高中物理易错题专题三物理动量守恒定律的应用(含解析)
(新高考专用)2024届高考物理易错题真题分层训练——动量
(新高考专用)2024届高考物理易错题真题分层训练——动量易错点一:应用动量定理求解问题时出现错误3.动量定理的理解(1)动量定理反映了合力的冲量与动量变化量之间的因果关系,即合力的冲量是原因,物体的动量变化量是结果.(2)动量定理中的冲量是合力的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的矢量和,也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和.(3)动量定理的表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义.2 介质流模型冲力的计算流体类:液体流、气体流等,通常给出流体的密度研究对象微粒类:电子流、光子流、尘埃等,通常给出单位体积内的粒子数①建构“柱状”模型:沿流速的方向选取一段小柱体,其横截面积为小柱体的体积小柱体质量小柱体内粒子数②微元研究小柱体动量分析步骤③建立方程,应用动量定理研究易错点二:不理解动量守恒定律的条件也不会运用动量守恒定律列式求解问题.3.动量守恒定律适用条件(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的矢量和为零 .(2)近似守恒:系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受到的外力.(3)某方向守恒:系统在某个方向上所受外力之和为零时,系统在该方向上动量守恒.4.表达式(1),系统作用前的总动量等于作用后的总动量.(2),相互作用的两个物体动量的变化量等大反向.(3),系统总动量的变化量为零.易错点三:没有弄清碰撞的特点和规律而出现错误5.碰撞的概念及特点碰撞是物体间相互作用时间很短,物体间相互作用力很大,从而使系统内每个物体的动量在碰撞过程的极短时间内发生剧烈变化的过程,具有以下特点:(1) 碰撞过程时间特点:在碰撞现象中,相互作用的时间很短。
(2)相互作用力的特点:在相互作用过程中,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大。
(3)动量守恒条件的特点:由于碰撞过程中物体间的相互作用力(内力)很大(远大于外力如重力及摩擦力等)系统的内力远远大于外力,系统的总动量守恒。
高考物理动量守恒定律的应用及其解题技巧及练习题(含答案)
高考物理动量守恒定律的应用及其解题技巧及练习题 (含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.竖直平面内存在着如图甲所示管道,虚线左侧管道水平,虚线右侧管道是半径R=1m 的半圆形,管道截面是不闭合的圆,管道半圆形部分处在竖直向上的匀强电场中,电场强度 E=4X 10/m .小球a 、b 、c 的半径略小于管道内径, b 、c 球用长L 2m 的绝缘细轻杆连接,开始时c 静止于管道水平部分右端P 点处,在M 点处的a 球在水平推力F 的作用下由静止向右运动,当 F 减到零时恰好与b 发生了弹性碰撞,F-t 的变化图像如图乙所示,且满足F 2 t 2 —.已知三个小球均可看做质点且 m a =0.25kg , m b =0.2kg , m c =0.05kg ,小球 (1) 小球a 与b 发生碰撞时的速度 v o ; (2) 小球c 运动到Q 点时的速度v ;(3) 从小球c 开始运动到速度减为零的过程中,小球 c 电势能的增加量.【答案】(1) V 4m/s (2) v=2m/s (3) E p 3.2J 【解析】【分析】对小球 a ,由动量定理可得小球 a 与b 发生碰撞时的速度;小球a 与小球b 、c 组 成的系统发生弹性碰撞由动量守恒和机械能守恒可列式,小球c 运动到Q 点时,小球b 恰好运动到P 点,由动能定理可得小球 c 运动到Q 点时的速度;由于b 、c 两球转动的角速 度和半径都相同,故两球的线速度大小始终相等,从c 球运动到Q 点到减速到零的过程列能量守恒可得; 解:⑴对小球a ,由动量定理可得I m a V 。
0 由题意可知,F-图像所围的图形为四分之一圆弧 ,面积为拉力F 的冲量,由圆方程可知S 1m 2 代入数据可得:v 0 4m/s(2)小球a 与小球b 、c 组成的系统发生弹性碰撞 , 由动量守恒可得 m a V 0 m a V | (m b m c )v 21 2 1 2 12由机械能守恒可得 m a v 0m a v 1 (m b m c )v 222 2解得 V 1 0, V 2 4m/ sA E阳1r c 带q=5 x 1'0)C 的正电荷,其他小球不带电,不计一切摩擦, g=10m/s 2,求小球c运动到Q点时,小球b恰好运动到P点,由动能定理1 2 1 2 m c gR qER ㊁血 mjv ㊁血 mjv ?代入数据可得v 2m/ s⑶由于b 、c 两球转动的角速度和半径都相同,故两球的线速度大小始终相等,假设当两球速度减到零时,设b 球与O 点连线与竖直方向的夹角为 从c 球运动到Q 点到减速到零的过程列能量守恒可得:1 2(m b m c )v qERsin 22.如图所示,小明参加户外竞技活动,站在平台边缘抓住轻绳一端,轻绳另一端固定在 '点,绳子刚好被拉直且偏离竖直方向的角度0 =60.小明从A 点由静止往下摆,达到 O 点正下方B 点突然松手,顺利落到静止在水平平台的平板车上,然后随平板车一起向右运 动•到达C 点,小明跳离平板车(近似认为水平跳离),安全落到漂浮在水池中的圆形浮漂 上•绳长L=1.6m ,浮漂圆心与 C 点的水平距离x=2.7m 、竖直高度y=1.8m ,浮漂半径 R=0.3m 、不计厚度,小明的质量m=60kg ,平板车的质量 m=20kg ,人与平板车均可视为质点,不计平板车与平台之间的摩擦.重力加速度g=10m/s 2,求:_*』吩(1) 轻绳能承受最大拉力不得小于多少? (2) 小明跳离平板车时的速度在什么范围?(3) 若小明跳离平板车后恰好落到浮漂最右端,他在跳离过程中做了多少功 ?【答案】(1) 1200N (2) 4m/s Wv< 5m/s( 3) 480J 【解析】 【分析】(1)首先根据机械能守恒可以计算到达B 点的速度,再根据圆周运动知识计算拉力大小.(2)由平抛运动规律,按照位移大小可以计算速度范围( 3)由动量守恒和能量守恒规律计算即可. 【详解】解(I)从A 到B .由功能关系可得1 2 mgL(1 cos ) mv ①2代人数据求得v=4 m/s ②m b gR(1cos ) m c gRsin 解得sin0637因此小球c 电势能的增加量: E p qER(1 sin ) 3.2J2在最低点B处,T mg mv③联立①②解得,轻绳能承受最大拉力不得小于T=1200N(2) 小明离开滑板后可认为做平抛运动1 2竖直位移y gt1 2 3④2离C点水平位移最小位移x R v min t⑤离C点水平位移最大为X R V min t⑥联立④⑤⑥解得小明跳离滑板时的速度 4 m/s Wvw 5 m/s(3) 小明落上滑板时,动量守恒mv (m m0)V| ⑦代人数据求得V i=3 m/s⑧离开滑板时,动量守恒(m m0)v| mv C m o V2⑨将⑧代人⑨得V2=-3 m/s由功能关系可得1 2 1 2 1 2 W ( — mv C m0v2) m m0 v1⑩.2 2 2解得W=480 J3. 某种弹射装置的示意图如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接,传送带长度L=15.0m,皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动,三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B C置于水平导轨上, B C之间有一段轻弹簧刚好处于原长,滑块B与轻弹簧连接,C未连接弹簧,B C处于静止状态且离N点足够远,现让滑块A以初速度V0=6m/s 沿B、C 连线方向向B运动,A与B碰撞后粘合在一起•碰撞时间极短,滑块C脱离弹簧后滑上倾角0 =37的传送带,并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上,已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数卩=0.8重力加速度g=10m/s2, sin37=0.6, cos37°0.8.1滑块A、B碰撞时损失的机械能;2滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q;3若每次实验开始时滑块A的初速度V。
高考物理易错题专题三物理动量守恒定律(含解析)及解析
高考物理易错题专题三物理动量守恒定律(含解析)及解析一、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.(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。
高中物理动量守恒定律的应用技巧(很有用)及练习题含解析
高中物理动量守恒定律的应用技巧(很有用)及练习题含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.如图所示质量为m的物块A在光滑的水平面上以一定的速度向右滑行,质量为2m的圆弧体静止在光滑水平面上,光滑圆弧面最低点与水平面相切,圆弧的半径为R,圆弧所对的圆心角θ=53°,物块滑上圆弧体后,刚好能滑到圆弧体的最高点,重力加速度为g。
求(1)物块在水平面上滑行的速度大小;(2)若将圆弧体锁定,物块仍以原来的速度向右滑行并滑上圆弧体,则物块从圆弧面上滑出后上升到最高点的速度大小及最高点离地面的高度。
【答案】(1)06 5v gR=(2)232 55v gR =66125 h R =【解析】【分析】(1)A、B组成的系统在水平方向动量守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出物块A的速度。
(2)圆弧体固定,物块上滑过程机械能守恒,应用机械能守恒定律可以求出到达圆弧体上端时的速度,离开圆弧体后物块做斜上抛运动,应用运动的合成与分解可以求出到达最高点的速度,应用机械能守恒定律可以求出上升的最大高度。
【详解】(1)物块与圆弧体组成的系统在水平方向动量守恒,物块到达最高点时两者速度相等,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(m+2m)v,由机械能守恒定律得:12m v02=12(m+2m)v2+mgR(1−cosθ),解得:06 5v gR =(2)对物块,由机械能守恒定律得:12m v02=12m v12+mgR(1−cosθ),解得:12 5v gR=物块从圆弧最高点抛出后,在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛运动,物块到达最高点时,物块的速度:v2=v1cosθ=3255gR,由机械能守恒定律得:12m v02=mgh+12m v22,解得:h=66125R ; 【点睛】本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的应用,分析清楚物体运动过程是解题的前提,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可解题。
高考物理动量守恒定律的应用解题技巧及练习题(含答案)及解析
高考物理动量守恒定律的应用解题技巧及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.如图所示,粗糙斜面与光滑水平面通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接,斜面倾角α=37°,A 、B 是两个质量均为m =1kg 的小滑块(可看作质点),C 为左端附有胶泥的薄板(可移动且质量不计),D 为两端分别连接B 和C 的轻质弹簧.当滑块A 置于斜面上且受到大小为F =4N 、方向垂直于斜面向下的恒力作用时,恰能沿斜面向下匀速运动.现撤去F ,让滑块A 从斜面上距斜面末端L =1m 处由静止下滑.(g 取10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求滑块A 到达斜面末端时的速度大小(2)滑块A 与C (原来C 、B 、D 处于静止状态)接触后粘连在一起,求此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中弹簧的最大弹性势能是多少? 【答案】(1) v =2m/s (2) E P =1J 【解析】 【分析】 【详解】(1)滑块A 匀速下滑时,受重力mg 、恒力F 、斜面支持力N 和摩擦力f 作用 由平衡条件有: ()sin cos 0mg mg F αμα-+= 代入数据解得: μ=0.5撤去F 后,滑块A 匀加速下滑,由动能定理有: ()21sin cos 2mg mg L mv αμα-= 代入数据得: v =2m/s(2)两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中动量守恒,当它们速度相等时,弹簧具有最大弹性势能,设共同速度为v 1, 由动量守恒: mv =2mv 1 由能量守恒定律有: 22111222P E mv mv =-⨯ 联立解得: E P =1J2.如图所示,质量为M=2kg 的木板A 静止在光滑水平面上,其左端与固定台阶相距x ,右端与一固定在地面上的半径R=0.4m 的光滑四分之一圆弧紧靠在一起,圆弧的底端与木板上表面水平相切。
质量为m=1kg 的滑块B(可视为质点)以初速度08/v m s =从圆弧的顶端沿圆弧下滑,B 从A 右端的上表面水平滑入时撤走圆弧。
高考物理纠错笔记动量守恒定律含解析
动量定理定律一、动量定理应用的误区警示1.应用Δ求变力的冲量I p如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用I=Ft求变力的冲量,可以求出该力作用下物体动量的变化Δp,等效代换变力的冲量I。
2.应用Δ=Δp F t求动量的变化在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求动量变化需要应用矢量运算方法,计算较复杂.若作用力为恒力,可求恒力冲量,等效代换动量的变化。
二、动量守恒定律成立条件的误区1.系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零,则系统动量守恒。
2.系统所受合外力虽不为零,但系统的内力远大于外力,如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可近似看作守恒.3.系统所受合外力虽然不为零,如果在某一个方向上合外力为零,那么在该方向上动量守恒。
三、碰撞类问题的易错点1.忽视了动量守恒的条件,在系统所受合外力不为零的情况下仍用动量守恒求解;2.不理解动量守恒定律的矢量性,按代数和的方法求和动量;3.在动量守恒定律的表达式中,速度选取了不同的参考系;4.忽视了碰撞过程中的机械能损失.从同样高度静止落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快,掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用力小,而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力大【错因分析】本题较易出错的理解是掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小,认为打碎的原因是动量大。
【正确解析】从同样高度静止落下的玻璃杯,掉在水泥地上和掉在草地上速度相同,动量相同,故A错误;玻璃杯掉在水泥和掉在草地上初动量相同,末动量都为零,所以动量变化量相同;故B 错误;掉在水泥地上的玻璃杯与水泥作用时间短,动量变化量一定,动量改变快,掉在草地上的玻璃杯与草地作用时间长,动量变化量一定,动量改变慢,故C 正确;由动量定理()0F mg t mv -=-可得mv F mg t=-+ 掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用力大,而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小,故D 错误。
高考物理易错题专题三物理动量守恒定律(含解析)及解析
高考物理易错题专题三物理动量守恒定律(含解析)及解析一、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,光滑水平面上有两辆车,甲车上面有发射装置,甲车连同发射装置质量M 1=1 kg ,车上另有一个质量为m =0.2 kg 的小球,甲车静止在水平面上,乙车以v 0=8 m/s 的速度向甲车运动,乙车上有接收装置,总质量M 2=2 kg ,问:甲车至少以多大的水平速度将小球发射到乙车上,两车才不会相撞?(球最终停在乙车上)【答案】25m/s【解析】试题分析:要使两车恰好不相撞,则两车速度相等. 以M 1、M 2、m 组成的系统为研究对象,水平方向动量守恒:()20120M v M m M v +=++共,解得5m /s v =共以小球与乙车组成的系统,水平方向动量守恒: ()202M v mv m M v -=+共,解得25m /s v =考点:考查了动量守恒定律的应用【名师点睛】要使两车不相撞,甲车以最小的水平速度将小球发射到乙车上的临界条件是两车速度相同,以甲车、球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,再以球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,联立求解3.如图所示,在光滑的水平面上放置一个质量为2m的木板B,B的左端放置一个质量为m的物块A,已知A、B之间的动摩擦因数为μ,现有质量为m的小球以水平速度0υ飞来与A物块碰撞后立即粘住,在整个运动过程中物块A始终未滑离木板B,且物块A和小球均可视为质点(重力加速度g).求:①物块A相对B静止后的速度大小;②木板B至少多长.【答案】①0.25v0.②216v Lgμ=【解析】试题分析:(1)设小球和物体A碰撞后二者的速度为v1,三者相对静止后速度为v2,规定向右为正方向,根据动量守恒得,mv0=2mv1,① (2分)2mv1=4mv2② (2分)联立①②得,v2=0.25v0.(1分)(2)当A在木板B上滑动时,系统的动能转化为摩擦热,设木板B的长度为L,假设A刚好滑到B的右端时共速,则由能量守恒得,③ (2分)联立①②③得,L=考点:动量守恒,能量守恒.【名师点睛】小球与 A碰撞过程中动量守恒,三者组成的系统动量也守恒,结合动量守恒定律求出物块A相对B静止后的速度大小;对子弹和A共速后到三种共速的过程,运用能量守恒定律求出木板的至少长度.4.冰球运动员甲的质量为80.0kg。
高中物理动量守恒定律的应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析
4.在游乐场中,父子两人各自乘坐的碰碰车沿同一直线相向而行,在碰前瞬间双方都关闭了动力,此时父亲的速度大小为v,儿子的速度大小为2v.两车瞬间碰撞后儿子沿反方向滑行,父亲运动的方向不变且经过时间t停止运动.已知父亲和车的总质量为3m,儿子和车的总质量为m,两车与地面之间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,求:
(2)根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R;
(3)根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值,然后讨论求解热量Q.
【详解】
(1)设弹簧恢复到自然长度时A、B的速度分别为vA、vB,由动量守恒定律: 由能量关系:
解得vA=2m/s;vB=4m/s
(2)设B经过d点时速度为vd,在d点:
v′= 0.4m/s
(2)小球与小滑块碰撞过程,动量守恒
mv= -mv′+m1v1
v1= (v+v′) = 1.2m/s
小滑块在木板上滑动过程中,动量守恒
m1v1=(m1+m2)v2
v2= v1= 0.6m/s
由能量守恒可得
μm1gL= m1v12- (m1+m2)v22
新高考物理考试易错题易错点15动量守恒定理及其应用附答案
易错点15 动量守恒定理及其应用易错总结1.动量守恒定律的条件:系统所受的总冲量为零不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力),即系统所受外力的矢量和为零。
(碰撞、爆炸、反冲的过程均可近似认为动量守恒)2,某一方向上动量守恒的条件:系统所受外力矢量和不为零,但在某一方向上的合力为零,则系统在这个方向上动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向上动量守恒。
3,完全非弹性碰撞:两物体碰撞后获得共同速度,动能损失最多且全部通过形变转化为内能,但动量守恒。
4,弹性碰撞:动量守恒,碰撞前后系统总动能相等。
5.一般碰撞:有完整的压缩阶段,只有部分恢复阶段,动量守恒,动能减小。
6,人船模型—两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其他外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有2211v m v m (注意利用几何关系解决位移问题)。
(人船模型:人从右向左由船头走向船尾)7,能量与动量不能混为一谈,能量是标量,动量是矢量,且两者的公式、定义均不相同。
8.求变力冲量(1)若力与时间呈线性关系,可用于平均力求变力的冲量;(2)若给出了力随时间变化的图像如图,可用面积法求变力冲量。
9.在研究反冲问题时,注意速度的相对性:若物体间的相对速度已知,应转化为对地速度。
解题方法一、动量守恒定律1.动量守恒定律的推导如图所示,光滑水平桌面上质量分别为m1、m2的球A、B,沿着同一直线分别以v1和v2的速度同向运动,v2>v1.当B球追上A球时发生碰撞,碰撞后A、B两球的速度分别为v1′和v2′.设碰撞过程中两球受到的作用力分别为F1、F2,相互作用时间为t.根据动量定理:F1t=m1(v1′-v1),F2t=m2(v2′-v2).因为F1与F2是两球间的相互作用力,根据牛顿第三定律知,F1=-F2,则有:m1v1′-m1v1=-(m2v2′-m2v2)即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′2.动量守恒定律的理解(1)动量守恒定律的成立条件①系统不受外力或所受合外力为零.②系统受外力作用,但内力远远大于合外力.此时动量近似守恒.③系统所受到的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力),则系统在该方向上动量守恒.(2)动量守恒定律的性质①矢量性:公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量,只有它们在同一直线上,并先选定正方向,确定各速度的正、负(表示方向)后,才能用代数方法运算.②相对性:速度具有相对性,公式中的v1、v2、v1′和v2′应是相对同一参考系的速度,一般取相对地面的速度.③普适性:动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统.二、动量守恒定律的应用1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义:(1)p=p′:系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′.(2)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′:相互作用的两个物体组成的系统,作用前动量的矢量和等于作用后动量的矢量和.(3)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反.(4)Δp=0:系统总动量增量为零.2.应用动量守恒定律的解题步骤:【易错跟踪训练】易错类型1:不明白规律内涵、外延1.(2021·全国高三专题练习)下列关于碰撞的理解正确的是()A.碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B.在碰撞现象中,一般内力都远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的动能守恒C.如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞D.微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其为碰撞【答案】A【详解】AB.碰撞是十分普遍的现象,它是相对运动的物体相遇时在极短时间内运动状态发生显著变化的一种现象,一般内力远大于外力,系统动量守恒,A正确,B错误。
高中物理易错题专题三物理动量守恒定律(含解析)含解析
高中物理易错题专题三物理动量守恒定律(含解析)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.运载火箭是人类进行太空探索的重要工具,一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。
某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性,模型甲内部装有△m=100 g 的压缩气体,总质量为M=l kg ,点火后全部压缩气体以v o =570 m/s 的速度从底部喷口在极短的时间内竖直向下喷出;模型乙分为两级,每级内部各装有2m∆ 的压缩气体,每级总质量均为2M,点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度v o 从底部喷口在极短时间内竖直向下喷出,喷出后经过2s 时第一级脱离,同时第二级内全部压缩气体仍以速度v o 从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。
喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计,g 取10 m /s 2,求两种模型上升的最大高度之差。
【答案】116.54m【解析】对模型甲: ()00M m v mv =-∆-∆甲21085=200.5629v h m m g =≈甲甲对模型乙第一级喷气: 10022m mM v v ∆∆⎛⎫=-- ⎪⎝⎭乙 解得: 130m v s=乙2s 末: ‘11=10m v v gt s-=乙乙22111'=402v v h m g-=乙乙乙对模型乙第一级喷气:‘120=)2222M M m m v v v ∆∆--乙乙( 解得: 2670=9mv s 乙 22222445=277.10281v h m m g =≈乙乙可得: 129440+=116.5481h h h h m m ∆=-≈乙乙甲。
2.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 。
一可看做质点的小物块从A 点由静止释放,滑到C 点刚好相对小车停止。
已知小物块质量m =1kg ,取g =10m/s 2。
高中物理动量守恒定律易错剖析含解析
高中物理动量守恒定律易错剖析含解析一、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 =,20v 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 =-=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,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。
专题3.10 动量守恒定律的理解与应用(解析版)
高考物理备考微专题精准突破专题3.10动量守恒定律的理解与应用【专题诠释】对动量守恒定律的理解和应用1.动量守恒的条件(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的矢量和为零,则系统动量守恒.(2)近似守恒:系统受到的外力矢量和不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒.(3)某一方向上守恒:系统在某个方向上所受外力矢量和为零时,系统在该方向上动量守恒.2.动量守恒定律常用的四种表达形式(1)p=p′:即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p′大小相等,方向相同.(2)Δp=p′-p=0:即系统总动量的增加量为零.(3)Δp1=-Δp2:即相互作用的系统内的两部分物体,其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量.(4)m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2,即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时,作用前总动量与作用后总动量相等.3.动量守恒定律的“五性”矢量性动量守恒定律的表达式为矢量方程,解题应选取统一的正方向相对性各物体的速度必须是相对同一参考系的速度(没有特殊说明要选地球这个参考系).如果题设条件中各物体的速度不是相对同一参考系时,必须转换成相对同一参考系的速度同时性动量是一个瞬时量,表达式中的p1、p2…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p′1、p′2…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量,不同时刻的动量不能相加系统性研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统,而不是其中的一个物体,更不能题中有几个物体就选几个物体普适性动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统,还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统【高考领航】【2019·江苏卷】质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v ,此时滑板的速度大小为_________。
A .m v M B .M v m C .m v m M +D .M v m M+【答案】B【解析】设滑板的速度为u ,小孩和滑板动量守恒得:0mu Mv =-,解得:M u v m=,故B 正确。
易错点16 动量守恒定律及其应用(解析版) -备战2023年高考物理考试易错题
易错点16 动量守恒定律及其应用例题1. (2021·浙江1月选考·12)在爆炸实验基地有一发射塔,发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪.爆炸物自发射塔竖直向上发射,上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2∶1、初速度均沿水平方向的两个碎块.遥控器引爆瞬间开始计时,在5 s 末和6 s 末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声.已知声音在空气中的传播速度为340 m/s ,重力加速度大小g 取10 m/s 2,忽略空气阻力.下列说法正确的是( )A .两碎块的位移大小之比为1∶2B .爆炸物的爆炸点离地面高度为80 mC .爆炸后的质量大的碎块的初速度为68 m/sD .爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340 m【答案】B【解析】设碎块落地的时间为t ,质量大的碎块水平初速度为v ,则由动量守恒定律知质量小的碎块水平初速度为2v ,爆炸后的碎块做平抛运动,下落的高度相同,则在空中运动的时间相同,由水平方向x =v 0t 知落地水平位移之比为1∶2,碎块位移s =x 2+y 2,可见两碎块的位移大小之比不是1∶2,故A 项错误;据题意知,v t =(5 s -t )×340 m/s ,又2v t =(6 s-t )×340 m/s ,联立解得t =4 s ,v =85 m/s ,故爆炸点离地面高度为h =12gt 2=80 m ,所以B 项正确,C 项错误;两碎块落地点的水平距离为Δx =3v t =1 020 m ,故D 项错误.【误选警示】误选A 的原因:水平位移和位移没有区分清楚。
误选CD 的原因:没有定量推导声音传播时间和传播距离和平抛水平位移的关系,从而求解落地时间、爆炸后两物块的速度、两物块的水平位移大小。
例题2. 在发射地球卫星时需要运载火箭多次点火,以提高最终的发射速度.某次地球近地卫星发射的过程中,火箭喷气发动机每次喷出质量为m =800 g 的气体,气体离开发动机时的对地速度v =1 000 m/s ,假设火箭(含燃料在内)的总质量为M =600 kg ,发动机每秒喷气20次,忽略地球引力的影响,则( )A .第三次气体喷出后火箭的速度大小约为4 m/sB .地球卫星要能成功发射,速度大小至少达到11.2 km/sC .要使火箭能成功发射至少要喷气500次D .要使火箭能成功发射至少要持续喷气17 s【答案】 A【解析】设喷出三次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出的三次气体为研究对象,以竖直向上为正方向,由动量守恒定律得:(M-3m)v3-3m v=0,解得:v3≈4 m/s,故A正确;地球卫星要能成功发射,喷气n次后至少要达到第一宇宙速度,即:v n=7.9 km/s,故B错误;以火箭和喷出的n次气体为研究对象,以竖直向上为正方向,由动量守恒定律得:(M-nm)v n-nm v=0,代入数据解得:n≈666,故C错误;至少持续喷气时间为:t=n20=33.3 s,故D错误.【误选警示】误选B的原因:没有把第一宇宙速度和第二宇宙速度区分清楚。
高中物理动量守恒定律的技巧及练习题及练习题(含答案)含解析.docx
高中物理动量守恒定律的技巧及练习题及练习题( 含答案 ) 含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,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) 1 mv02; (2)4mv0【解析】【详解】解: (1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为v1、 v2,之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,因此两物体在这段时间平均速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)根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量:I mv20 mv02.运载火箭是人类进行太空探索的重要工具,一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。
某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性,模型甲内部装有△m=100 g 的压缩气体,总质量为 M=l kg,点火后全部压缩气体以 v o =570 m/s 的速度从底部喷口在极短的时间内竖直向下喷出;模型乙分为两级,每级内部各装有m的压缩气体,每级总2质量均为M,点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度v o从底部喷口在极短时间2内竖直向下喷出,喷出后经过2s时第一级脱离,同时第二级内全部压缩气体仍以速度v o 从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。
喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计, g 取 10 m / s2,求两种模型上升的最大高度之差。
【答案】 116.54m【解析】对模型甲:0 M m v甲mv0v甲21085m200.56 m h甲 =92g对模型乙第一级喷气:0M m v乙1m v022解得:v乙130ms2s 末:v乙‘1=v乙1gt10msh乙1= v乙21v '乙2140m2 g对模型乙第一级喷气:Mv乙‘1 =(M m)v乙2mv02222解得:v乙2=670 m9sh乙2= v乙2222445m277.10 m 2g81可得:h h乙1+h乙2h甲 =9440m116.54m 。
高考物理动量守恒定律的应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高考物理动量守恒定律的应用解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.如图所示质量为m的物块A在光滑的水平面上以一定的速度向右滑行,质量为2m的圆弧体静止在光滑水平面上,光滑圆弧面最低点与水平面相切,圆弧的半径为R,圆弧所对的圆心角θ=53°,物块滑上圆弧体后,刚好能滑到圆弧体的最高点,重力加速度为g。
求(1)物块在水平面上滑行的速度大小;(2)若将圆弧体锁定,物块仍以原来的速度向右滑行并滑上圆弧体,则物块从圆弧面上滑出后上升到最高点的速度大小及最高点离地面的高度。
【答案】(1)06 5v gR=(2)232 55v gR =66125 h R =【解析】【分析】(1)A、B组成的系统在水平方向动量守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出物块A的速度。
(2)圆弧体固定,物块上滑过程机械能守恒,应用机械能守恒定律可以求出到达圆弧体上端时的速度,离开圆弧体后物块做斜上抛运动,应用运动的合成与分解可以求出到达最高点的速度,应用机械能守恒定律可以求出上升的最大高度。
【详解】(1)物块与圆弧体组成的系统在水平方向动量守恒,物块到达最高点时两者速度相等,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(m+2m)v,由机械能守恒定律得:12m v02=12(m+2m)v2+mgR(1−cosθ),解得:06 5v gR =(2)对物块,由机械能守恒定律得:12m v02=12m v12+mgR(1−cosθ),解得:12 5v gR=物块从圆弧最高点抛出后,在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛运动,物块到达最高点时,物块的速度:v2=v1cosθ=3255gR,由机械能守恒定律得:12m v02=mgh+12m v22,解得:h=66125R ; 【点睛】本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的应用,分析清楚物体运动过程是解题的前提,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可解题。
2020高考备考物理重难点《动量守恒定律》(附答案解析版)
重难点07 动量守恒定律【知识梳理】一、动量守恒定律的条件及应用1.动量守恒定律:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2.动量守恒定律的适用条件( 1)前提条件:存在相互作用的物体系;( 2)理想条件:系统不受外力;( 3)实际条件:系统所受合外力为0;( 4)近似条件:系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受的外力;( 5)方向条件:系统在某一方向上满足上面的条件,则此方向上动量守恒。
3.动量守恒定律的表达式(1)m1V l+m2V2=m i V1 ' m2V2',相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和;(2)A p i= - ^2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向;(3)A p=0,系统总动量的增量为零。
4 .动量守恒的速度具有四性”①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
5.应用动量守恒定律解题的步骤:( 1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程);( 2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒);( 3)规定正方向,确定初、末状态动量;( 4)由动量守恒定律列出方程;( 5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。
二、碰撞与动量守恒定律1 .碰撞的特点( 1)作用时间极短,内力远大于外力,总动量总是守恒的。
( 2)碰撞过程中,总动能不增。
因为没有其他形式的能量转化为动能。
( 3)碰撞过程中,当两物体碰后速度相等时,即发生完全非弹性碰撞时,系统动能损失最大。
( 4)碰撞过程中,两物体产生的位移可忽略。
2.碰撞的种类及遵从的规律3 •关于弹性碰撞的分析两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律。
在光滑的水平面上,质量为 m i 的钢球沿一条直线以速度 v o 与静止在水平面上的质量为 m 2的钢 球发生弹性碰撞,碰后的速度分别是V i 、V 2m 1v 0 m i v 1 m 2v 2 ① 1 2 1 2 1 2m 1v 0 m 1v 1m 2v 2 ②2 2 2m m 2由①②可得:v 1-2V o ③m 1 m 2利用③式和④式,可讨论以下五种特殊情况:a .当 当叶 m 2时,v 1 0 , v 2 0,两钢球沿原方向原方向运动; b . 当m 1m 2时,v 1 0 , v 2 0,质量较小的钢球被反弹,质量较大的钢球向前运动; c .当 当叶 m 2时, v 10 , v 2v 0,两钢球交换速度。
高考物理考点《动量守恒定律的理解和应用》真题练习含答案
高考物理考点《动量守恒定律的理解和应用》真题练习含答案1.[2024·江苏省无锡市教学质量调研]如图所示,曲面体P 静止于光滑水平面上,物块Q 自P 的上端静止释放.Q 与P 的接触面粗糙,在Q 下滑的过程中,关于P 和Q 构成的系统,下列说法正确的是( )A .机械能守恒、动量守恒B .机械能不守恒、动量守恒C .机械能守恒、动量不守恒D .机械能不守恒、动量不守恒答案:D解析:系统在水平方向所受合外力为零,系统在水平方向动量守恒,但系统在竖直方向所受合外力不为零,系统在竖直方向动量不守恒,系统动量不守恒.Q 与P 的接触面粗糙,克服阻力做功产热,所以机械能不守恒,D 正确.2.(多选)如图所示,在光滑水平面上,一速度大小为v 0的A 球与静止的B 球正碰后,A 球的速率为v 03 ,B 球的速率为v 02,A 、B 两球的质量之比可能是( )A .3∶4B .4∶3C .8∶3D .3∶8答案:AD解析:两球碰撞过程动量守恒,以A 的初速度方向为正方向,如果碰撞后A 球的速度方向不变,有m A v 0=m A ·v 03 +m B ·v 02,解得m A ∶m B =3∶4,如果碰撞后A 的速度反向,有m A v 0=-m A ·v 03 +m B ·v 02,解得m A ∶m B =3∶8,A 、D 正确. 3.如图水平桌面上放置一操作台,操作台上表面水平且光滑.在操作台上放置体积相同,质量不同的甲、乙两球,质量分别为m 1、m 2,两球用细线相连,中间有一个压缩的轻质弹簧,两球分别与操作台左右边缘距离相等.烧断细线后,由于弹簧弹力的作用,两球分别向左、右运动,脱离弹簧后在操作台面上滑行一段距离,然后平抛落至水平桌面上.则下列说法中正确的是()A.刚脱离弹簧时,甲、乙两球的动量相同B.刚脱离弹簧时,甲、乙两球的动能相同C.甲、乙两球不会同时落到水平桌面上D.甲、乙两球做平抛运动的水平射程之比为m1∶m2答案:C解析:脱离弹簧的过程满足动量守恒定律,以甲的运动方向为正方向可得m1v1-m2v2=0,故刚脱离弹簧时,甲、乙两球的动量大小相等,方向相反,A错误;动能与动量的关系为E k=12m v2=p22m,由于质量不同,故刚脱离弹簧时,甲、乙两球的动能不相同,B错误;甲、乙两球在操作台滑行时,距台边缘距离相等但速度不等,故在操作台滑行时间不相等,之后做平抛运动的竖直位移相同,由h=12gt2可知,两球做平抛运动的时间相等,因此甲、乙两球不会同时落到水平桌面上,C正确;由A的解析可得v1v2=m2m1,平抛的水平位移为x=v0t,故甲、乙两球做平抛运动的水平射程与初速度成正比,即与质量成反比,可得x1∶x2=m2∶m1,D错误.4.[2024·江西省萍乡市阶段练习]在光滑水平地面上放置一辆小车,车上放置有木盆,在车与木盆以共同的速度向右运动时,有雨滴以极小的速度竖直落入木盆中而不溅出,如图所示,则在雨滴落入木盆的过程中,小车速度将()A.保持不变B.变大C.变小D.不能确定答案:C解析:雨滴落入木盆的过程中,小车、木盆、雨滴组成的系统水平方向满足动量守恒,设小车、木盆的总质量为M ,雨滴的质量为m ,则有M v =(M +m )v 共,解得v 共=M v M +m<v ,在雨滴落入木盆的过程中,小车速度将变小,C 正确.5.[2024·山东省普高大联考]如图所示,A 、B 两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上,一颗子弹C 以一定的速度v 0向右从A 的左端射入,穿过木块A 后进入木块B ,最后从B 的右端射出,在此过程中下列叙述正确的是( )A .当子弹C 在木块A 中运动时,A 、C 组成的系统动量守恒B .当子弹C 在木块B 中运动时,B 、C 组成的系统动量守恒C .当子弹C 在木块A 中运动时,A 、B 、C 组成的系统动量不守恒D .当子弹C 在木块B 中运动时,A 、B 、C 组成的系统动量不守恒答案:B解析:当子弹C 在木块A 中运动时,B 对A 、C 组成的系统有力的作用,则A 、C 组成的系统动量不守恒,A 错误;当子弹C 在木块B 中运动时,A 已经和B 脱离,则B 、C 组成的系统受合外力为零,则B 、C 组成的系统动量守恒,因此时A 的动量也守恒,则A 、B 、C 组成的系统动量守恒,B 正确,D 错误;当子弹C 在木块A 中运动时,A 、B 、C 组成的系统受合外力为零,则动量守恒,C 错误.6.[2024·广东省深圳市实验学校期中考试]滑板运动是青少年比较喜欢的一种户外运动.现有一个质量为m 的小孩站在一辆质量为λm 的滑板车上,小孩与滑板车一起在光滑的水平路面上以速度v 0匀速运动,突然发现前面有一个小水坑,由于来不及转向和刹车,该小孩立即以对地2v 0的速度向前跳离滑板车,滑板车速度大小变为原来的12,且方向不变,则λ为( )A .1B .2C .3D .4答案:B解析:小孩跳离滑板车时,与滑板车组成的系统在水平方向的动量守恒,由动量守恒定律有(m +λm )v 0=m ·2v 0+λm ·v 02,解得λ=2,B 正确. 7.[2024·湖南省邵阳市期中考试]如图所示,设车厢长为L ,质量为M ,静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m 的物体以初速度v 0向右运动,与车厢壁来回碰撞n 次后,最终相对车厢静止,这时车厢速度是( )A .v 0,水平向右B .0C .m v 0M +m ,水平向右D .m v 0M +m,水平向左 答案:C解析:物块在车辆内和车发生碰撞满足动量守恒,最后物块和车共速,由动量守恒得m v 0=(m +M )v ,解得v =m v 0m +M,方向水平向右,C 正确. 8.[2024·河北省邯郸市九校联考]如图所示,在粗糙水平面上,用水平轻绳相连的物体A 、B ,在水平恒力F 作用下以速度v 做匀速运动,某时刻轻绳断开,A 在F 作用下继续前进.已知物体A 的质量为2m ,物体B 的质量为m ,则下列说法正确的是( )A .当物体B 的速度大小为12 v 时,物体A 的速度大小为12v B.当物体B 的速度大小为12 v 时,物体A 的速度大小为54v C .当物体B 的速度大小为0时,物体A 的速度大小一定为32v D .当物体B 的速度大小为0时,物体A 的速度大小可能为54v 答案:B解析:A 、B 匀速运动时,对A 、B 整体受力分析可得F =f A +f B ,物体B 的速度大小在减小到0的过程中,A 和B 所组成的系统所受的合外力为零,该系统的动量守恒,当物体B的速度大小为12 v 时,有(m A +m B )v =m A v A +m B v B ,解得v A =54v ,A 错误,B 正确;当物体B 的速度大小为0时,有(m A +m B )v =m A v ′A ,解得v ′A =32v ,A 在F 作用下继续前进,物体A 继续加速,当物体B 的速度大小为0时,物体A 的速度大小不一定为32v ,C 、D 错误.9.[2024·江苏省盐城一中、大丰中学联考]如图所示,一质量为M=3.0 kg的长木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量为m=1.0 kg的小木块A.给A和B以大小均为5.0 m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B.在A 做加速运动的时间内,B的速度大小可能是()A.1.8 m/s B.2.4 m/sC.2.8 m/s D.3.5 m/s答案:C解析:以A、B组成的系统为研究对象,因为系统不受外力,则系统动量守恒,选择水平向右的方向为正方向,从A开始运动到A的速度为零,根据动量守恒定律可得(M-m)v0=M v B1,解得v B1=103m/s,当从开始运动到A、B共速,根据动量守恒定律可得(M-m)v0=(M+m)v B2,解得v B2=2.5 m/s,木块A加速运动的过程为其速度减为零到与B共速,此过程中B始终减速,则在木块A正在做加速运动的时间内,B的速度范围为2.5 m/s≤v B≤103 m/s,C正确,A、B、D错误.10.[2024·吉林卷]如图,高度h=0.8 m的水平桌面上放置两个相同物块A、B,质量m A=m B=0.1 kg.A、B间夹一压缩量Δx=0.1 m的轻弹簧,弹簧与A、B不栓接.同时由静止释放A、B,弹簧恢复原长时A恰好从桌面左端沿水平方向飞出,水平射程x A=0.4 m;B 脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离x B=0.25 m后停止.A、B均视为质点,取重力加速度g=10 m/s2.不计空气阻力,求:(1)脱离弹簧时A、B的速度大小v A和v B;(2)物块与桌面间的动摩擦因数μ;(3)整个过程,弹簧释放的弹性势能ΔE p.答案:(1)1 m/s 1 m/s(2)0.2(3)0.12 J解析:(1)对A物块由平抛运动知识得h =12gt 2 x A =v A t代入数据解得,脱离弹簧时A 的速度大小为v A =1 m/sA 、B 与弹簧相互作用的过程中,A 、B 所受水平桌面的摩擦力等大反向,所受弹簧弹力也等大反向,又A 、B 竖直方向上所受合力均为零,故A 、B 组成的系统所受合外力为零,动量守恒,则有m A v A =m B v B解得脱离弹簧时B 的速度大小为v B =1 m/s(2)对物块B 由动能定理有-μm B gx B =0-12m B v 2B 代入数据解得,物块与桌面的动摩擦因数为μ=0.2(3)由能量守恒定律ΔE p =12 m A v 2A +12m B v 2B +μm A g Δx A +μm B g Δx B 其中m A =m B ,Δx =Δx A +Δx B解得整个过程中,弹簧释放的弹性势能ΔE p =0.12 J11.如图所示,甲、乙两名宇航员正在离静止的空间站一定距离的地方执行太空维修任务.某时刻甲、乙都以大小为v 0=2 m/s 的速度相向运动,甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点.甲和他的装备总质量为M 1=90 kg ,乙和他的装备总质量为M 2=135 kg ,为了避免直接相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m =45 kg 的物体A 推向甲,甲迅速接住A后即不再松开,此后甲、乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动,且安全“飘”向空间站.(1)乙要相对空间站以多大的速度v将物体A推出;(2)设甲与物体A作用时间为t=0.5 s,求甲与A的相互作用力F的大小.答案:(1)5.2 m/s(2)432 N解析:(1)规定水平向左为正方向,甲、乙两宇航员最终的速度大小均为v1,对甲、乙以及物体A组成的系统根据动量守恒定律可得M2v0-M1v0=(M1+M2)v1对乙和A组成的系统根据动量守恒定律可得M2v0=(M2-m)v1+m v联立解得v=5.2 m/s,v1=0.4 m/s.(2)对甲根据动量定理有Ft=M1v1-M1(-v0)解得F=432 N.。
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.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.2.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 =.3.(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”。
高中物理易错题分析——动量、动量守恒定律
中学物理易错题分析——动量、动量守恒定律[内容和方法]本单元内容包括动量、冲量、反冲等基本概念和动量定理、动量守恒定律等基本规律。
冲量是物体间相互作用一段时间的结果,动量是描述物体做机械运动时某一时刻的状态量,物体受到冲量作用的结果,将导致物体动量的变更。
冲量和动量都是矢量,它们的加、减运算都遵守矢量的平行四边形法则。
本单元中所涉及到的基本方法主要是一维的矢量运算方法,其中包括动量定理的应用和动量守定律的应用,由于力和动量均为矢量。
因此,在应用动理定理和动量守恒定律时要首先选取正方向,与规定的正方向一样的力或动量取正值,反之取负值而不能只关注力或动量数值的大小;另外,理论上讲,只有在系统所受合外力为零的状况下系统的动量才守恒,但对于某些详细的动量守恒定律应用过程中,若系统所受的外力远小于系统内部相互作用的内力,则也可视为系统的动量守恒,这是一种近似处理问题的方法。
[例题分析]在本单元学问应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:只留意力或动量的数值大小,而忽视力和动量的方向性,造成应用动量定理和动量守恒定律一列方程就出错;对于动量守恒定律中各速度均为相对于地面的速度相识不清。
对题目中所给出的速度值不加分析,盲目地套入公式,这也是一些学生常犯的错误。
例1 、从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上简洁打碎,而掉在草地上不简洁打碎,其缘由是:[ ]A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小B.掉在水泥地上的玻璃杯动量变更大,掉在草地上的玻璃杯动量变更小C.掉在水泥地上的玻璃杯动量变更快,掉在草地上的玻璃杯动量变更慢D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用时间短,而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长。
【错解分析】错解:选B。
认为水泥地较草地坚硬,所以给杯子的作用力大,由动量定理I=△P,即F·t =△P,认为F 大即△P,大,所以水泥地对杯子的作用力大,因此掉在水泥地上的动量变更量大,所以,简洁破裂。
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解得: C 下落的过程:设 C 和 B 碰撞前瞬间的速度为
对 C 有: 解得: C 和 B 碰撞过程:设碰后二者的速度为 . 对 C 和 B 组成的系统,有:
解得: C 和 B 一起到最高点时,A 恰离开地面,设弹簧的伸长量为 对 A 有:
(1)A 刚滑入圆轨道时的速度大小 v0; (2)A 滑过 Q 点时受到的弹力大小 F;
(3)碰后 B 滑至第 n 个(n<100)光滑段上的速度 vn 与 n 的关系式.
【答案】(1)10m/s;(2)150N;(3)vn= 100 k m/s,(k 100)
【解析】
【分析】
(1)先求出滑块每经过一段粗糙段损失的机械能 E,进而求得损失的总能量,根据动量
AC
方向为正方向,由 l1
v1t
1 2
a1t 2 ,
t
1s
解得
v1
1.6 m s
a 沿斜面上滑距离有 s v12 2.56 0.256(m) 2a1 25
所以物块 a 能到达离 A 点的最大高度 h (l1 s) sin 0.578m
(3)设绳断时物块 b 的速度为 v2 ,b 与 c 相碰后 b 的速度为 v2 ,c 的速度为 vc ,则
(1)求 A 与 B 碰撞前瞬间 A 的速度大小 v0; (2)若 A、B 碰撞为弹性碰撞,碰撞后立即撤去 A,且 B 沿斜面向下运动到速度为零时(此时 B 与 C 未接触弹簧仍在弹性限度内),弹簧的弹性势能增量为 Ep,求 B 沿斜面向下运动的最 大距离 x; (3)若 A 下滑后与 B 碰撞并粘在一起,且 C 刚好要离开挡板时,A、B 的总动能为 Ek,求弹 簧的劲度系数 k。
由能量关系:
1 2
mv02
1 2
mv12
1 2
mv22
解得 v1=0 v2 v0
6 gd ; 5
AB 碰撞后,对 B 沿斜面向下压缩弹簧至 B 速度为零的过程,根据能量关系:
EP
1 2
mv22
mgx sin
解得 x 5EP d 3mg
(3)AB
碰撞前,弹簧的压缩量:
x1
mg
sin k
设 AB 碰撞后瞬间的共同速度大小为 v3,则:mv0=2mv3
b、c 与 EB 段间的动摩擦因数均为 μ= 3 ,空气阻力不计,滑轮处摩擦不计,细绳张紧时 3
与斜面平行,取 g =10 m/s2.求:
(1)物块 b 由 C 点下滑到 E 点所用时间.
(2)物块 a 能到达离 A 点的最大高度.
(3)a、b
物块的质量之比
ma mb
.
【答案】(1)0.6;(2)0.578;(3)15/16
【答案】(1) 2L (2) 5gL (3) M m 5gL
m
【解析】 【分析】 【详解】
(1)木块恰好能够到达最高点,则 M m g M m v22
L 木块过最高点后做平抛运动,则有: L 1 gt2
2 A 到 O 点的距离为: xOA v2t 联立可得: xOA 2L
(2)从最低点到最高点根据动能定理可得:
若取 v2 2m / s ,则 v2 的大小为 v2 6m / s v0 3m / s ,与事实不符,所以舍去.
取 v2 0.5m / s ,则 v2 1.5m / s ,方向沿斜面向下.
设细绳对物块 a 和 b 的冲量大小为 I,由 I mav1
I mb (v2 v0 )
解得 ma v0 v2 3 1.5 15
mb
v1
1.6 16
点睛:绳绷紧瞬间,对两端物体的冲量大小相等.
3.如图所示,倾角 θ=37°的光滑固定斜面上放有 A、B、C 三个质量均为 m 的物块(均可 视为质点),A 固定,C 与斜面底端处的挡板接触,B 与 C 通过轻弹簧相连且均处于静止状 态,A、B 间的距离为 d。现释放 A,一段时间后 A 与 B 发生碰撞,重力加速度大小为 g,取 sin37°=0.6,cos37°=0.8。
上作匀速运动.
和 c 相碰后 b 先向上滑再下滑到 E 点时的速度仍为 v2 ,则 v2 (t 2t2 ) l2
t2
v2 a1
代入数据,得 2v22 5v2 2 0
解得 v2 的大小为 v2 0.5m / s和2m / s 物块 b 刚下滑到 E 点时的速度为 v0 2a1l1 2 5 0.9 3(m s )
4.如图所示,质量为 4m 的钢板 A 放在水平地面上,质量为 3m 的钢板 B 与一劲度系数为
k 的竖直轻弹簧上端连接,弹簧下端固定在钢板 A 上,整体都处于静止状态。一质量为 2m 的物块 C 从钢板 B 正上方高为 A 的位置自由落下,打在钢板 B 上并立刻与钢板 B—起向下 运动,且二者粘在一起不再分开。它们到达最低点后又开始向上运动的过程中,刚好能使 钢板 A 离开地面但不继续上升。若物块 C 换成质量为 m 的物块 D、并从钢板 B 正上方高为 4A 的位置自由落下,打在钢板 B 上并也立刻与钢板 B 一起向下运动,且二者也粘在一起不 再分开。求钢板 A 离开地面时,物块 D 和钢板 B 的速度大小。已知重力加速度大小为 g, 弹簧在弹性限度内。
mbv2 mbv2 mcvc
1 2
mbv22
1 2
mbv22
1 2
mcvc2
mc 2mb
联立解得
v2
1 3
v2
v2
3 2
vc
因 vc 的方向沿斜面向下,故 v2 的方向沿斜面向下, v2 的方向沿斜面向上.
在
EB
段上的加速度为 a2
g
sin
g
cos
10 (1 2
3 3
3 ) 0 ,物块 b 在 EB 段 2
解得 v3
1 2
6 gd 5
当
C
恰好要离开挡板时,弹簧的伸长量为:
x2
mg
sin k
可见,在 B 开始沿斜面向下运动到 C 刚好要离开挡板的过程中,弹簧的弹性势能该变量为
零,根据机械能守恒定律:
1 2
2mv32 =Ek
2mg ( x1
x2 ) sin
解得: k 72m2g 2 15mgd 50Ek
M
m
g
2L
1 2
M
m v22
1 2
M
m v12
解得: v1 5gL
(3)根据动量守恒可得: mv0 M mv1
解得: v0
M
m
m
5gL
6.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 以某一速度滑入圆轨道,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 发生弹性碰撞,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=0.5,A、B 的 质量均为 m=1kg(重力加速度 g 取 10m/s2;A、B 视为质点,碰撞时间极短,有阴影的地方 代表粗糙段),碰后 B 最终停止在第 100 个粗糙段的末端.求:
解得: 从 C 和 B 碰后到二者一起到最高点的过程中:二者一起到最高点时,A 恰离开地面,设 C 碰撞 B 前,弹簧的弹性势能为 EP1;C 和 B 一起到最高点时,弹簧的弹性势能为 EP2.把 C、B 和弹簧作为一个系统,系统机械能守恒
有:
解得:
(2)物块 D 从钢板 B 正上方距离为 4h 的位置自由落下时: D 下落的过程:设 D 和 B 碰撞前瞬间的速度为 ,
高中物理易错题专题三物理动量守恒定律的应用(含解析)
一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用
1.如图所示质量为 m 的物块 A 在光滑的水平面上以一定的速度向右滑行,质量为 2m 的 圆弧体静止在光滑水平面上,光滑圆弧面最低点与水平面相切,圆弧的半径为 R,圆弧所 对的圆心角 θ=53°,物块滑上圆弧体后,刚好能滑到圆弧体的最高点,重力加速度为 g。求
【答案】(1) v0
6 gd 5
;(2) x 5EP d ;(3) k 72m2g2
3mg
15mgd 50Ek
【解析】
【详解】
(1)根据机械能守恒定律:
mgd
sin
1 2
mv02
解得 v0
6 gd 5
(2)设碰撞后瞬间 AB 的速度大小分别为 v1v2,根据动量守恒定律: mv0 mv1 mv2
物块到达最高点时,物块的速度:v2=v1cosθ= 3 2 gR , 55
由机械能守恒定律得: 1 mv02=mgh+ 1 mv22,
2
2
解得:h= 66 R; 125
【点睛】 本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的应用,分析清楚物体运动过程是解题的前 提,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可解题。
【解析】
【分析】
【详解】
本题考查物体沿斜面的运动,以及碰撞;需运用牛顿运动定律、运动学公式、动量及能量
守恒、动量定理等知识.
(1)物块 b 在斜面上光滑段 CE 运动的加速度为 a1 g sin 5m / s2
由
l1
1 2
a1t12
解得: t1
2l1 a1
2 0.9 0.6s 5
(2)取沿
守恒和和能量守恒可得 A 刚滑入圆轨道时的速度大小 v0.(2)在最高点 Q 由机械能守恒 求得速度,由牛顿第二定律可得弹力 F.(3)算出 B 滑到第 n 个光滑段前已经损失的能
量,由能量守恒得速度 vn 与 k 的关系式. 【详解】
(1)滑块每经过一段粗糙段损失的机械能 E= μ mgL,解得 E=0.5J