高考物理 碰撞与动量守恒 经典题目
高考物理动量守恒定律试题经典及解析
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”。
①完成“氦燃烧”的核反应方程:
4 2
He
___
8 4
Be
γ
。
②
8 4
Be
是一种不稳定的粒子,其半衰期为
2.6×10-16s。一定质量的
8 4
Be
,经
7.8×10-16s
后所剩下的
8 4
Be
占开始时的
械能守恒定律有 m1gh=
1 2
m1 v02
(1
分)v0=
2gh ,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
关数学知识辅助分析、求解。
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
E
1 2
mv02
1 2
Mv2
M
m mv02
2M
E mc2
解得
m
物理动量守恒定律题20套(带答案)
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
2.一质量为 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
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.
9.如图所示,光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的 B=4T 的匀磁场中,两导轨间 距 L=0.5m,导轨足够长金属棒 a 和 b 的质量都为 m=1kg,电阻 Ra Rb 1 .b 棒静止于轨 道水平部分,现将 a 棒从 h=80cm 高处自静止沿弧形轨道下滑,通过 C 点进入轨道的水平 部分,已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直,且两棒始终不相碰.求 a、b 两棒的最 终速度大小以及整个过程中 b 棒中产生的焦耳热(已知重力加速度 g 取 10m/s2)
根据题意: m1 : m2 2
有以上四式解得: v2 2 2gR
接下来男演员做平抛运动:由 4R 1 gt2 ,得 t 8R
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
Q
碰撞与动量守恒经典例题解析
动量知识点应用一、应用动量解释判断现象的例题解析【例1】 如图6-4所示,两小球质量均为m ,A 和B 是完全相同两根绳.若缓慢地竖直拉②球,则绳____先断;若突然快速竖直下拉②球,则绳____先断.解:第一空应填:A ;第二空应填:B .说明 第一空较容易填写,第二空要应用动量定理解释的物理现象.由其表达式F·Δt=Δp 可知.当=∆p 恒定时,tF ∆∝1,即作用时间越短,其相互作用力就越大。
这便是第二种情况,B 绳先断的原因.而此种情况为什么A 绳没先断呢,原因是①球尽管受到B 球较大力的作用,但是作用时间极短(Δt→0),故①球仍保持静止(Δp=0),因此A 绳的形变与原来状态相同,自然不会断.【例2】 质量为1kg 的物体原来静止,受到质量为2kg 的、速度是1m /s 的运动物体碰撞,碰后两物体的总动能不可能是 [ ]A .1JB .43JC .32JD .31J 答案:D .说明 两物体碰撞过程中动量一定守恒,而碰撞后总机械能最大值应与碰撞前相同(发生弹性碰撞,应为1J );最小值应是完全非弹性碰撞时碰撞后系统总的机械能,其值应为:①m 1v 1+m 2v 2=(m 1+m 2)v ②可见,两物体碰撞后总能量为所以,选D项.【例3】如图6-5所示,光滑平板小车质量为M,以速度v匀速运动,质量为m的物块相对静止地放在小车前端后,小车最终速度为[]答案:B.说明当系统所受合外力为零时,系统动量守恒.系统中各物体间的作用力的冲量将使各个物体的动量发生变化,而不能影响系统总的动量.从题中可知小车和物块间水平方向上无力作用,故小车动量不变,保持原来的速度.如认为物块在小车上,小车和物块的动量就要改变,速度就要改变,这是很危险的错误.一定要深刻理解动量定理以及与动量守恒定律关系.二、动量定理应用问题的例题解析【例4】小球质量为m=0.5kg,以v=20m/s的速度垂直打在水平地面上,经Δt=0.2s又竖直弹起,离地速度为v′=10m/s.小球对地面的平均打击力多大?解以小球为研究对象,动量变化时,受力情况如图6-6所示.选取竖直向上为正方向,根据动量定理:F′击Δt-mgΔt=mv′-(-mv)【例5】如图6-7所示,重物质量为m,滑块质量为M,与桌面间动摩擦因数为μ,m由静止释放经t秒落地.绳子的拉力多大?解不论M或m都满足动量定理.以m为研究对象,受力情况如图6-7中所示,以运动方向为正方向,则mg·t-T·t=mv①以M为研究对象,受力情况如图6-7所示,则T·t-μMg·t=Mv②①+②式得mg·t-μMg·t=(M+m)v③由③式得将v值代入①式得说明上面两例意在说明动量定理的解题步骤的可行性:不论单一体或是“连接体”,只要满足动量定理就按动量定理解题步骤处理.从例5中③式可见,“整体法”的应用:将两个物体视为一整体,其方程的建立同样按动量定理解题步骤.注意其内力不做分析.【例6】质量为m A=1kg的木块A和质量为m B=2kg的木块B靠在一起放在光滑水平面上,如图6-8所示.今有一子弹以某一速度射入木块,子弹穿过A木块需时间t A=0.1s,穿过B木块需时间t B=0.2s.若子弹在木块中所受阻力恒为f=3000N,问(1)在0.1s内,木块A对木块B的推力多大?(2)木块B最终速度多大?解(1)子弹刚打入木块A时,木块B只受A对其的推力FAB,根据动量定理,有F AB·t A=m B v A①以A和B两木块为一整体研究,只受子弹作用力f′,则同样根据动量定理,有f′·t A=(m A+m B)v A②由①、②两式解得F AB=2000(N)v A=100(m/s)(2)当子弹由A木块穿出进入B木块时,B木块只受子弹作用力f′作用.则根据动量定理,有:f′·t B= m B v B - m B v A三、动量守恒定律应用问题的例题解析【例7】如图6-9所示,在光滑水平面上停着A、B两小车,质量分别为3kg与2kg,在B车右端有一质量为1kg的物体C,C与B之间的动摩擦因数为0.3,A、B之间用质量不计的细线连接,当使A向右以2m/s速度运动时线突然被拉紧(时间极短),问(1)线拉紧瞬时,B物体的速度多大?(2)C物体速度多大?解(1)以A、B为系统研究,系统动量守恒:m A v A=(m A+m B)v B(2)以A、B、C为系统研究,动量守恒,有m A v A=(m A+m B+m C)v C【例8】质量为M的气球上有一质量为m的人,气球与人共同静止在离地面高H的空气中.如果从气球上放下一条不计质量的细绳,以使人能沿绳安全地滑到地面.绳子至少需要多长?解设需绳长为L,人下滑过程,以气球与人为系统,在竖直方向上动量守恒,人与气球初、末态位置如图6-10所示.可建立方程:说明(1)例7中,A和B相互作用时,尽管B物体受到C物体的摩擦力作用,但作用时间极短,对B物体动量变化无影响.因此,A和B总动量不变.(2)例7在求C物体速度时,A、B、C三物体为系统,摩擦力是内力,不影响系统动量守恒.(3)例8主要强调,如果系统动量守恒,其各个物体的速度可用平均速度代替.计算时必须以地面为参照物.四、动量、机械能、碰撞问题的例题解析【例9】质量为m1的小球以速度v1在光滑平面上向静止在该平面上的、质量为m2的小球碰去(如图6-11所示),求m1和m2发生正碰过程中最大弹性势能.解两球相碰过程中,弹性势能最大时两球间距离最小,速度相同.以m1和m2为系统,水平方向动量守恒,选v1方向为正方向,则根据动量守恒定律,有m1v1=(m1+m2)v①系统机械能守恒:②由①、②式得:解得:【例10】质量为M=16kg的平板车B原来静止在光滑水平面上.另一个质量为m=4kg的物体A以v0=5.0m/s的水平初速度滑上平板车的一端,如图6-12所示.若物体A与平板车间动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2.要使A不能从B 的另一端落下,B车至少应多长?解当物体A与小车速度相同时,A物体刚好运动至小车最右端,此种情况小车长L为最短长度,则mv0=(M+m)v①由于物体A与小车间有摩擦,因此系统机械能不守恒,发生能量转化,故②由①、②式解得(过程略)L=2(m)【例11】质量为m的滑块与质量为M(M>m)的长木板间的动摩擦因数为μ,滑块与木板一起以v0的速度在光滑的水平面上向右滑行,如图6-13所示.木板到达墙角与墙发生碰撞,碰撞后长木板以原速率弹回,设木板足够长.长木板碰墙后到滑块相对木板静止的整个过程中,滑块(相对地)通过的路程多长?解由题意可知,滑块运动过程是:M与墙相碰后以v0返回向左滑行,而滑块仍以v0向右滑行(因为碰撞时间很短,不能改变m的运动状态).由于摩擦力冲量作用使m速度变为零,然后m随M向左运动,最后相对M静止.因此滑块经过的路程是两个过程滑块经过位移的和(设s1为第一过程位移;s2为第二过程位移).由以上四个式解得【例12】 质量为M ,长为L 的木板上放一滑块m ,今将木板放在光滑的水平面上,用恒力F 推木板(如图6-14所示),滑块m 与木板间动摩擦因数为μ,m 离开木板时速度多大?解 以滑块为研究对象,根据动能定理,有221)(m M mv L s mg =-μ ① 以木板为研究对象,根据动能定理,有221M M M Mv mgs Fs =-μ ② 分别以m 和M 为研究对象,应用动量定理,有μmgt =mv m ③F·t - μmgt =Mv M ④由①、②、③、④联立解得说明 在研究系统动量守恒的同时,要兼顾系统机械能是否守恒.如果两个守恒同时成立,则列方程组:如果动量守恒,机械能不守恒,则列方程组:方程Wf=ΔE中Wf为系统克服内摩擦力所做功.计算时要注意:此功等于摩擦力乘以两物体间相对位移.如果两个守恒定律均不成立,则列方程组:【例13】如图6-15所示,子弹质量为m,以速度v m射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块,子弹在木块中运动所受阻力恒为f.欲使子弹穿不出木块,木块的厚度至少多大?解法一设子弹刚好穿不出时木块厚为L,子弹刚好穿不出末速度应与木块相同,则mv m=(M+m)v①②解法二子弹穿不出木块,子弹与木块有共同速度,如图6-15所示,则L=s m - s M①以木块为研究对象,根据动能定理,有②以子弹为研究对象,根据动能定理,有③以子弹和木块为系统研究,动量守恒:mv m=(M+m)v④由①、②、③、④式解得(过程略)说明此题为成题,这里只说明子弹与木块相互作用过程中能量间转化情况.解法二中,③式表示子弹克服阻力做功而动能减少——动能定理.由解法一中②式得即可见,子弹机械能(动能)减少,一部分增加了木块的动能,另一部分转化为系统内能(ΔE内=fL).系统克服阻力做功完成了系统机械能向系统内能的转化.系统克服阻力做功的大小等于系统内能的增加(功能原理).另外,从解法二中可以看到:摩擦力(或介质阻力)可以做正功,也可以做负功.但是摩擦力(或介质阻力)对系统所做功必然是负功.。
物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析
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.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,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b ,小车质量M =3kg ,AO 部分粗糙且长L =2m ,动摩擦因数μ=0.3,OB 部分光滑.另一小物块a .放在车的最左端,和车一起以v 0=4m/s 的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,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,弹簧始终处于弹性限度内.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,碰后一起向右运动.(取g =10m/s 2)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位置到O点的距离.【答案】(1)1m/s (2) (3) x=0.125m【解析】试题分析:(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离,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。
高中物理练习题动量守恒与碰撞
高中物理练习题动量守恒与碰撞高中物理练习题:动量守恒与碰撞动量守恒与碰撞是高中物理课程中非常重要的内容之一。
在力学领域,动量守恒定律是一个基本原理,描述了在没有外力作用下,一个系统的总动量保持不变。
本文将通过一些练习题来帮助读者更好地理解动量守恒和碰撞的概念。
1. 弹簧振子的碰撞假设有两个相同质量的弹簧振子,如图所示。
一个振子从左侧以速度v1向右运动,另一个振子从右侧以速度v2向左运动。
两个振子在中间发生完全弹性碰撞后,各自的速度如何?(插入图示)解析:根据动量守恒定律,两个振子的总动量在碰撞前后保持不变。
由于两个振子质量相同,可以得到以下方程:m * v1 + m * v2 = m * v1' + m * v2'由于碰撞是完全弹性碰撞,动能守恒定律也适用。
可得以下方程:1/2 * m * v1^2 + 1/2 * m * v2^2 = 1/2 * m * v1'^2 + 1/2 * m * v2'^2通过解这组方程,可以求出两个振子碰撞后的速度v1'和v2'。
2. 粒子的非完全弹性碰撞现在考虑另一种情况,两个质量不同的粒子发生非完全弹性碰撞。
一个质量为m1,速度为v1的粒子与另一个质量为m2,速度为v2的粒子碰撞后,它们的速度如何?解析:在非完全弹性碰撞中,碰撞过程中会有能量损失。
因此,动能守恒定律不再适用,而动量仍然守恒。
可以得到以下方程:m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1' + m2 * v2'其中v1'和v2'是碰撞后粒子的速度。
由于能量损失,我们无法通过简单的方程求解得到v1'和v2'。
通常情况下,我们需要通过实验或者更复杂的模型来计算非完全弹性碰撞的结果。
3. 碰撞中的力学能量在一维碰撞中,有时候我们需要计算碰撞中的力学能量。
例如,两个物体在碰撞前有不同的高度,我们想要知道碰撞后是否有机械能转化。
高考物理《动量守恒定律》真题练习含答案
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.。
高考物理专练题碰撞与动量守恒(试题部分)
高考物理专练题碰撞与动量守恒考点一动量、动量定理1.(2018山西师大附中月考,5)(多选)以下四个图描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的图线和动量变化率随时间变化的图线。
若不计空气阻力,取竖直向上为正方向,那么正确的是()答案 CD2.(多选)在2016年里约奥运跳水比赛中,中国跳水梦之队由吴敏霞领衔包揽全部8枚金牌。
假设质量为m 的跳水运动员从跳台上以初速度v 0向上跳起,跳水运动员从跳台上起跳到入水前重心下降H,入水后受水阻力而速度减为零,不计跳水运动员水平方向的运动,运动员入水后到速度为零时重心下降h,不计空气阻力,重力加速度g,则( )A.运动员从跳台上起跳到入水前受到合外力冲量大小m √v 02+2gH +mv 0 B.水对运动员阻力的冲量大小m √v 02+2gHC.运动员克服水的阻力做功mgH+12m v 02D.运动员从跳起到入水后速度减为零的过程中机械能减少量mg(H+h)+12m v 02答案 AD3.(2018云南师大附中月考,25)如图所示,一高h=1.25 m 、质量m B =2 kg 的木块B,在一水平向右的恒力F=3 N 作用下,在水平地面上向右运动。
现将一质量m A =1 kg(可视为质点)的小滑块A 轻轻静置(相对地面的速度为零)于木块B 上距B 左端b=1.00 m 处,一段时间后A 从B 上滑落,从放上A 到A 刚离开B 的时间内,B 向右运动的距离x 0=1.5 m,已知A 与B 间的动摩擦因数、B 与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.10,g=10 m/s 2(结果均保留2位有效数字)。
求(1)整个过程中,A 与B 间由于摩擦产生的热量Q; (2)A 落地时,落地点到B 左端的水平距离s 。
答案 (1)1.0 J (2)0.19 m考点二 动量守恒定律及其应用1.(多选)A 、B 两球沿一直线运动并发生正碰,如图所示为两球碰撞前后的位移时间图像。
动量守恒定律的各种题型
动量守恒定律应用的各种题型1.两球碰撞型【例题1】甲乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动,已知它们的动量分别是P 1=5kgm/s ,P 2=7kgm/s ,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为10 kgm/s ,则二球质量m 1与m 2间的关系可能是下面的哪几种?A 、m 1=m 2B 、2m 1=m 2C 、4m 1=m 2D 、6m 1=m 2。
★解析:甲乙两球在碰撞过程中动量守恒,所以有: P 1+P 2= P 1,+ P 2,即:P 1,=2 kgm/s 。
由于在碰撞过程中,不可能有其它形式的能量转化为机械能,只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能,因此系统的机械能不会增加。
所以有:22'212'12221212222m P m P m P m P +≥+ 所以有:m 1≤5121m 2,不少学生就选择(C 、D )选项。
这个结论合“理”,但却不合“情”。
因为题目给出物理情景是“甲从后面追上乙”,要符合这一物理情景,就必须有2211m P m P 〉,即m 1275m 〈;同时还要符合碰撞后乙球的速度必须大于或等于甲球的速度这一物理情景,即2'21'1m P m P 〈,所以 2151m m 〉。
因此选项(D )是不合“情”的,正确的答案应该是(C )选项。
2、子弹打木块型(动量守恒、机械能不守恒)【例题2】质量为m 的子弹,以水平初速度v 0射向质量为M 的长方体木块。
(1)设木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹留在木块内,木块对子弹的阻力恒为f ,求弹射入木块的深度L 。
并讨论:随M 的增大,L 如何变化?(2)设v 0=900m/s ,当木块固定于水平面上时,子弹穿出木块的速度为v 1=100m/s 。
若木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹仍以v 0=900m/s 的速度射向木块,发现子弹仍可穿出木块,求M/m 的取值范围(两次子弹所受阻力相同)。
高中物理经典:动量守恒定律的应用(碰撞) 经典例题
动量守恒定律应用(碰撞)授课内容:例题1、在光滑的水平面上有A、B两个小球向右沿同一直线运动,取向右为正方向,两球的动量分别为p A=5㎏·m/s,p B=7㎏·m/s,如图所示。
若两球发生正碰,则碰后两球的动量增量Δp A、Δp B可能是( )A、Δp A=3㎏·m/s,Δp B=3㎏·m/sB、Δp A=-3㎏·m/s,Δp B=3㎏·m/sC、Δp A=3㎏·m/s,Δp B=-3㎏·m/sD、Δp A=-10㎏·m/s,△p B=10㎏·m/s图一例题2、质量相同的三个小球,在光滑水平面上以相同的速度运动,分别与原来静止的三个小球A、B、C、相碰(a碰A,b碰B,c碰C).碰后a球继续沿原来方向运动;b球静止;c球被反弹而向后运动。
这时A、B、C三球中动量最大的是( )A、A球B、B球C、C球D、条件不足,无法判断例题3、在一条直线上相同运动的甲、乙两个小球,它们的动能相等,已知甲球的质量大于乙球的质量。
它们正碰后可能发生的情况是( )A、甲球停下,乙球反向运动B、甲球反向运动,乙球停下C、甲、乙两球都反向运动D、甲、乙两球都反向运动,且动能仍相等例题4、在光滑水平面上,动能为E0、动量的大小为p0的小钢球l与静止小钢球2发生碰撞.碰撞前后球l的运动方向相反。
将碰撞后球l的动能和动量的大小分别记为E1、p1,球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2,则必有( )A、E1<E0B、p1<p0C、E2>E0D、p2>p0例题5、在光滑的水平导轨上有A、B两球,球A追卜并与球B正碰,碰前两球动量分别为p A=5㎏·m/s,p B=7㎏·m/s,碰后球B的动量p ’B=10㎏·m/s,则两球质量m A、m B的关系可能是( )A、m B=m AB、m B=2m AC、m B=4m AD、m B=6m A例题6、质量为m的小球A在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰,碰撞后,A球的动能变为原来的1/9,那么碰撞后B球的速度大小可能是( )A、13v B、23v C、49v D、89v例题7、如图所示,运动的球A在光滑水平面上与一个原来静止的球B 发生弹性碰撞,A、B质量关系如何,可以实现使B球获得(1)最大的动能;(2)最大的速度;(3)最大的动量。
高考物理《碰撞问题》真题练习含答案
高考物理《碰撞问题》真题练习含答案1.如图,在光滑水平面上,一质量为100 g 的A 球,以2 m/s 的速度向右运动,与质量为200 g 大小相同的静止B 球发生对心碰撞,撞后B 球的速度大小为1.2 m/s ,取A 球初速度方向为正方向,下列说法正确的是( )A .该碰撞为弹性碰撞B .该碰撞为完全非弹性碰撞C .碰撞前后A 球的动量变化为-1.6 kg·m/sD .碰撞前后A 球的动量变化为-0.24 kg·m/s答案:D解析:以A 球初速度方向为正方向,碰撞过程根据动量守恒得m A v 0=m A v A +m B v B ,解得A 球碰后的速度为v A =-0.4 m/s ,碰撞前后A 球的动量变化为Δp =m A v A -m A v 0=0.1×(-0.4) kg·m/s -0.1×2 kg·m/s =-0.24 kg·m/s ,C 错误,D 正确;碰撞前系统的机械能为E 1=12m A v 20 =12 ×0.1×22 J =0.2 J ,碰撞后系统的机械能为E 2=12 m A v 2A +12 m B v 2B =12×0.1×0.42 J +12×0.2×1.22 J =0.152 J ,由于E 2<E 1,且碰后A 、B 速度并不相同,则该碰撞不是弹性碰撞,也不是完全非弹性碰撞,A 、B 错误.2.[2024·辽宁省沈阳市期中考试]在某次台球比赛中,质量均为m 、材料相同的白球和黑球静止在水平台球桌面上,某时刻一青少年瞬击白球后,白球与一静止的黑球发生了对心碰撞,碰撞前后两球的位置标记如图所示,A 、B 分别为碰前瞬间白球、黑球所在位置,C 、D 分别为碰撞后白球、黑球停止的位置.则由图可知白、黑两球碰撞过程中损失的动能与碰前时刻白球动能的比值为( )A .12B .23C .49D .59答案:C解析:令碰后白球的位移为3x 0,则黑球碰后位移为12x 0,碰撞过程,根据动量守恒定律有m v 0=m v 1+m v 2,碰撞后两球做匀减速直线运动,利用逆向思维,根据速度与位移关系有v 21 =2μg ·3x 0,v 22 =2μg ·12x 0,白、黑两球碰撞过程中损失的动能ΔE k =12 m v 20 -12m v 21 -12 m v 22 ,碰前时刻白球动能E k0=12 m v 20 ,解得ΔE k ΔE k0 =49,C 正确. 3.[2024·北京市顺义区期中考试]如图所示,两物块A 、B 质量分别为m 、2m ,与水平地面的动摩擦因数分别为2μ、μ,其间用一轻弹簧连接.初始时弹簧处于原长状态,使A 、B 两物块同时获得一个方向相反,大小分别为v 1、v 2的水平速度,弹簧再次恢复原长时两物块的速度恰好同时为零.关于这一运动过程,下列说法正确的是( )A .两物块A 、B 及弹簧组成的系统动量不守恒B .两物块A 、B 及弹簧组成的系统机械能守恒C .两物块A 、B 初速度的大小关系为v 1=v 2D .两物块A 、B 运动的路程之比为2∶1答案:D解析:分析可知,物块A 、B 的质量分别为m 、2m ,与地面间的动摩擦因数分别为2μ、μ,因此在滑动过程中,两物块所受的摩擦力大小都等于2μmg ,且方向相反,由此可知系统所受合外力为零,系统动量守恒,A 错误;在系统运动过程中要克服摩擦力做功,系统的机械能转化为内能,系统机械能不守恒,B 错误;系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律可得m v 1-2m v 2=0,解得v 1=2v 2,C 错误;系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律可得m v 1-2m v 2=0,设A 、B 的路程分别为s 1、s 2,则有m s 1t -2m s 2t=0,解得s 1∶s 2=2∶1,D 正确.4.随着科幻电影《流浪地球》的热映,“引力弹弓效应”进入了公众的视野.“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器,借助行星的引力来改变自己的速度.为了分析这个过程,可以提出以下两种模式:探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星,分别因相互作用改变了速度.如图所示,以太阳为参考系,设行星运动的速度为u ,探测器的初速度大小为v 0,在图示的两种情况下,探测器在远离行星后速度大小分别为v 1和v 2.探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞,但是在行星的运动方向上,其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比.那么下列判断中正确的是( )A .v 1>v 0B .v 1=v 0C .v 2>v 0D .v 2=v 0答案:A解析:根据题意,设行星的质量为M ,探测器的质量为m ,当探测器从行星的反方向接近行星时(题中左图),再设向左为正方向,根据动量守恒和能量守恒得-m v 0+Mu =Mu ′+m v 1.12 m v 20 +12 Mu 2=12 Mu ′2+12m v 21 ,整理得v 1-v 0=u +u ′,所以v 1>v 0,A 正确,B 错误;同理,当探测器从行星的同方向接近行星时(题中右图),再设向左为正方向,根据动量守恒和能量守恒得m v 0+Mu =Mu ″-m v 2,12 m v 20 +12 Mu 2=12 Mu ″2+12m v 22 ,整理得v 0-v 2=u +u ″,所以v 2<v 0,C 、D 错误.5.如图所示,质量为M 的滑块静止在光滑水平地面上,其左侧是四分之一光滑圆弧,左端底部恰好与地面相切.两小球的质量分别为m 1=2 kg 、m 2=3 kg ,m 1的初速度为v 0,m 2保持静止.已知m 1与m 2发生弹性正碰,要使m 1与m 2发生两次碰撞,则M 可能为( )A .2 kgB .3 kgC .5 kgD .6 kg答案:D解析:m 1与m 2发生第一次弹性碰撞后,设小球m 1与m 2的速度分别为v 1、v 2,则由动量守恒定律有m 1v 0=m 1v 1+m 2v 2,系统机械能守恒,有12 m 1v 20 =12 m 1v 21 +12m 2v 22 ,解得v 1=m 1-m 2m 1+m 2 v 0,v 2=2m 1m 1+m 2v 0;进入四分之一圆弧轨道M ,当m 2离开圆弧轨道时,设m 2的速度为v ′2,根据动量守恒和机械能守恒得v ′2=m 2-M m 2+Mv 2,要使m 1与m 2发生两次碰撞,则v ′2<0,即m >m 2,且|v ′2|>|v 1|,联立解得M >5 kg ,D 正确.6.[2024·浙江省宁波金兰教有合作组织联考]有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长,一位同学想用一个卷尺测量它的质量,他进行了如下操作:首先将船平行码头自由停泊,然后他轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而后轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离d 和船长L ,已知他自身的质量为m ,忽略船运动过程中水对它的阻力,则可测得船的质量为( )A .m (L -d )dB .m (L +d )dC .m (L +d )LD .mL d答案:A解析:设人走动时船的速度大小为v ,人的速度大小为v ′,船的质量为M ,人和船的相对位移为L ,人从船尾走到船头所用时间为t ,则v =d t ,v ′=L -d t,人和船组成的系统在水平方向上动量守恒,取船的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得M v -m v ′=0,解得船的质量M =m (L -d )d,A 正确. 7.如图所示,平板小车A 放在光滑水平面上,长度L =1 m ,质量m A =1.99 kg ,其上表面距地面的高度h =0.8 m .滑块B (可视为质点)质量m B =1 kg ,静置在平板小车的右端,A 、B 间的动摩擦因数μ=0.1.现有mC =0.01 kg 的子弹以v 0=400 m/s 速度向右击中小车A 并留在其中,且击中时间极短,g 取10 m/s 2.求:(1)子弹C 击中平板小车A 后的瞬间,A 速度多大?(2)B 落地瞬间,平板小车左端与滑块B 的水平距离x 多大?答案:(1)2 m/s (2)0.4 m解析:(1)子弹C 击中小车A 后并留在其中,则A 与C 共速,速度为v 1,以v 0为正方向,根据动量守恒有m C v 0=(m C +m A )v 1,得v 1=2 m/s(2)设A 与B 分离时的速度分别是v 2、v 3,对A 、B 、C 组成的系统分析,由动量守恒和动能定理得(m A +m C )v 1=(m A +m C )v 2+m B v 3-μm B gL =12 (m A +m C )v 22 +12 m B v 23 -12(m A +m C )v 21 解得v 2=53 m/s ,v 3=23m/s 或v 2=1 m/s ,v 3=2 m/s(舍去,因为A 的速度不能小于B 的速度)B 从A 飞出以v 3做平抛运动,则h =12gt 2 得t =0.4 sA 以v 2向右做匀速直线运动,则当B 落地时,它们的相对位移x =(v 2-v 3)t =0.4 m8.[2024·河北省唐山市一中联盟联考]如图所示,光滑水平面上有一质量M =1.98 kg 的小车,小车上表面有一半径为R =1 m 的14光滑圆弧轨道,与水平轨道在B 点相切,B 点右侧粗糙,小车的最右端D 点竖直固定轻质弹簧片CD .一个质量m =2 kg 的小球置于车的B 点,车与小球均处于静止状态,有一质量m 0=20 g 的子弹,以速度v 0=800 m/s 击中小车并停留在车中,设子弹击中小车的过程时间极短,已知小球与弹簧片碰撞时无机械能损失,BD 之间距离为0.3 m ,小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,g 取10 m/s 2.求:(1)子弹击中小车后的瞬间,小车的速度;(2)小球再次返回圆弧轨道最低点时,小球的速度大小;(3)小球最终相对于B 点的距离.答案:(1)8 m/s (2)8 m/s (3)0.2 m解析:(1)取向右为正方向,子弹打小车过程,子弹和小车系统动量守恒m 0v 0=(m 0+M )v解得v =8 m/s(2)子弹、小车和小球构成的系统动量守恒(m 0+M )v =(m 0+M )v 1+m v 2子弹、小车和小球构成的系统机械能守恒12 (m 0+M )v 2=12 (m 0+M )v 21 +12m v 22 联立可得v 1=0 v 2=8 m/s(3)小球最终状态是三者共速时(m 0+M )v =(m 0+m +M )v 3损失的机械能12 (m 0+M )v 2-12(m 0+m +M )v 23 =μmgs 联立可得s =3.2 m所以相对于B 点的距离是x =s -0.3×10 m =0.2 m9.[2024·江苏省宿迁市月考]如图所示,滑块A 、B 、C 位于光滑水平面上,已知A 的质量m A =1 kg ,B 的质量m B =m C =2 kg.滑块B 的左端连有轻质弹簧,弹簧开始处于自由伸长状态.现使滑块A 以v 0=3 m/s 速度水平向右运动,通过弹簧与静止的滑块B 相互作用,直至分开未与C 相撞.整个过程弹簧没有超过弹性限度,求:(1)弹簧被压缩到最短时,B 物体的速度大小;(2)弹簧给滑块B 的冲量;(3)滑块A 的动能最小时,弹簧的弹性势能.答案:(1)1 m/s (2)4 N·s ,方向向右(3)2.25 J解析:(1)对AB 系统,AB 速度相等时,弹簧被压缩到最短.取向右为正方向,根据动量守恒定律可得m A v 0=(m A +m B )v 1代入数据解得v 1=1 m/s(2)在弹簧作用的过程中,B 一直加速,B 与弹簧分开后,B 的速度最大,取向右为正方向,根据动量守恒定律可得m A v 0=m A v A +m B v B根据机械能守恒定律可得12 m A v 20 =12 m A v 2A +12m B v 2B 联立解得v B =2 m/s对B 根据动量定理可得I =m B v B -0=2×2 N·s -0=4 N·s方向向右;(3)滑块A 的动能最小时速度为零,取向右为正方向,根据动量守恒定律可得m A v 0=m B v ′B 代入数据解得v ′B =1.5 m/s根据功能关系可得E p =12 m A v 20 -12m B v ′2B 代入数据解得E p =2.25 J .。
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析
高中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.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真题汇编(含答案)及解析
4.如图所示,质量为 m 的由绝缘材料制成的球与质量为 M=19m 的金属球并排悬挂.现将 绝缘球拉至与竖直方向成 θ=600 的位置自由释放,下摆后在最低点与金属球发生弹性碰 撞.在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场.已知由于磁场的阻尼作用,金属球将于再次 碰撞前停在最低点处.求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于
试题分析:(1)P1
滑到最低点速度为
v1,由机械能守恒定律有:
1 2
mv02
mgR
1 2
mv12
解得:v1=5m/s
P1、P2 碰撞,满足动量守恒,机械能守恒定律,设碰后速度分别为 v1 、 v2
则由动量守恒和机械能守恒可得: mv1 mv1 mv2
1 2
mv12
1 2
mv12
1 2
mv22
解得: v1 0 、 v2 5m/s
(2)P2 向右滑动时,假设 P1 保持不动,对 P2 有:f2=μ2mg=2m(向左) 设 P1、M 的加速度为 a2;对 P1、M 有:f=(m+M)a2
a2
f m M
2m 5m
0.4m/s2
此时对 P1 有:f1=ma2=0.4m<fm=1.0m,所以假设成立.
故滑块的加速度为 0.4m/s2;
滑板碰后,P1 向右滑行距离: s1
v2 2a1
0.08m
P2 向左滑行距离: s2
v22 2a2
2.25m
所以 P1、P2 静止后距离:△S=L-S1-S2=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
物理动量守恒定律题20套(带答案)
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 碰撞与动量守恒 经典题目
碰撞与动量守恒例83:如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块A 和B 都可视作质点,质量相等。
B 与轻质弹簧相连。
设B 静止,A 以某一初速度向B 运动并与弹簧发生碰撞。
在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )A. A 的初动能B. A 的初动能的1/2C. A 的初动能的1/3D. A 的初动能的1/4练习83、如图所示,在光滑的水平面上放着质量不相等,大小相同的两个物块,开始物体乙静止,在乙上系有一个轻质弹簧。
物块甲以速度v 向乙运动。
甲与轻质弹簧接触后连在一起,继续在水平面上运动。
在运动过程中( )A .当两者速度相同的瞬间,弹簧一定压缩量最大B .当两者速度相同的瞬间,弹簧可能伸长最大C .当一物块静止的瞬间,另一物块的速度一定为vD .系统的机械能守恒,动量也守恒练习85、如图所示,在光滑的水平面上有一质量为25kg 的小车B ,上面放一个质量为15kg 的物体,物体与车间的滑动摩擦系数为0.2。
另有一辆质量为20kg 的小车A 以3m/s 的速度向前运动。
A 与B 相碰后连在一起,物体一直在B 车上滑动。
求:(1)当车与物体以相同的速度前进时的速度。
(2)物体在B 车上滑动的距离。
例86:如图所示的装置中,质量为1.99kg 的木块B 与水平桌面间的接触是光滑的,质量为10g 的子弹A 以103m/s 的速度沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,求弹性势能的最大值。
22.(8分)如图2所示,质量M =4 kg 的滑板B 静止放在光滑水平面上,其右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C 到滑板左端的距离L =0.5 m ,这段滑板与木块A (可视为质点)之间的动摩擦因数μ=0.2,而弹簧自由端C 到弹簧固定端D 所对应的滑板上表面光滑.小木块A 以速度v 0=10 m/s 由滑板B 左端开始沿滑板B 表面向右运动.已知木块A 的质量m =1 kg ,g 取10 m/s 2.求: A B 甲 乙 v 0 A B(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度;(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能.练习86、如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求弹簧被压缩后的最大弹性势能。
碰撞与动量守恒含答案经典题型总汇
1、(16分)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB 是光滑的,在最低点B 与水平轨道BC 相切,BC 的长度是圆弧半径的10倍,整个轨道处于同一竖直平面内。
可视为质点的物块从A 点正上方某处无初速度下落,恰好落入小车圆弧轨道滑动,然后沿水平轨道沿街至轨道末端C 处恰好没有滑出。
已知物块到达圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力是物块重力的9倍,小车的质量是物块的3倍,不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失。
求(1)物块开始下落的位置距水平轨道BC 的竖直高度是圆弧半径的几倍; (2)物块与水平轨道BC 间的动摩擦因数μ。
答案:(1)设物块的质量为m ,其开始下落处的位置距BC 的竖直高度为h ,到达B 点时的速度为v ,小车圆弧轨道半径为R 。
由机械能守恒定律,有221mv mgh =① 根据牛顿第二定律,有Rv m mg mg 29=-②解得h =4R③即物块开始下落的位置距水平轨道BC 的竖直高度是圆弧半径的4倍。
(2)设物块与BC 间的滑动摩擦力的大小为F ,物块滑到C 点时与小车的共同速度为 v ′,物块在小车上由B 运动到C 的过程中小车对地面的位移大小为s 。
依题意,小车的质量为3m ,BC 长度为10R 。
由滑动摩擦定律,有mg F μ= ④ 由动量守恒定律,有'+=v m m mv )3( ⑤对物块、小车分别应用动能定理,有222121)10(mv mv s R F -'=+- ⑥ 0)3(212-'=v m Fs ⑦ 解得3.0=μ⑧2、(16分)如图所示,质量m 1=0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量m 2=0.2 kg 可视为质点的物块,以水平向右的速度v 0=2 m/s 从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止。
物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10 m/s 2,求(1) 物块在车面上滑行的时间t;(2) 要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v′0不超过多少。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)
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。
高考物理动量守恒定律试题经典及解析
高考物理动量守恒定律试题经典及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.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.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.(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”。
力学练习题弹性碰撞与动量守恒的应用
力学练习题弹性碰撞与动量守恒的应用力学练习题:弹性碰撞与动量守恒的应用在力学领域中,弹性碰撞与动量守恒是两个重要的概念。
本文将通过一系列练习题来探讨这些概念的应用。
请注意,为了方便阅读,本文将分为三个部分:弹性碰撞问题、动量守恒问题和综合应用问题。
一、弹性碰撞问题1. 两个质量相同的小球A和B以相等的速度相向运动,并发生完全弹性碰撞,速度不变。
求碰撞前后小球的速度变化。
解析:根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量保持不变。
由于小球A和B的质量相同,碰撞后它们的速度也应该相同。
2. 在水平桌面上,质量为m1的小球A以速度v1与质量为m2的小球B以速度v2相向运动,发生完全弹性碰撞。
求碰撞后两个小球的速度。
解析:根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量保持不变。
设碰撞后小球A的速度为v'1,小球B的速度为v'2。
根据动量守恒定律可得:m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v'1 + m2 * v'2由于是完全弹性碰撞,动能守恒定律也成立。
根据动能守恒定律可得:(1/2) * m1 * v1^2 + (1/2) * m2 * v2^2 = (1/2) * m1 * v'1^2 + (1/2) * m2 * v'2^2解上述方程组即可得到碰撞后两个小球的速度。
二、动量守恒问题1. 一辆质量为M的火车以速度v1匀速行驶,在车厢内有一物体以速度v2相对于车厢静止。
物体受到一个作用力F,求物体离开火车后的速度。
解析:在火车内,火车和物体构成一个封闭系统,且没有外力做功。
根据动量守恒定律,系统的总动量保持不变。
设物体离开火车后的速度为v',根据动量守恒定律可得:M * v1 + 0 = (M + m) * v'其中m为物体的质量。
解上述方程即可求得物体离开火车后的速度。
2. 一枪弹射出子弹,枪和子弹构成一个封闭系统,没有外力做功。
子弹的质量为m1,枪的质量为m2,子弹的初速度为v1,枪的初速度为v2,求子弹和枪的共同速度。
高考物理动量守恒定律试题经典
高考物理动量守恒定律试题经典一、动量守恒定律 选择题1.两滑块a 、b 沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞,碰撞后两者粘在一起运动.两者的位置x 随时间t 变化的图象如图所示.若a 滑块的质量a m 2kg =,以下判断正确的是( )A .a 、b 碰撞前的总动量为3 kg m /s ⋅B .碰撞时a 对b 所施冲量为4 N s ⋅C .碰撞前后a 的动量变化为4 kg m /s ⋅D .碰撞中a 、b 两滑块组成的系统损失的动能为20 J2.如图所示,质量为m 的小球从距离地面高度为H 的A 点由静止释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用,到达距地面深度为h 的B 点时速度减为零不计空气阻力,重力加速度为g 。
则关于小球下落过程中,说法正确的是A .整个下落过程中,小球的机械能减少了mgHB .整个下落过程中,小球克服阻力做的功为mg (H +h )C .在陷入泥潭过程中,小球所受阻力的冲量大于mD .在陷入泥潭过程中,小球动量的改变量的大小等于m3.A 、B 两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动,A 球的动量为5kg •m /s ,B 球的动量为7kg •m /s ,当A 球追上B 球时发生对心碰撞,则碰撞后A 、B 两球动量的可能值为( )A .''6/6/AB P kg m s P kg m s =⋅=⋅,B .''3/9/A B P kg m s P kg m s =⋅=⋅,C .''2/14/A B P kg m s P kg m s =-⋅=⋅,D .''5/17/A B P kg m s P kg m s =-⋅=⋅,4.如图所示,A 、B 、C 三个半径相同的小球穿在两根平行且光滑的足够长的杆上,三个球的质量分别为m A=2kg,m B=3kg,m C=1kg,初状态三个小球均静止,BC球之间连着一根轻质弹簧,弹簣处于原长状态.现给A一个向左的初速度v0=10m/s,A、B碰后A球的速度变为向右,大小为2m/s,下列说法正确的是A.球A和B碰撞是弹性碰撞B.球A和B碰后,球B的最小速度可为0C.球A和B碰后,弹簧的最大弹性势能可以达到96JD.球A和B碰后,弹簧恢复原长时球C的速度可能为12m/s5.如图所示,光滑绝缘的水平面上M、N两点有完全相同的金属球A和B,带有不等量的同种电荷.现使A、B以大小相等的初动量相向运动,不计一切能量损失,碰后返回M、N 两点,则A.碰撞发生在M、N中点之外B.两球同时返回M、N两点C.两球回到原位置时动能比原来大些D.两球回到原位置时动能不变6.从高处跳到低处时,为了安全,一般都要屈腿(如图所示),这样做是为了()A.减小冲量B.减小动量的变化量C.增大与地面的冲击时间,从而减小冲力D.增大人对地面的压强,起到安全作用7.如图所示,两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动,它们的质量分别为m A=4kg,m B=2kg,速度分别是v A=3m/s(设为正方向),v B=-3m/s.则它们发生正碰后,速度的可能值分别为()A.v A′=1 m/s,v B′=1 m/sB.v A′=4 m/s,v B′=-5 m/sC.v A′=2 m/s,v B′=-1 m/sD.v A′=-1 m/s,v B′=-5 m/s8.如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环.滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点),绳长为L.将滑环固定时,给物块一个水平冲量,物块摆起后刚好碰到水平杆;若滑环不固定时,仍给物块以同样的水平冲量,则()A.给物块的水平冲量为2M gLB.物块上升的最大高度为mL m M +C.物块上升最高时的速度为2m gLD.物块在最低点时对细绳的拉力3Mg9.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10.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。
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碰撞与动量守恒
例83:如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块A 和B 都可视作质点,质量相等。
B 与轻质弹簧相连。
设B 静止,A 以某一初速度向B 运动并与弹簧发生碰撞。
在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于( )
A. A 的初动能
B. A 的初动能的1/2
C. A 的初动能的1/3
D. A 的初动能的1/4
练习83、如图所示,在光滑的水平面上放着质量不相等,大小相同的两个物块,开始物体乙静止,在乙上系有一个轻质弹簧。
物块甲以速度v 向乙运动。
甲与轻质弹簧接触后连在一起,继续在水平面上运动。
在运动过程中( )
A .当两者速度相同的瞬间,弹簧一定压缩量最大
B .当两者速度相同的瞬间,弹簧可能伸长最大
C .当一物块静止的瞬间,另一物块的速度一定为v
D .系统的机械能守恒,动量也守恒
练习85、如图所示,在光滑的水平面上有一质量为25kg 的小车B ,上面放一个质量为15kg 的物体,物体与车间的滑动摩擦系数为0.2。
另有一辆质量为20kg 的小车A 以3m/s 的速度向前运动。
A 与B 相碰后连在一起,物体一直在B 车上滑动。
求:
(1)当车与物体以相同的速度前进时的速度。
(2)物体在B 车上滑动的距离。
例86:如图所示的装置中,质量为1.99kg 的
木块B 与水平桌面间的接触是光滑的,质量为10g 的子弹A 以103m/s 的速度沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,求弹性势能
的最大值。
22.(8分)如图2所示,质量M =4 kg 的滑板B 静止放在光滑水平面上,其右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C 到滑板左端的距离L =0.5 m ,这段滑板与木块A (可视为质点)之间的动摩擦因数μ=0.2,而弹簧自由端C 到弹簧固定端D 所对应的滑板上表面光滑.小木块A 以速度v 0=10 m/s 由滑板B 左端开始沿滑板B 表面向右运动.已知木块A 的质量m =1 kg ,g 取10 m/s 2
.求: A B 甲 乙 v 0 A B
(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度;
(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能.
练习86、如图所示,两个质量都为M的木块A、B用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹以速度v射向A块并嵌在其中,求弹簧被压缩后的最大弹性势能。
v
A B
例76:在光滑水平面上停放着两木块A和B,A的质量大,现同时施加大小相等的恒力F使它们相向运动,然后又同时撤去外力F,结果A和B迎面相碰后合在一起,问A和B合在一起后的运动情况将是()
A.停止运动
B.因A的质量大而向右运动
C.因B的速度大而向左运动
D.运动方向不能确定
例77:质量为M的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动。
当车中的砂子从底部的漏斗中不断流下时,车子的速度将()
A. 减小
B. 不变
C. 增大
D. 无法确定
练习77:一辆小车在光滑的水平上匀速行使,在下列各种情况中,小车速度仍保持不变的是()
A.从车的上空竖直掉落车内一个小钢球
B.从车厢底部的缝隙里不断地漏出砂子
C.从车上同时向前和向后以相同的对地速率扔出质量相等的两物体
D. 从车上同时向前和向后以相同的对车速率扔出质量相等的两物体
例78:分析下列情况中系统的动量是否守恒()
A.如图2所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组
成的系统
B.子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图3)
C.子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统
D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时
例81:矩形滑块由不同材料的上下两层固体组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v水平射向滑块。
若射中上层子弹刚好不穿出,若射中下层子弹刚好能嵌入,那么( )
A.两次子弹对滑块做的功一样多B.两次滑块所受冲量一样大
C.子弹嵌入上层时对滑块做功多D.子弹嵌入上层时滑块所受冲量大
【答案】本题的正确选项为A、B。
设固体质量为M,根据动量守恒定律有:
mv+
M
=
')
(v
m
由于两次射入的相互作用对象没有变化,子弹均是留在固体中,因此,固体的末速度是一样的,而子弹对滑块做的功等于滑块的动能变化,对滑块的冲量等于滑块的动量的变化,因此A、B选项是正确的。
练习81、一木块静止于光滑水平面上,水平飞行的子弹击中木块后,射入的深度为d1;若两块同样的木块沿子弹射来的方向靠在一起排放,被相同的子弹射中,射入的深度为d2,则有()
A.d1>d2B.d1=d2C.d1<d2D.无法确定
例87:在静止的湖面上有一质量M=100kg的小船,船上站立
质量m=50kg的人,船长L=6m,最初人和船静止.当人从船头走
到船尾(如图),船后退多大距离?(忽略水的阻力)
练习87、人从车上练习打靶,车静止在光滑水平面上,人、车、枪、靶的总质量为M。
车上备有n发质量为m的子弹。
枪口到靶的距离为d。
子弹打入靶中就留到靶内,空中最多飞行一颗子弹。
待子弹都打完,车移动的距离多大?
练习题参考答案:
77. BD 81.C 83.BD 85.(1)1m/s (2)0.6m
86.)
2)((22
2m M m M v Mm ++ 87.S =nmd/(M +nm)
.。