高考动量和能量定律计算题讲解

高考动量和能量定律计算题

例1A 、B 两球在光滑水平面上沿同一直线运动，A 球动量为p A =5kg·m/s ，B 球动量为p B =7kg·m/s ，当A 球追上B 球时发生碰撞，则碰后A 、B 两球的动量可能是：（ ）

A ．p A =6kg·m/s 、p

B =6kg·m/s B ．p A =3kg·m/s 、p B =9kg·m/s

C ．p A =-2kg·m/s 、p B =14kg·m/s

D ．p A =5kg·m/s 、p B =17kg·m/s

解析：动量守恒四个选项都满足，那么第二个判断依据是速度情景：A 的动量不可能原方向增大，A 错；第三个判断依据是能量关系：碰后系统总动能只能小于等于碰前总动能。

计算得BC 正确D 错。碰前总动能为 2222A B k A B

p p E =+m m ，由于5kg m/s 7kg m/s A A A B B B p =m υ=,p =m υ=⋅⋅，A 要追上B ，则有A B υυ＞，即

5757A B A B >,m

39572222A B A B

++m m m m ≤，得2B A m =m ，满足57A B m

222214572222A B A B -++m m m m ≤,14721213B A A m =m =m ,同样满足57A B m

答案：BC

点拨：判断的优先顺序为：动量守恒→速度情景→动能关系，动量守恒最容易判断，其次是速度情景，动能关系要通过计算才能作结论，简捷方法是先比较质量关系，再比较动量的平方，如果两物体质量相等，则可直接比较碰撞前后动量的平方和。

考点2、爆炸和反冲

⑴爆炸时内力远大于外力，系统动量守恒；

⑵由于有其它形式的能转化为动能（机械能），系统动能增大。

例22007年10月24日18时05分，中国首枚绕月探测卫星“嫦娥一号”顺利升空，24日18时29分，搭载 “嫦娥一号”的“长征三号甲”火箭成功实施“星箭分离”。此次采用了爆炸方式分离星箭，爆炸产生的推力将置于箭首的卫星送入预定轨道运行。为了保证在爆炸时卫星不致于由于受到过大冲击力而损坏，分离前关闭火箭发动机，用“星箭分离冲击传感器”测量和控制爆炸作用力，使星箭分离后瞬间火箭仍沿原方向飞行，关于星箭分离，下列说法正确的是（ ）

A ．由于爆炸，系统总动能增大，总动量增大

B ．卫星的动量增大，火箭的动量减小，系统动量守恒

C ．星箭分离后火箭速度越大，系统的总动能越大

D ．若爆炸作用力持续的时间一定，则星箭分离后火箭速度越小，卫星受到的冲击力越大

解析：由于爆炸，火药的化学能转化为系统动能，因此系统总动能增大。爆炸力远大于星箭所受外力（万有引力），系统动量守恒，卫星在前，动量增大，火箭仍沿原方向运动，

动量则一定减小，A 错B 对；121

/p=p +p ，又21p =(m +m )v ，分离后总动能22121222///

k p p E =+m m ，

联立解得()()22212122122k p -m m +m -m +m E '=m ⎡⎤⎣⎦v v v ，式中v 是星箭分离前的共同速度，依题

意2>v v ，即()()1212220m +m -m +m >v v ，因此火箭速度v 2越大，分离后系统总动能越小，（也可用极限法直接判断：假设星箭分离后星箭速度仍相等，则动能不变，火药释放的能量为0，系统总动能为最小）C 错；爆炸力为一对相互作用的内力，因此大小相等、作用时间相同，卫星和火箭受到的爆炸力的冲量大小一定相等，分离后火箭速度越小，则火箭动量的变化量越大，所受爆炸力的冲量越大，则卫星受到的冲量（与火箭受到的爆炸力的冲量等大反向）越大，相互作用时间一定，则卫星受到的冲击力越大，D 正确。。

答案：BD

点拨：注意提取有效解题信息，把握关键字句，如“置于箭首的卫星”、“星箭分离后瞬间火箭仍沿原方向飞行”等，结合爆炸特点和物理情景判断解题。

考点3、两个定理的结合

例3：如图所示，质量m1为4kg 的木板A 放在水平面C 上，木板与水平面间的动

摩擦因数μ=0.24，木板右端放着质量m2为1.0kg 的小

物块B(视为质点)，它们均处于静止状态.木板突然受到

水平向右的12N S ∙的瞬时冲量I 作用开始运动，当小

物块滑离木板时，木板的动能

1m E 为8.0J ，小物块的动能2m E 为0.50J ，重力加速度取10m/s2,求：

（1）瞬时冲量作用结束时木板的速度V0.

（2）木板的长度L

解析：(1)设水平向右为正方向，有0A I m v =① 代入数据解得0 3.0/v m s =②

(2)设A 对B 、B 对A 、C 对A 的滑动摩擦力的大小分别为

AB F 、BA F 和CA F ，B 在A 上滑行的时间为t ，B 离开A 时A 和B 的速度分别为

A v 和

B v ，有0

()BA CA A A A F F t m v m v -+=-③ AB B B F t m v =④ 其中AB BA F F =，12()CA F m m g

μ=+⑤ 设A 、B 相对于C 的位移大小分别为A s 和B s ，有22011()22BA CA A A A A F F s m v m v -+=-⑥

AB B kB F s E = ⑦

动量与动能之间的关系为

A A m v =⑧

B B B m v =⑨ 木板的长度A B l s s =-⑩ 代入数据得L=0.50m