高考物理动量守恒定律解题技巧及练习题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高考物理动量守恒定律解题技巧及练习题
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.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
1
2
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2
10m/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:
22
1111011=22
m 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
=+2
m 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:2
22
2m 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()0111
2
L 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
11
2
v 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=∆+∆=13.5J 3.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,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 1 4 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。求: (1)小物块与小车BC 部分间的动摩擦因数; (2)小物块从A 滑到C 的过程中,小车获得的最大速度。 【答案】(1)0.5(2)1m/s 【解析】 【详解】 解:(1) 小物块滑到C 点的过程中,系统水平方向动量守恒则有:()0M m v += 所以滑到C 点时小物块与小车速度都为0 由能量守恒得: mgR mgL μ= 解得:0.5R L μ= = (2)小物块滑到B 位置时速度最大,设为1v ,此时小车获得的速度也最大,设为2v 由动量守恒得 :12mv Mv = 由能量守恒得 :221211 22 mgR mv Mv =+ 联立解得: 21/ v m s = 5.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