高考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

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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/s2。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: (M m)v 0
m
M
m mv02
2Mc2
7.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)
【答案】 4v0
(2)设碰撞过程中总机械能的损失为△ E,应有: mv2+ MV2= MV′2+△ E…③ 联立②③式,代入数据得:△ E=1400J 考点:动量守恒定律;能量守恒定律
6.氡是一种放射性气体,主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料.呼吸时氡气
会随气体进入肺脏,氡衰变时放出 射线,这种射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞,使肺细
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
解得: R 0.5 L
(2)小物块滑到 B 位置时速度最大,设为 v1 ,此时小车获得的速度也最大,设为 v2
由动量守恒得 : mv1 Mv2
由能量守恒得

mgR
1 2
mv12
1 2
Mv22
联立解得: v2 1m / s
8.如图所示,一质量 m1=0.45kg 的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量 m2=0.4 kg 的小物体,小物体可视为质点.现有一质量 m0=0.05 kg 的子弹以水平速度 v0=100 m/s 射中小车左端,并留在车中,已知子弹与车相互作用时间极短,小物体与车间的动摩 擦因数为 μ=0.5,最终小物体以 5 m/s 的速度离开小车.g 取 10 m/s2.求:
Rn
218 84
Po+
4 2
He
(2)核反应过程动量守恒,以 α 离子的速度方向为正方向
由动量守恒定律得
mv0 Mv 0
解得 v mv0 ,负号表示方向与 α 离子速度方向相反 M
(3)衰变过程产生的能量
由爱因斯坦质能方程得
E
1 2
mv02
1 2
Mv2
M
m mv02
2M
E mc2
解得
3.如图所示,固定的凹槽水平表面光滑,其内放置 U 形滑板 N,滑板两端为半径 R=0.45m 的 1/4 圆弧面.A 和 D 分别是圆弧的端点,BC 段表面粗糙,其余段表面光滑.小滑块 P1 和 P2 的质量均为 m.滑板的质量 M=4m,P1 和 P2 与 BC 面的动摩擦因数分别为 μ1=0.10 和 μ2=0.20,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.开始时滑板紧靠槽的左端,P2 静止在粗糙 面的 B 点,P1 以 v0=4.0m/s 的初速度从 A 点沿弧面自由滑下,与 P2 发生弹性碰撞后,P1 处 在粗糙面 B 点上.当 P2 滑到 C 点时,滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连,P2 继续运 动,到达 D 点时速度为零.P1 与 P2 视为质点,取 g=10m/s2.问:
碰撞过程中,对 P , Q 系统:由动量守恒定律: m1v1 m1v1 m2v2
取向左为正方向,由题意 v1 1m/s , 解得: v2 4m/s
b
点:对 Q
,由牛顿第二定律得: FN
m2 g
m2
v22 R
解得: FN 4.6 102 N
(2)设 Q 在 c 点的速度为 vc ,在 b 到 c 点,由机械能守恒定律:
高考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: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=10 m/s2.求: (1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体 Q 的弹力大小 FN; (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.
(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;
(3)求出这一衰变过程中的质量亏损。 ( 计算结果用题中字母表示 )
【答案】(1)
222 86
Rn
218 84
Po
4 2
He ;(2) v
mv0 M
,负号表示方向与 α 离子速度方向
相ห้องสมุดไป่ตู้;(3)
m
M
m mv02
2Mc2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由质量数和核电荷数守恒定律可知,核反应方程式为
222 86
确分析过程,并能灵活应用功能关系;合理地选择研究对象及过程;对学生要求较高.
4.如图,一质量为 M 的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为 h.一质量为 m 的 子弹以水平速度 v0 射入物块后,以水平速度 v0/2 射出.重力加速度为 g.求: (1)此过程中系统损失的机械能;
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.
短,求: (1)碰后乙的速度的大小; (2)碰撞中总动能的损失。 【答案】(1)1.0m/s(2)1400J 【解析】 试题分析:(1)设运动员甲、乙的质量分别为 m、M,碰前速度大小分别为 v、V,碰后 乙的速度大小为 V′,规定甲的运动方向为正方向,由动量守恒定律有:mv-MV=MV′…① 代入数据解得:V′=1.0m/s…②
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
(1)P1 和 P2 碰撞后瞬间 P1、P2 的速度分别为多大? (2)P2 在 BC 段向右滑动时,滑板的加速度为多大? (3)N、P1 和 P2 最终静止后,P1 与 P2 间的距离为多少?
【答案】(1) v1 0 、 v2 5m/s (2) a2 0.4m/s2
(3)△S=1.47m
【解析】
胞受损,从而引发肺癌、白血病等.若有一静止的氡核
222 86
Rn
发生
衰变,放出一个速度
为 v0 、质量为
m

粒子和一个质量为
M
的反冲核钋
218 84
Po
此过程动量守恒,若氡核发
生衰变时,释放的能量全部转化为 粒子和钋核的动能。
(1)写衰变方程;
(2)求出反冲核钋的速度; ( 计算结果用题中字母表示 )
(3)当所加磁场 B2
2T
, r2
m2vc qB2
1m
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 ,由几何关系得: cos(180 ) d r2 r2
解得: 127 运动周期:T 2 m2
(3)P2 滑到
C
点速度为
v2
,由
mgR
1 2
mv22
得 v2 3m/s
P1、P2 碰撞到 P2 滑到 C 点时,设 P1、M 速度为 v,由动量守恒定律得:
mv2 (m M )v mv2
解得:v=0.40m/s

P1、P2、M
为系统:
f2L
1 2
mv22
1 (m 2
M )v2
代入数值得:L=3.8m
(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小.
(2)小车的长度.
【答案】(1) 4.5N s (2) 5.5m
【解析】
①子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,有:
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
qB2 则 Q 在磁场中运动的最长时间: t T 127 • 2 m2 127 s
360 360 qB2 360 此时对应的 角:1 90 和 2 143
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 1 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 4
【答案】(1) FN 4.6 102 N (2) B1 1.25T
(3) t
127 360
s,
1
900 和2
1430
【解析】
【详解】
解:(1)设 P 碰撞前后的速度分别为 v1 和 v1 , Q 碰后的速度为 v2

a

b
,对
P
,由动能定理得:
-m1gl
1 2
m1v
2 1
1 2
m1v
2 0
解得: v1 7m/s
【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.
m2 gR(1
cos )
1 2
m2vc2
1 2
m2v22
解得: vc 2m/s 进入磁场后: Q 所受电场力 F qE 3102 N m2 g , Q 在磁场做匀速率圆周运动
由牛顿第二定律得:
qvc B1
m2vc2 r1
Q 刚好不从 gh 边穿出磁场,由几何关系: r1 d 1.6m
解得: B1 1.25T
【答案】(1)
E
1 8
3
m M
mv02
(2) s mv0 M
h 2g
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为 V,由动量守恒得
mv0=m +MV ① 解得

系统的机械能损失为
ΔE=

由②③式得
ΔE=

(2)设物块下落到地面所需时间为 t,落地点距桌面边缘的水平距离为 s,则

s=Vt

由②⑤⑥得
S=

考点:动量守恒定律;机械能守恒定律. 点评:本题采用程序法按时间顺序进行分析处理,是动量守恒定律与平抛运动简单的综 合,比较容易.
5.冰球运动员甲的质量为 80.0kg。当他以 5.0m/s 的速度向前运动时,与另一质量为 100kg、速度为 3.0m/s 的迎面而来的运动员乙相撞。碰后甲恰好静止。假设碰撞时间极
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