最新高考物理一轮复习 专项训练 动量守恒定律

最新高考物理一轮复习 专项训练 动量守恒定律一、高考物理精讲专题动量守恒定律1．如图所示，在水平地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0v 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好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)2014mv ；(2) 0mv 【解析】 【详解】解：(1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为1v 、2v ，之后甲做匀速直线运动，乙以2v 初速度做匀减速直线运动，在乙刚停下时甲追上乙碰撞，因此两物体在这段时间平均速度相等，有：212v v =而第一次碰撞中系统动量守恒有：01222mv mv mv =+ 由以上两式可得：012v v =，20 v v = 所以第一次碰撞中的机械能损失为：222201201111222224E m v m v mv mv ∆=--=gg g g (2)根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量：200I mv mv =-=2．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。

⑵根据机械能守恒定律可知，物块A 与物块B 碰撞前瞬间的速度为v 0，设碰后A 、B 瞬间一起运动的速度为v 0′，根据动量守恒定律有：mv 0＝2mv 0′ 解得：v 0′＝＝3m/s设物块A 与物块B 整体在粗糙段上滑行的总路程为s ，根据动能定理有：－2μmgs ＝0－解得：s ＝＝4.5m所以物块A 与物块B 整体在粗糙段上滑行的总路程为每段粗糙直轨道长度的＝45倍，即k ＝45⑶物块A 与物块B 整体在每段粗糙直轨道上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可知，其加速度为：a ＝＝－μg ＝－1m/s 2由题意可知AB 滑至第n 个（n ＜k ）光滑段时，先前已经滑过n 个粗糙段，根据匀变速直线运动速度-位移关系式有：2naL ＝－解得：v n ＝＝m/s （其中n ＝1、2、3、 (44)【考点定位】动能定理（机械能守恒定律）、牛顿第二定律、匀变速直线运动速度-位移式关系、向心力公式、动量守恒定律的应用，以及运用数学知识分析物理问题的能力。

【规律总结】牛顿定律、动能定理、功能关系、动量守恒定律等往往是求解综合大题的必备知识，因此遇到此类问题，要能习惯性地从以上几个方面进行思考，并正确结合运用相关数学知识辅助分析、求解。

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．如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线、同一方向运动，速度分别为2v0、v0．为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．（不计水的阻力）4v【答案】0【解析】【分析】在抛货物的过程中，乙船与货物组成的动量守恒，在接货物的过程中，甲船与货物组成的系统动量守恒，在甲接住货物后，甲船的速度小于等于乙船速度，则两船不会相撞，应用动量守恒定律可以解题．【详解】设抛出货物的速度为v，以向右为正方向，由动量守恒定律得：乙船与货物：12mv0=11mv1-mv，甲船与货物：10m×2v0-mv=11mv2，两船不相撞的条件是：v2≤v1，解得：v≥4v0，则最小速度为4v0．【点睛】本题关键是知道两船避免碰撞的临界条件是速度相等，应用动量守恒即可正确解题，解题时注意研究对象的选择以及正方向的选择．5．如图所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板B，其右侧边缘放有小滑块C，与木板B完全相同的木板A以一定的速度向左运动，与木板B发生正碰，碰后两者粘在一起并继续向左运动，最终滑块C刚好没有从木板A上掉下．已知木板A、B和滑块C的质量均为m，C与A、B之间的动摩擦因数均为μ.求：(1)木板A 与B 碰前的速度v 0； (2)整个过程中木板B 对木板A 的冲量I . 【答案】(1)2(2)－，负号表示B 对A 的冲量方向向右【解析】(1)木板A 、B 碰后瞬时速度为v 1，碰撞过程中动量守恒，以A 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv 0＝2mv 1.A 、B 粘为一体后通过摩擦力与C 发生作用，最后有共同的速度v 2，此过程中动量守恒，以A 的速度方向为正方向，由动量守恒定律得2mv 1＝3mv 2. C 在A 上滑动过程中，由能量守恒定律得 －μmgL ＝·3mv －·2mv . 联立以上三式解得v 0＝2.(2)根据动量定理可知，B 对A 的冲量与A 对B 的冲量等大反向，则I 的大小等于B 的动量变化量，即I ＝－mv 2＝－，负号表示B 对A 的冲量方向向右。

6．（20分）如下图所示，光滑水平面MN 左端挡板处有一弹射装置P ，右端N 与处于同一高度的水平传送带之间的距离可忽略，传送带水平部分NQ 的长度L=8m ，皮带轮逆时针转动带动传送带以v = 2m/s 的速度匀速转动。

MN 上放置两个质量都为m = 1 kg 的小物块A 、B ，它们与传送带间的动摩擦因数μ = 0.4。

开始时A 、B 静止，A 、B 间压缩一轻质弹簧，其弹性势能E p = 16 J 。

现解除锁定，弹开A 、B ，并迅速移走弹簧。

取g=10m/s 2。

（1）求物块B 被弹开时速度的大小；（2）求物块B 在传送带上向右滑行的最远距离及返回水平面MN 时的速度v B ′； （3）A 与P 相碰后静止。

当物块B 返回水平面MN 后，A 被P 弹出，A 、B 相碰后粘接在一起向右滑动，要使A 、B 连接体恰好能到达Q 端，求P 对A 做的功。

【答案】（1） 4.0/B v m s =（2）'2/B v m s =（3）162 W J ＝ 【解析】试题分析：（1）（6分）解除锁定弹开AB 过程中，系统机械能守恒：2B 2A p 2121mv mv E +=……2分 设向右为正方向，由动量守恒 0B A mv mv -= ……2分 解得 4.0/B A v v m s == ①……2分（2）（6分）B 滑上传送带做匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。

由动能定理得 2B M 210mv mgs -=-μ ……2分解得222BMvS mgμ==……1分②物块B在传送带上速度减为零后，受传送带给它的摩擦力，向左加速，若一直加速，则受力和位移相同时，物块B滑回水平面MN时的速度'4/Bv m s=，高于传送带速度，说明B 滑回过程先加速到与传送带共速，后以2/m s的速度做匀速直线运动。

……1分物块B滑回水平面MN的速度'2/Bv v m s==……2分③（3）（8分）弹射装置将A弹出后与B碰撞，设碰撞前A的速度为Av'，碰撞后A、B共同的速度为V，根据动量守恒定律，mVvmvm2BA='-'……2分④A、B恰好滑出平台Q端，由能量关系有mgLmV22212⋅=⨯μ……2分⑤设弹射装置对A做功为W，2A21vmW'＝……2分⑥由④⑤⑥解得162W J＝……2分考点：相对运动动能定理动量守恒7．如图所示，可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上，一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动，与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞，B，C的上表面相平且B，C不粘连，A滑上C后恰好能到达C板的最右端，已知A，B，C 质量均相等，木板C长为L，求①A物体的最终速度②A在木板C上滑行的时间【答案】①034v；②4Lv【解析】试题分析：①设A、B、C的质量为m，B、C碰撞过程中动量守恒，令B、C碰后的共同速度为，则，解得，B、C共速后A以0v的速度滑上C，A滑上C后，B、C脱离A、C相互作用过程中动量守恒，设最终A、C的共同速度，则解得②在A、C相互作用过程中，根据功能关系有（f为A、C间的摩擦力）代入解得20 16mvfL=·此过程中对C，根据动量定理有代入相关数据解得4Ltv=考点：动量守恒定律；能量守恒定律及动量定理．8．如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块A，其上面再放一个质量为m=0.10kg的爆竹B，木块的质量为M=6.0kg．当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度h=5cm，而木块所受的平均阻力为f=80N．若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，g取10m/s2，求爆竹能上升的最大高度．【答案】60mh=【解析】试题分析：木块下陷过程中受到重力和阻力作用，根据动能定理可得211()02mg f h Mv-=-（1）爆竹爆炸过程中木块和爆竹组成的系统动量守恒，故有21mv Mv=（2）爆竹完后，爆竹做竖直上抛运动，故有222v g h=∆（3）联立三式可得：600h m∆=考点：考查了动量守恒定律，动能定理的应用点评：基础题，比较简单，本题容易错误的地方为在A下降过程中容易将重力丢掉9．（18分）、如图所示，固定的光滑平台左端固定有一光滑的半圆轨道，轨道半径为R，平台上静止放着两个滑块A、B，其质量m A=m，m B=2m，两滑块间夹有少量炸药。