳相连,中间夹着一根被压缩的轻弹簧,在光滑的水平面上以速度v 0匀速运动.某时刻剪断细绳,质量为m 的物体离开弹簧时速度变为v= 2v 0,如图所示.则在这一过程中弹簧做的功和两物体之间转移的动能分别是A .2083mv2023mv B .20mv 2032mv C .2012mv 2032mv D .2023mv 2056mv 7.一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示.设该物体在0t 和02t 时刻相对于出发点的位移分别是1x 和2x ,速度分别是1v 和2v ,合外力从开始至o t 时刻做的功是1W ,从0t 至02t 时刻做的功是2W ,则A .215x x =,213v v =B .1221,95x x v v ==C .2121,58x x W W ==D .2121,39v v W W ==8.如图所示,质量为M 的木板静止在光滑水平面上,木板左端固定一轻质挡板,一根轻弹簧左端固定在挡板上,质量为m 的小物块从木板最右端以速度v 0滑上木板,压缩弹簧,然后被弹回,运动到木板最右端时与木板相对静止。
最新高中物理动量守恒定律专项训练100( 附答案 )一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如下图,在水平川面上有两物块甲和乙,它们的质量分别为2m 、 m,甲与地面间无摩擦,乙与地面间的动摩擦因数恒定.现让甲以速度v0向着静止的乙运动并发生正碰,且碰撞时间极短,若甲在乙刚停下来时恰巧与乙发生第二次碰撞,试求:(1)第一次碰撞过程中系统损失的动能(2)第一次碰撞过程中甲对乙的冲量【答案】(1) 1 mv02; (2)4mv0【分析】【详解】解: (1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为v1、 v2,以后甲做匀速直线运动,乙以v2初速度做匀减速直线运动,在乙刚停下时甲追上乙碰撞,所以两物体在这段时间均匀速v2度相等,有: v12而第一次碰撞中系统动量守恒有:2mv02mv1 mv2由以上两式可得: v1v0, v2v0 2所以第一次碰撞中的机械能损失为:E 1g2mgv021g2mgv121mv221mv02 2224(2)依据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量:I mv20 mv02.如下图,一小车置于圆滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b,小车质量M=3kg, AO 部分粗拙且长L=2m,动摩擦因数μ=0.3,OB部分圆滑.另一小物块a.放在车的最左端,和车一同以 v0=4m/s 的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬时速度变成零,但不与挡板粘连.已知车 OB 部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧一直处于弹性限度内. a、 b 两物块视为质点质量均为 m=1kg,碰撞时间极短且不粘连,碰后一同向右运动.(取 g=10m/s2)求:(1)物块 a 与 b 碰后的速度大小;(2)当物块 a 相对小车静止时小车右端 B 到挡板的距离;(3)当物块 a 相对小车静止时在小车上的地点到O 点的距离.【答案】 (1)1m/s (2)(3) x=0.125m【分析】试题剖析:(1)对物块 a,由动能定理得:代入数据解得 a 与 b 碰前速度:;a、 b 碰撞过程系统动量守恒,以 a 的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:;(2)当弹簧恢复到原长时两物块分别, a 以在小车上向左滑动,当与车同速时,以向左为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:,对小车,由动能定理得:,代入数据解得,同速时车 B 端距挡板的距离:;(3)由能量守恒得:,解得滑块 a 与车相对静止时与O 点距离:;考点:动量守恒定律、动能定理。
高中物理动量守恒定律专项训练100(附答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.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 0s in30°−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.2.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。
物理动量定理题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1. 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/s2, 到达B 点时速度vB=30 m/s. 取重力加速度g=10 m/s2.(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FN 的大小.【答案】(1)100m (2)1800N s ⋅(3)3 900 N【解析】(1)已知AB 段的初末速度, 则利用运动学公式可以求解斜面的长度, 即2202v v aL -=可解得:2201002v v L m a-== (2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以01800B I mv N s =-=⋅(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:从B 运动到C 由动能定理可知:221122C B mgh mv mv =- 解得;3900N N =故本题答案是: (1) (2) (3)点睛:本题考查了动能定理和圆周运动, 会利用动能定理求解最低点的速度, 并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小.2. 图甲为光滑金属导轨制成的斜面, 导轨的间距为 , 左侧斜面的倾角 , 右侧斜面的中间用阻值为 的电阻连接。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场, 磁感应强度大小为 , 右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场, 磁感应强度为 。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab, 另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上, 与导轨垂直且接触良好, ab 棒和cd 棒的质量均为 , ab 棒的电阻为 , cd 棒的电阻为 。
高考物理《动量守恒定律》真题练习含答案1.[2024·全国甲卷](多选)蹦床运动中,体重为60 kg的运动员在t=0时刚好落到蹦床上,对蹦床作用力大小F与时间t的关系如图所示.假设运动过程中运动员身体始终保持竖直,在其不与蹦床接触时蹦床水平.忽略空气阻力,重力加速度大小取10 m/s2.下列说法正确的是()A.t=0.15 s时,运动员的重力势能最大B.t=0.30 s时,运动员的速度大小为10 m/sC.t=1.00 s时,运动员恰好运动到最大高度处D.运动员每次与蹦床接触到离开过程中对蹦床的平均作用力大小为4 600 N答案:BD解析:根据牛顿第三定律结合题图可知,t=0.15 s时,蹦床对运动员的弹力最大,蹦床的形变量最大,此时运动员处于最低点,运动员的重力势能最小,故A错误;根据题图可知运动员从t=0.30 s离开蹦床到t=2.3 s再次落到蹦床上经历的时间为2 s,根据竖直上抛运动的对称性可知,运动员上升时间为1 s,则在t=1.3 s时,运动员恰好运动到最大高度处,t=0.30 s时运动员的速度大小v=10×1 m/s=10 m/s,故B正确,C错误;同理可知运动员落到蹦床时的速度大小为10 m/s,以竖直向上为正方向,根据动量定理F·Δt-mg·Δt=mv-(-mv),其中Δt=0.3 s,代入数据可得F=4 600 N,根据牛顿第三定律可知运动员每次与蹦床接触到离开过程中对蹦床的平均作用力大小为4 600 N,故D正确.故选BD.2.[2022·山东卷]我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭.如图所示,发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出,火箭速度接近零时再点火飞向太空.从火箭开始运动到点火的过程中()A.火箭的加速度为零时,动能最大B.高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能C.高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量D.高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量答案:A解析:从火箭开始运动到点火的过程中,火箭先加速运动后减速运动,当加速度为零时,动能最大,A项正确;高压气体释放的能量转化为火箭的动能和重力势能及火箭与空气间因摩擦产生的热量,B项错误;根据动量定理可得高压气体对火箭的推力F、火箭自身的重力mg和空气阻力f的冲量矢量和等于火箭动量的变化量,C项错误;根据动能定理可得高压气体对火箭的推力F、火箭自身的重力mg和空气阻力f对火箭做的功之和等于火箭动能的变化量,D项错误.3.[2022·湖南卷]1932年,查德威克用未知射线轰击氢核,发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成.如图,中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核,碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2.设碰撞为弹性正碰,不考虑相对论效应,下列说法正确的是()A.碰撞后氮核的动量比氢核的小B.碰撞后氮核的动能比氢核的小C.v2大于v1D.v2大于v0答案:B解析:设中子质量为m0,被碰粒子质量为m,碰后中子速度为v′0,被碰粒子速度为v,二者发生弹性正碰,由动量守恒定律和能量守恒定律有m 0v 0=m 0v ′0+m v ,12 m 0v 20 =12m 0v ′20 +12 m v 2,解得v ′0=m 0-m m 0+m v 0,v =2m 0m 0+mv 0,因为当被碰粒子分别为氢核(m 0)和氮核(14m 0)时,有v 1=v 0,v 2=215 v 0,故C 、D 项错误;碰撞后氮核的动量为p 氮=14m 0·v 2=2815m 0v 0,氢核的动量为p 氢=m 0·v 1=m 0v 0,p 氮>p 氢,故A 错误;碰撞后氮核的动能为E k 氮=12·14m 0v 22 =28225 m 0v 20 ,氢核的动能为E k 氢=12 ·m 0·v 21 =12m 0v 20 ,E k 氮<E k 氢,故B 正确. 4.[2021·全国乙卷]如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦.用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动.在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统( )A .动量守恒,机械能守恒B .动量守恒,机械能不守恒C .动量不守恒,机械能守恒D .动量不守恒,机械能不守恒答案:B解析:撤去推力后,小车、弹簧和滑块组成的系统所受合外力为零,满足系统动量守恒的条件,故系统动量守恒;由于撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动,存在摩擦力做功的情况,故系统机械能不守恒,所以选项B 正确.5.[2023·新课标卷](多选)使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离,静止于水平桌面上,甲的N 极正对着乙的S 极,甲的质量大于乙的质量,两者与桌面之间的动摩擦因数相等.现同时释放甲和乙,在它们相互接近过程中的任一时刻( )A .甲的速度大小比乙的大B .甲的动量大小比乙的小C .甲的动量大小与乙的相等D .甲和乙的动量之和不为零答案:BD解析:对甲、乙两条形磁铁分别做受力分析,如图所示对于整个系统,由于μm 甲g >μm 乙g ,合力方向向左,合冲量方向向左,所以合动量方向向左,甲的动量大小比乙的小,m 甲v 甲<m 乙v 乙,又m 甲>m 乙,故v 甲<v 乙,B 、D 正确,A 、C 错误.故选BD.6.[2021·全国乙卷](多选)水平桌面上,一质量为m 的物体在水平恒力F 拉动下从静止开始运动.物体通过的路程等于s 0时,速度的大小为v 0,此时撤去F ,物体继续滑行2s 0的路程后停止运动.重力加速度大小为g .则( )A .在此过程中F 所做的功为12m v 20 B .在此过程中F 的冲量大小等于32m v 0 C .物体与桌面间的动摩擦因数等于v 20 4s 0gD .F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍答案:BC解析:设物体与桌面间的动摩擦因数为μ,根据功的定义,可知在此过程中,F 做的功为W F =Fs 0=12m v 20 +μmgs 0,选项A 错误;物体通过路程s 0时,速度大小为v 0,撤去F 后,由牛顿第二定律有μmg =ma 2,根据匀变速直线运动规律有v 20 =2a 2·2s 0,联立解得μ=v 20 4s 0g ,选项C 正确;水平桌面上质量为m 的物体在恒力F 作用下从静止开始做匀加速直线运动,有F -μmg =ma 1,又v 20 =2a 1s 0,可得a 1=2a 2,可得F =3μmg ,即F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍,选项D 错误;对F 作用下物体运动的过程,由动量定理有Ft -μmgt=m v 0,联立解得F 的冲量大小为I F =Ft =32m v 0,选项B 正确.。
选修1高中物理动量守恒定律试题(含答案)一、动量守恒定律 选择题1.如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,一质量为m 的光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切。
一质量为2m 的小物块从槽顶端距水平面高h 处由静止开始下滑,重力加速度为g ,下列说法正确的是( )A .物块第一次滑到槽底端时,槽的动能为43mgh B .在下滑过程中物块和槽之间的相互作用力对物块始终不做功C .全过程中物块、槽和弹簧所组成的系统机械能守恒,且水平方向动量守恒D .物块第一次被弹簧反弹后能追上槽,且能回到槽上距水平面高h 处2.如图所示,物体A 、B 的质量均为m =0.1kg ,B 静置于劲度系数k =100N/m 竖直轻弹簧的上端且B 不与弹簧连接,A 从距B 正上方h =0.2m 处自由下落,A 与B 相碰并粘在一起.弹簧始终在弹性限度内,g =10m/s 2.下列说法正确的是A .AB 组成的系统机械能守恒B .B 运动的最大速度大于1m/sC .B 物体上升到最高点时与初位置的高度差为0.05mD .AB 在最高点的加速度大小等于10m/s 23.质量为3m 足够长的木板静止在光滑的水平面上,木板上依次排放质量均为m 的木块1、2、3,木块与木板间的动摩擦因数均为μ.现同时给木块l 、2、3水平向右的初速度v 0、2v 0、3v 0,已知重力加速度为g .则下列说法正确的是( )A .1木块相对静止前,木板是静止的B .1木块的最小速度是023vC.2木块的最小速度是56vD.木块3从开始运动到相对静止时位移是24vgμ4.将质量为m0的木块固定在光滑水平面上,一颗质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块,子弹射穿木块时的速度为03v.现将同样的木块放在光滑的水平桌面上,相同的子弹仍以速度v0沿水平方向射入木块,设子弹在木块中所受阻力不变,则以下说法正确的是()A.若m0=3m,则能够射穿木块B.若m0=3m,子弹不能射穿木块,将留在木块中,一起以共同的速度做匀速运动C.若m0=3m,子弹刚好能射穿木块,此时子弹相对于木块的速度为零D.若子弹以3v0速度射向木块,并从木块中穿出,木块获得的速度为v1;若子弹以4v0速度射向木块,木块获得的速度为v2;则必有v1<v25.质量分别为3m和m的两个物体,用一根细绳相连,中间夹着一根被压缩的轻弹簧,在光滑的水平面上以速度v0匀速运动.某时刻剪断细绳,质量为m的物体离开弹簧时速度变为v= 2v0,如图所示.则在这一过程中弹簧做的功和两物体之间转移的动能分别是A.283mv223mv B.2mv232mvC.212mv232mv D.223mv256mv6.如图所示,将质量为M1、半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上,左侧靠墙角,右侧靠一质量为M2的物块.今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方h高处从静止开始落下,与圆弧槽相切自A点进入槽内,则以下结论中正确的是A.小球在槽内运动的全过程中,小球、半圆槽组成的系统机械能守恒B.小球在槽内运动的全过程中,小球、半圆槽和物块组成的系统水平动量守恒C.若小球能从C点离开半圆槽,则其一定会做竖直上抛运动D.若小球刚好到达C点,则12mh RM M=+7.如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,一质量为2m的光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切,一质量为m的小物块从槽上高h处开始下滑,重力加速度为g,下列说法正确的是mghA.物体第一次滑到槽底端时,槽的动能为3mghB.物体第一次滑到槽底端时,槽的动能为6C.在压缩弹簧的过程中,物块和弹簧组成的系统动量守恒D.物块第一次被弹簧反弹后能追上槽,但不能回到槽上高h处8.如图所示,光滑水平面上有一质量为m=1kg的小车,小车右端固定一水平轻质弹簧,弹簧左端连接一质量为m0=1kg的物块,物块与上表面光滑的小车一起以v0=5m/s的速度向右匀速运动,与静止在光滑水平面上、质量为M=4kg的小球发生弹性正碰,若碰撞时间极短,弹簧始终在弹性限度内.则()A.碰撞结束时,小车的速度为3m/s,速度方向向左B.从碰后瞬间到弹簧最短的过程,弹簧弹力对小车的冲量大小为4N·sC.小车的最小速度为1m/sD.在小车速度为1m/s时,弹簧的弹性势能有最大值9.平静水面上停着一只小船,船头站立着一个人,船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起,人向船尾走去,走到船中部时他突然停止走动.不计水对船的阻力,下列说法正确的是()A.人在船上走动过程中,人的动能是船的动能的8倍B.人在船上走动过程中,人的位移是船的位移的9倍C.人走动时,它相对水面的速度大于小船相对水面的速度D.人突然停止走动后,船由于惯性还会继续运动一小段时间10.质量相等的A、B两球在光滑水平面上,沿同一直线,同一方向运动,A球的动量P A =9kg•m/s,B球的动量P B=3kg•m/s.当A追上B时发生碰撞,则碰后A、B两球的动量可能值是()A.P A′=10kg•m/s,P B′=2kg•m/sB.P A′=6kg•m/s,P B′=4kg•m/sC.P A′=﹣6kg•m/s,P B′=18kg•m/sD.P A′=4kg•m/s,P B′=8kg•m/s11.如图所示,质量为M的长木板A静止在光滑的水平面上,有一质量为m的小滑块B 以初速度v0从左侧滑上木板,且恰能滑离木板,滑块与木板间动摩擦因数为μ.下列说法中正确的是A .若只增大v 0,则滑块滑离木板过程中系统产生的热量增加B .若只增大M ,则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量减少C .若只减小m ,则滑块滑离木板时木板获得的速度减少D .若只减小μ,则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小12.在采煤方法中,有一种方法是用高压水流将煤层击碎而将煤采下.今有一采煤用水枪,由枪口射出的高压水流速度为v .设水的密度为ρ,水流垂直射向煤层表面,若水流与煤层作用后速度减为零,则水在煤层表面产生的压强为( )A .2v ρB .2 2v ρC .2 v ρD .22v ρ13.如图所示,质量为M 的薄木板静止在粗糙水平桌面上,木板上放置一质量为m 的木块.已知m 与M 之间的动摩擦因数为μ,m 、M 与桌面间的动摩擦因数均为2μ.现对M 施一水平恒力F ,将M 从m 下方拉出,而m 恰好没滑出桌面,则在上述过程中A .水平恒力F 一定大于3μ(m +M )gB .m 在M 上滑动的时间和在桌面上滑动的时间相等C .M 对m 的冲量大小与桌面对m 的冲量大小相等D .若增大水平恒力F ,木块有可能滑出桌面14.如图(a)所示,轻弹簧的两端分别与质量为 m 1和m 2的两物块A 、B 相连接,静止在光滑的水平面上若使A 以3m/s 的速度向B 运动,A 、 B 的速度图像如图(b)所示,已知m 1=2kg ,则A .物块m 2质量为4kgB .13t t 、时刻弹簧处于压缩状态C .从3t 到4t 时刻弹簧由压缩状态恢复到原长D .弹簧的最大弹性势能为6J15.如图所示,半径为R 、质量为M 的14一光滑圆槽静置于光滑的水平地面上,一个质量为m 的小木块从槽的顶端由静止滑下,直至滑离圆槽的过程中,下列说法中正确的是A .M 和m 组成的系统动量守恒B .m 飞离圆槽时速度大小为2gRM m M+ C .m 飞离圆槽时速度大小为2gRD .m 飞离圆槽时,圆槽运动的位移大小为m R m M+ 16.如图所示,质量为2m 的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB 长度为2R ,现将质量为m 的小球从距A 点正上方h 0高处由静止释放,然后由A 点经过半圆轨道后从B 冲出,在空中能上升到距B 点所在水平线的最大高度为034h 处(不计空气阻力,小球可视为质点),则( )A .小球和小车组成的系统动量守恒B .小球离开小车后做斜上抛运动C .小车向左运动的最大距离为23R D .小球第二次在空中能上升到距B 点所在水平线的最大高度大于02h 17.如图所示,物体A 、B 的质量分别为m 、2m ,物体B 置于水平面上,物体B 上部半圆形槽的半径为R ,将物体A 从圆槽右侧顶端由静止释放,一切摩擦均不计。
物理动量守恒定律练习题20篇及解析一、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.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.(16分)如图,水平桌面固定着光滑斜槽,光滑斜槽的末端和一水平木板平滑连接,设物块通过衔接处时速率没有改变。
质量m1=0.40kg的物块A从斜槽上端距水平木板高度h=0. 80m处下滑,并与放在水平木板左端的质量m2=0.20kg的物块B相碰,相碰后物块B滑行x=4.0m到木板的C点停止运动,物块A滑到木板的D点停止运动。
已知物块B与木板间的动摩擦因数=0.20,重力加速度g=10m/s2,求:(1) 物块A沿斜槽滑下与物块B碰撞前瞬间的速度大小;(2) 滑动摩擦力对物块B做的功;(3) 物块A与物块B碰撞过程中损失的机械能。
【答案】(1)v0=4.0m/s(2)W=-1.6J(3)E=0.80J【解析】试题分析:①设物块A滑到斜面底端与物块B碰撞前时的速度大小为v0,根据机械能守恒定律有m1gh=12m12v (1分)v02gh,解得:v0=4.0 m/s(1分)②设物块B受到的滑动摩擦力为f,摩擦力做功为W,则f=μm2g(1分)W=-μm2gx解得:W=-1.6 J(1分)③设物块A与物块B碰撞后的速度为v1,物块B受到碰撞后的速度为v,碰撞损失的机械能为E,根据动能定理有-μm2gx=0-12m2v2解得:v=4.0 m/s(1分)根据动量守恒定律m1v0=m1v1+m2v(1分)解得:v1=2.0 m/s(1分)能量守恒12m12v=12m121v+12m2v2+E(1分)解得:E=0.80 J(1分)考点:考查了机械能守恒,动量守恒定律2.如图,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2 射出.重力加速度为g.求:(1)此过程中系统损失的机械能;(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.【答案】(1)2138m E mv M ⎛⎫∆=- ⎪⎝⎭ (2)02mv hs M g= 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为V ,由动量守恒得 mv 0=m +MV ①解得②系统的机械能损失为 ΔE =③由②③式得 ΔE =④(2)设物块下落到地面所需时间为t ,落地点距桌面边缘的水平距离为s ,则⑤s=Vt ⑥ 由②⑤⑥得 S =⑦考点:动量守恒定律;机械能守恒定律.点评:本题采用程序法按时间顺序进行分析处理,是动量守恒定律与平抛运动简单的综合,比较容易.3.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】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4.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)22+×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5.(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K 时,可以发生“氦燃烧”。
动量及动量守恒定律习题大全一.动量守恒定律概述1。
动量守恒定律的条件⑴系统不受外力或者所受外力之和为零;⑵系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;⑶系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上动量守恒。
⑷全过程的某一阶段系统受的合外力为零,则该阶段系统动量守恒.2.动量守恒定律的表达形式(1),即p1 p2=p1/ p2/,(2)Δp1 Δp2=0,Δp1= —Δp2 和3.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法(1)分析题意,明确研究对象.(2)对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,判定能否应用动量守恒。
(3)确定过程的始、末状态,写出初动量和末动量表达式。
注重:在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速度均应取地球为参考系.(4)建立动量守恒方程求解。
4.注重动量守恒定律的“五性”:①条件性;②整体性;③矢量性;④相对性;⑤同时性.二、动量守恒定律的应用1两个物体作用时间极短,满足内力远大于外力,可以认为动量守恒.碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。
如:光滑水平面上,质量为m1的物体A以速度v1向质量为m2的静止物体B运动,B的左端连有轻弹簧分析:在Ⅰ位置A、B刚好接触,弹簧开始被压缩,A开始减速,B开始加速;到Ⅱ位置A、B速度刚好相等(设为v),弹簧被压缩到最短;再往后A、B远离,到Ⅲ位位置恰好分开。
(1)弹簧是完全弹性的。
压缩过程系统动能减少全部转化为弹性势能,Ⅱ状态系统动能最小而弹性势能最大;分开过程弹性势能减少全部转化为动能;因此Ⅰ、Ⅲ状态系统动能相等。
这种碰撞叫做弹性碰撞。
由动量守恒和能量守恒可以证实A、B的最终速度分别为:。
(这个结论最好背下来,以后经常要用到.)(2)弹簧不是完全弹性的。
压缩过程系统动能减少,一部分转化为弹性势能,一部分转化为内能,Ⅱ状态弹性势能仍最大,但比损失的动能小;分离过程弹性势能减少,部分转化为动能,部分转化为内能;因为全过程系统动能有损失。
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.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: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m2=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m1=1.5×10-3 kg的不带电小物体P从轨道右端a以v0=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=10m/s2.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B1;(3)当区域efgh内所加磁场的磁感应强度为B2=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 r rα-︒-= 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=︒3.两个质量分别为0.3A m kg =、0.1B m kg =的小滑块A 、B 和一根轻质短弹簧,弹簧的一端与小滑块A 粘连,另一端与小滑块B 接触而不粘连.现使小滑块A 和B 之间夹着被压缩的轻质弹簧,处于锁定状态,一起以速度03/v m s =在水平面上做匀速直线运动,如题8图所示.一段时间后,突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失),两滑块仍沿水平面做直线运动,两滑块在水平面分离后,小滑块B 冲上斜面的高度为 1.5h m =.斜面倾角o 37θ=,小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.15μ=,水平面与斜面圆滑连接.重力加速度g 取210/m s .求:(提示:o sin 370.6=,o cos370.8=)(1)A 、B 滑块分离时,B 滑块的速度大小. (2)解除锁定前弹簧的弹性势能.【答案】(1)6/B v m s = (2)0.6P E J = 【解析】试题分析:(1)设分离时A 、B 的速度分别为A v 、B v , 小滑块B 冲上斜面轨道过程中,由动能定理有:2cos 1sin 2B B B Bm gh m gh m v θμθ+⋅= ① (3分)代入已知数据解得:6/B v m s = ② (2分)(2)由动量守恒定律得:0()A B A A B B m m v m v m v +=+ ③ (3分) 解得:2/A v m s = (2分) 由能量守恒得:2220111()222A B P A A B Bm m v E m v m v ++=+ ④ (4分) 解得:0.6P E J = ⑤ (2分)考点:本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律.4.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。
【物理】物理动量守恒定律题20套(带答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,小明站在静止在光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱,木箱最终以速度v 向右匀速运动.已知木箱的质量为m ,人与车的总质量为2m ,木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞,反弹回来后被小明接住.求:(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v 1的大小; (2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v 2的大小. 【答案】①2v;②23v 【解析】试题分析:①取向左为正方向,由动量守恒定律有:0=2mv 1-mv 得12v v =②小明接木箱的过程中动量守恒,有mv+2mv 1=(m+2m )v 2 解得223v v =考点:动量守恒定律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。
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=∆+∆=13.5J3.在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上,穿着三个半径相同的刚性球A 、B 、C ,三球的质量分别为m A =1kg 、m B =2kg 、m C =6kg ,初状态BC 球之间连着一根轻质弹簧并处于静止,B 、C 连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态,A 球以v 0=9m/s 的速度向左运动,与同一杆上的B 球发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短),求:(1)A球与B球碰撞中损耗的机械能;(2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能;(3)在以后的运动过程中B球的最小速度.【答案】(1);(2);(3)零.【解析】试题分析:(1)A、B发生完全非弹性碰撞,根据动量守恒定律有:碰后A、B的共同速度损失的机械能(2)A、B、C系统所受合外力为零,动量守恒,机械能守恒,三者速度相同时,弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有:三者共同速度最大弹性势能(3)三者第一次有共同速度时,弹簧处于伸长状态,A、B在前,C在后.此后C向左加速,A、B的加速度沿杆向右,直到弹簧恢复原长,故A、B继续向左减速,若能减速到零则再向右加速.弹簧第一次恢复原长时,取向左为正方向,根据动量守恒定律有:根据机械能守恒定律:此时A、B的速度,C的速度可知碰后A、B已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的,故B 的最小速度为零.考点:动量守恒定律的应用,弹性碰撞和完全非弹性碰撞.【名师点睛】A、B发生弹性碰撞,碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒,结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能.当B 、C 速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能.弹簧第一次恢复原长时,由系统的动量守恒和能量守恒结合解答4.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.5.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.6.一列火车总质量为M ,在平直轨道上以速度v 匀速行驶,突然最后一节质量为m 的车厢脱钩,假设火车所受的阻力与质量成正比,牵引力不变,当最后一节车厢刚好静止时,前面火车的速度大小为多少? 【答案】Mv/(M-m) 【解析】 【详解】因整车匀速运动,故整体合外力为零;脱钩后合外力仍为零,系统的动量守恒. 取列车原来速度方向为正方向.由动量守恒定律,可得()0Mv M m v m =-'+⨯ 解得,前面列车的速度为Mvv M m'=-;7.如图所示,在光滑水平面上有一个长为L 的木板B ,上表面粗糙,在其左端有一个光滑的14圆弧槽C 与长木板接触但不连接,圆弧槽的下端与木板的上表面相平,B 、C 静止在水平面上,现有滑块A 以初速度v 0从右端滑上B 并以02v滑离B ,恰好能到达C 的最高点.A 、B 、C 的质量均为m ,试求:(1)滑块与木板B 上表面间的动摩擦因数μ; (2)14圆弧槽C 的半径R 【答案】(1)20516v gL μ=;(2)2064v R g=【解析】由于水平面光滑,A 与B 、C 组成的系统动量守恒和能量守恒,有:mv 0=m (12v 0)+2mv 1 ① μmgL =12mv 02-12m (12v 0) 2-12×2mv 12 ②联立①②解得:μ=2516v gL.②当A 滑上C ,B 与C 分离,A 、C 间发生相互作用.A 到达最高点时两者的速度相等.A 、C 组成的系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒: m (12v 0)+mv 1=(m +m )v 2 ③ 12m (12v 0)2+12mv 12=12(2m )v 22+mgR ④ 联立①③④解得:R =264v g点睛:该题考查动量守恒定律的应用,要求同学们能正确分析物体的运动情况,列出动量守恒以及能量转化的方程;注意使用动量守恒定律解题时要规定正方向.8.如图所示,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O 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 .已知男演员质量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O 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 ,则212mgR mv =女演员刚好能回到高处,机械能依然守恒:222112m gR m v =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:122112m m v m v m v +=-+()③根据题意:12:2m m = 有以上四式解得:222v gR =接下来男演员做平抛运动:由2142R gt =,得8 t g R 因而:28s v t R ==; 【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;本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.9.如图所示,质量为m A =3kg 的小车A 以v 0=4m/s 的速度沿光滑水平面匀速运动,小车左端固定的支架通过不可伸长的轻绳悬挂质量为m B =1kg 的小球B (可看作质点),小球距离车面h =0.8m .某一时刻,小车与静止在光滑水平面上的质量为m C =1kg 的物块C 发生碰撞并粘连在一起(碰撞时间可忽略),此时轻绳突然断裂.此后,小球刚好落入小车右端固定的砂桶中(小桶的尺寸可忽略),不计空气阻力,重力加速度g =10m/s 2.求:(1)小车系统的最终速度大小v 共; (2)绳未断前小球与砂桶的水平距离L ; (3)整个过程中系统损失的机械能△E 机损. 【答案】(1)3.2m/s (2)0.4m (3)14.4J 【解析】试题分析:根据动量守恒求出系统最终速度;小球做平抛运动,根据平抛运动公式和运动学公式求出水平距离;由功能关系即可求出系统损失的机械能. (1)设系统最终速度为v 共,由水平方向动量守恒: (m A +m B ) v 0=(m A +m B +m C ) v 共 带入数据解得:v 共=3.2m/s(2)A 与C 的碰撞动量守恒:m A v 0=(m A +m C )v 1 解得:v 1=3m/s设小球下落时间为t ,则: 212h gt = 带入数据解得:t =0.4s 所以距离为:01()L v v =- 带入数据解得:L =0.4m(3)由能量守恒得:()()2201122B A B A B E m gh m m v m m m v ∆=++-++共损 带入数据解得:14.4E J ∆=损点睛:本题主要考查了动量守恒和能量守恒定律的应用,要注意正确选择研究对象,并分析系统是否满足动量守恒以及机械能守恒;然后才能列式求解.10.如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B 上,另一端与滑块C 接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H 的光滑水平桌面上.现有一滑块A 从光滑曲面上离桌面h 高处由静止开始滑下,与滑块B 发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C 向前运动,经一段时间,滑块C 脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出.已知,2,3A B C m m m m m m ===,求:(1)滑块A 与滑块B 碰撞结束瞬间的速度v ; (2)被压缩弹簧的最大弹性势能E Pmax ; (3)滑块C 落地点与桌面边缘的水平距离 s. 【答案】(1)111233v v gh ==(2)6mgh (323Hh 【解析】 【详解】解:(1)滑块A 从光滑曲面上h 高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底面的速度为1v ,由机械能守恒定律有:2112=A A m gh m v 解之得:12v gh =滑块A 与B 碰撞的过程,A 、B 系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为v ,由动量守恒定律有:()1A A B m v m m v =+ 解之得:111233v v gh ==(2)滑块A 、B 发生碰撞后与滑块C 一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A 、B 、C 速度相等,设为速度2v 由动量守恒定律有: ()12A A B C m v m m m v =++ 由机械能守恒定律有: ()22max 21()2A A CB B P m v m m m m E v -++=+ 解得被压缩弹簧的最大弹性势能:max 16P E mgh =(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C 脱离弹簧,设滑块A 、B 的速度为3v ,滑块C 的速度为4v ,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:()()34A B A B C m m v m m v m v +=++()()22234111222A B A B C m m v m m v m v +=++ 解之得:30=v ,4123v gh =滑块C 从桌面边缘飞出后做平抛运动:4 s v t =212H gt =解之得滑块C 落地点与桌面边缘的水平距离:23s Hh =11.如图所示,在水平面上有一弹簧,其左端与墙壁相连,O 点为弹簧原长位置,O 点左侧水平面光滑,水平段OP 长L=1m ,P 点右侧一与水平方向成的足够长的传送带与水平面在P 点平滑连接,皮带轮逆时针转动速率为3m/s ,一质量为1kg 可视为质点的物块A 压缩弹簧(与弹簧不栓接),使弹簧获得弹性势能,物块与OP 段动摩擦因数,另一与A 完全相同的物块B 停在P 点,B 与传送带的动摩擦因数,传送带足够长,A 与B 的碰撞时间不计,碰后A .B 交换速度,重力加速度,现释放A ,求:(1)物块A .B 第一次碰撞前瞬间,A 的速度(2)从A .B 第一次碰撞后到第二次碰撞前,B 与传送带之间由于摩擦而产生的热量 (3)A .B 能够碰撞的总次数 【答案】(1)(2)(3)6次【解析】试题分析:(1)设物块质量为m ,A 与B 第一次碰前的速度为,则:解得:(2)设A.B 第一次碰撞后的速度分别为,则,碰后B 沿传送带向上匀减速运动直至速度为零,加速度大小设为, 则:,解得:运动的时间,位移此过程相对运动路程此后B反向加速,加速度仍为,与传送带共速后匀速运动直至与A再次碰撞,加速时间为位移为此过程相对运动路程全过程生热(3)B与A第二次碰撞,两者速度再次互换,此后A向左运动再返回与B碰撞,B沿传送带向上运动再次返回,每次碰后到再次碰前速率相等,重复这一过程直至两者不再碰撞.则对A.B和弹簧组成的系统,从第二次碰撞后到不再碰撞:解得第二次碰撞后重复的过程数为n=2.25,所以碰撞总次数为N=2+2n=6.5=6次(取整数)考点:动能定理;匀变速直线运动的速度与时间的关系;牛顿第二定律【名师点睛】本题首先要理清物体的运动过程,其次要准确把握每个过程所遵守的物理规律,特别要掌握弹性碰撞过程,动量和机械能均守恒,两物体质量相等时交换速度12.如图所示,物块质量m=4kg,以速度v=2m/s水平滑上一静止的平板车上,平板车质量M=16kg,物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2,其他摩擦不计(g=10m/s2),求:(1)物块相对平板车静止时,物块的速度;(2)物块在平板车上滑行的时间;(3)物块在平板车上滑行的距离,要使物块在平板车上不滑下,平板车至少多长?【答案】(1)0.4m/s(2)(3)【解析】解:物块滑下平板车后,在车对它的摩擦力作用下开始减速,车在物块对它的摩擦力作用下开始加速,当二者速度相等时,物块相对平板车静止,不再发生相对滑动。
(物理)物理动量守恒定律练习题及答案一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.(16分)如图,水平桌面固定着光滑斜槽,光滑斜槽的末端和一水平木板平滑连接,设物块通过衔接处时速率没有改变。
质量m1=0.40kg的物块A从斜槽上端距水平木板高度h=0. 80m处下滑,并与放在水平木板左端的质量m2=0.20kg的物块B相碰,相碰后物块B滑行x=4.0m到木板的C点停止运动,物块A滑到木板的D点停止运动。
已知物块B与木板间的动摩擦因数=0.20,重力加速度g=10m/s2,求:(1) 物块A沿斜槽滑下与物块B碰撞前瞬间的速度大小;(2) 滑动摩擦力对物块B做的功;(3) 物块A与物块B碰撞过程中损失的机械能。
【答案】(1)v0=4.0m/s(2)W=-1.6J(3)E=0.80J【解析】试题分析:①设物块A滑到斜面底端与物块B碰撞前时的速度大小为v0,根据机械能守恒定律有m1gh=12m12v (1分)v02gh,解得:v0=4.0 m/s(1分)②设物块B受到的滑动摩擦力为f,摩擦力做功为W,则f=μm2g(1分)W=-μm2gx解得:W=-1.6 J(1分)③设物块A与物块B碰撞后的速度为v1,物块B受到碰撞后的速度为v,碰撞损失的机械能为E,根据动能定理有-μm2gx=0-12m2v2解得:v=4.0 m/s(1分)根据动量守恒定律m1v0=m1v1+m2v(1分)解得:v1=2.0 m/s(1分)能量守恒12m12v=12m121v+12m2v2+E(1分)解得:E=0.80 J(1分)考点:考查了机械能守恒,动量守恒定律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P1和P2的质量均为m.滑板的质量M=4m,P1和P2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,P2静止在粗糙面的B点,P1以v0=4.0m/s的初速度从A点沿弧面自由滑下,与P2发生弹性碰撞后,P1处在粗糙面B点上.当P2滑到C点时,滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连,P2继续运动,到达D点时速度为零.P1与P2视为质点,取g=10m/s2.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。
【答案】(1)3m/s (2)0.1m 【解析】试题分析:(1)除锁定后弹簧的弹性势能转化为系统动能,根据动量守恒和能量守恒列出等式得 mv 1-Mv 2=022121122P E mv Mv =+ 代入数据解得:v 1=3m/s v 2=1m/s (2)根据动量守恒和各自位移关系得12x xm M t t=,x 1+x 2=L 代入数据联立解得:24Lx ==0.1m 考点:动量守恒定律;能量守恒定律.4.一质量为的子弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块并留在其中,与木块用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起,开始弹簧处于原长,如图所示.已知弹簧被压缩瞬间的速度,木块、的质量均为.求:•子弹射入木块时的速度;‚弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能. 【答案】22()(2)Mm aM m M m ++b【解析】试题分析:(1)普朗克为了对于当时经典物理无法解释的“紫外灾难”进行解释,第一次提出了能量量子化理论,A正确;爱因斯坦通过光电效应现象,提出了光子说,B正确;卢瑟福通过对粒子散射实验的研究,提出了原子的核式结构模型,故正确;贝克勒尔通过对天然放射性的研究,发现原子核有复杂的结构,但没有发现质子和中子,D错;德布罗意大胆提出假设,认为实物粒子也具有波动性,E错.(2)1以子弹与木块A组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:解得:.2弹簧压缩最短时,两木块速度相等,以两木块与子弹组成的系统为研究对象,以木块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:解得:由机械能守恒定律可知:.考点:本题考查了物理学史和动量守恒定律5.匀强电场的方向沿x轴正向,电场强度E随x的分布如图所示.图中E0和d均为已知量.将带正电的质点A在O点由能止释放.A离开电场足够远后,再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放,当B在电场中运动时,A、B间的相互作用力及相互作用能均为零;B离开电场后,A、B间的相作用视为静电作用.已知A的电荷量为Q,A和B的质量分别为m和.不计重力.(1)求A在电场中的运动时间t,(2)若B的电荷量q =Q,求两质点相互作用能的最大值E pm(3)为使B离开电场后不改变运动方向,求B所带电荷量的最大值q m【答案】(1)(2)145QE0d (3)Q【解析】【分析】【详解】解:(1)由牛顿第二定律得,A在电场中的加速度 a ==A在电场中做匀变速直线运动,由d =a得运动时间 t ==(2)设A、B离开电场时的速度分别为v A0、v B0,由动能定理得QE0d =mqE0d =A、B相互作用过程中,动量和能量守恒.A、B相互作用为斥力,A受力与其运动方向相同,B受的力与其运动方向相反,相互作用力对A做正功,对B做负功.A、B靠近的过程中,B的路程大于A的路程,由于作用力大小相等,作用力对B做功的绝对值大于对A做功的绝对值,因此相互作用力做功之和为负,相互作用能增加.所以,当A、B最接近时相互作用能最大,此时两者速度相同,设为v,,由动量守恒定律得:(m +)v,= mv A0 +v B0由能量守恒定律得:E Pm= (m+)—)且 q =Q解得相互作用能的最大值 E Pm=145QE0d(3)A、B在x>d区间的运动,在初始状态和末态均无相互作用根据动量守恒定律得:mv A+v B= mv A0 +v B0根据能量守恒定律得:m+=m+解得:v B = -+因为B不改变运动方向,所以v B = -+≥0解得:q≤Q则B所带电荷量的最大值为:q m =Q6.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7.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8.氡是一种放射性气体,主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料.呼吸时氡气会随气体进入肺脏,氡衰变时放出α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.若有一静止的氡核22286Rn 发生α衰变,放出一个速度为0v 、质量为m 的α粒子和一个质量为M 的反冲核钋21884Po 此过程动量守恒,若氡核发生衰变时,释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。
(1)写衰变方程;(2)求出反冲核钋的速度;(计算结果用题中字母表示)(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)【答案】(1)222218486842Rn Po He →+;(2)0mv v M=-,负号表示方向与α离子速度方向相反;(3)()2022M m mv m Mc+∆=【解析】 【分析】 【详解】(1)由质量数和核电荷数守恒定律可知,核反应方程式为222218486842Rn Po+He →(2)核反应过程动量守恒,以α离子的速度方向为正方向 由动量守恒定律得00mv Mv +=解得0mv v M=-,负号表示方向与α离子速度方向相反 (3)衰变过程产生的能量()2022011222M m mv E mv Mv M+∆=+=由爱因斯坦质能方程得2E mc ∆=∆解得()2022M m mv m Mc+∆=9.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v 0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】238v h g=【解析】试题分析:选取A 、C 系统碰撞过程动量守恒,机械能守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出A 的速度;A 、B 系统在水平方向动量守恒,由动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题.小物块C 与A 发生弹性碰撞, 由动量守恒得:mv 0=mv C +mv A由机械能守恒定律得:2220111222C A mv mv mv =+ 联立以上解得:v C =0,v A =v 0设小物块A 在劈B 上达到的最大高度为h ,此时小物块A 和B 的共同速度大小为v ,对小物块A 与B 组成的系统,由机械能守恒得:()221122A mv mgh m M v =++ 水平方向动量守恒()A mv m M v =+联立以上解得: 238v h g=点睛:本题主要考查了物块的碰撞问题,首先要分析清楚物体运动过程是正确解题的关键,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题.要注意A 、B 系统水平方向动量守恒,系统整体动量不守恒.10.如图所示,在光滑水平面上有一个长为L 的木板B ,上表面粗糙,在其左端有一个光滑的14圆弧槽C 与长木板接触但不连接,圆弧槽的下端与木板的上表面相平,B 、C 静止在水平面上,现有滑块A 以初速度v 0从右端滑上B 并以02v滑离B ,恰好能到达C 的最高点.A 、B 、C 的质量均为m ,试求:(1)滑块与木板B 上表面间的动摩擦因数μ; (2)14圆弧槽C 的半径R 【答案】(1)20516v gL μ=;(2)2064v R g=【解析】由于水平面光滑,A 与B 、C 组成的系统动量守恒和能量守恒,有:mv 0=m (12v 0)+2mv 1 ① μmgL =12mv 02-12m (12v 0) 2-12×2mv 12 ②联立①②解得:μ=20516v gL. ②当A 滑上C ,B 与C 分离,A 、C 间发生相互作用.A 到达最高点时两者的速度相等.A 、C 组成的系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒: m (12v 0)+mv 1=(m +m )v 2 ③ 12m (12v 0)2+12mv 12=12(2m )v 22+mgR ④ 联立①③④解得:R =264v g点睛:该题考查动量守恒定律的应用,要求同学们能正确分析物体的运动情况,列出动量守恒以及能量转化的方程;注意使用动量守恒定律解题时要规定正方向.11.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。