高中物理复习能量和动量经典习题例题含答案
高中物理动量经典大题练习(含答案)

1.如图所示,粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道,其半径为0.1R m=,半圆形轨道的底端放置一个质量为0.1m kg=的小球B,水平面上有一个质量为0.3M kg=的小球A以初速度04.0/sv m=开始向着木块B滑动,经过时间0.80t s=与B发生弹性碰撞,设两个小球均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知木块A与桌面间的动摩擦因数0.25μ=,求:(1)两小球碰前A的速度;(2)小球B运动到最高点C时对轨道的压力(3)确定小球A所停的位置距圆轨道最低点的距离。
2.如图所示,一质量为mB=2kg的木板B静止在光滑的水平面上,其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B右端的上表面之间由一段小圆弧平滑连接),轨道与水平面的夹角θ=37°。
一质量也为mA=2kg的物块A由斜面轨道上距轨道底端x=8m处静止释放,物块A刚好没有从木板B的左端滑出。
已知物块A与斜面轨道间的动摩擦因数为μ1=0.25,与木板B上表面间的动摩擦因数为μ2=0.2,sinθ=0.6,cosθ=0.8,g取10m/s2,物块A可看作质点。
请问:(1)物块A刚滑上木板B时的速度为多大?(2)物块A从刚滑上木板B到相对木板B静止共经历了多长时间?(3)木板B有多长?3.如图所示,质量为M的平板车P高h,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平面地面上.一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计).今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失,已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q与P之间的动摩擦因数为μ,M∶m=4∶1,重力加速度为g.求:(1)小物块Q离开平板车时速度为多大?(2)平板车P的长度为多少?4.如图所示,水平固定一个光滑长杆,有一个质量为m 小滑块A 套在细杆上可自由滑动。
物理动能动量试题及答案

物理动能动量试题及答案一、选择题1. 物体的动能与下列哪个因素无关?A. 物体的质量B. 物体的速度C. 物体的形状D. 物体的颜色答案:C2. 一个物体的动量是其质量和速度的乘积,以下哪项描述正确?A. 动量是标量B. 动量是矢量C. 动量与物体的质量成反比D. 动量与物体的速度无关答案:B3. 根据动能定理,下列哪种情况会导致物体动能增加?A. 物体的质量增加,速度不变B. 物体的质量不变,速度增加C. 物体的质量减少,速度减少D. 物体的质量减少,速度不变答案:B二、填空题4. 动能的公式是_______,其中Ek表示动能,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
答案:Ek = 1/2 mv^25. 动量的公式是_______,其中p表示动量,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
答案:p = mv三、计算题6. 一辆质量为1000kg的汽车以20m/s的速度行驶,求汽车的动能。
答案:Ek = 1/2 * 1000kg * (20m/s)^2 = 200000J7. 一个质量为5kg的足球以10m/s的速度飞出,求足球的动量。
答案:p = 5kg * 10m/s = 50kg·m/s四、简答题8. 描述动能和动量在物理学中的重要性。
答案:动能和动量是物理学中描述物体运动状态的两个重要物理量。
动能反映了物体运动的能量,与物体的质量和速度的平方成正比,是能量守恒定律在运动物体中的应用。
动量则反映了物体运动的量,与物体的质量和速度有关,是动量守恒定律的基础,也是碰撞和爆炸等现象研究的关键。
两者在物理学中有着广泛的应用,如在力学、热力学、量子力学等领域都有重要的地位。
2024高考物理二轮复习专题三动量和能量1_3_5功功率动能定理训练

1-3-5 功功率动能定理课时强化训练1.(2024·山西太原一模)如图所示,两个人利用机械装置提升相同的重物。
已知重物匀速上升,相同的时间内两重物提升的高度相同。
不考虑绳、滑轮的质量及摩擦,在重物上升的过程中人拉力的作用点保持不变(θ始终小于30°),则( )A.站在地面的人比站在二楼的人省力B.站在地面的人对绳的拉力越来越大C.站在二楼的人对绳的拉力越来越大D.同一时刻,二楼的人对绳拉力的功率小于地面的人对绳拉力的功率[解析] 设重物的质量为m,地面上的人对绳的拉力F T=mg恒定不变;站在二楼的人对绳的拉力F T′=mg2 cos θ,重物匀速上升过程中θ越来越大,cos θ越来越小,则F T′越来越大,B项错误,C项正确。
因θ始终小于30°,则1>cos θ>32,则33mg>F T′>12mg,而F T=mg,则站在地面的人比站在二楼的人费劲,所以A项错误。
人对绳拉力做的功等于克服重物重力做的功,两重物质量相同,上上升度相同,所用时间相同,克服重力做功的功率相同,故D错误。
[答案] C2.(2024·湖北八校二联)如图,小球甲从A点水平抛出,同时将小球乙从B点自由释放,两小球先后经过C点时速度大小相等,方向夹角为30°,已知B、C高度差为h,两小球质量相等,不计空气阻力,由以上条件可知( )A.小球甲做平抛运动的初速度大小为2gh 3B .甲、乙两小球到达C 点所用时间之比为1∶ 3 C .A 、B 两点高度差为h4D .两小球在C 点时重力的瞬时功率大小相等[解析] 甲、乙两球经过C 点的速度v 甲=v 乙=2gh ,甲球平抛的初速度v 甲x =v 甲 sin 30°=2gh2,故A 错误;甲球经过C 点时竖直方向的速度v 甲y =v 甲 cos 30°=6gh 2,运动时间t 甲=v 甲yg=3h2g,乙球运动时间t 乙=2h g ,则t 甲∶t 乙=3∶2,故B 项错误;A 、B 两点的高度差Δh =12gt 2乙-12gt 2甲=h4,故C 项正确;甲和乙两球在C 点时重力的瞬时功率分别为P 甲=mgv 甲y=mg6gh2,P 乙=mgv 乙=mg 2gh ,故D 项错误。
2025年高考物理总复习专题六动量第1讲动量、冲量、动量定理

知识巩固练1.玻璃杯从同一高度落下,掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎,这是由于玻璃杯与水泥地面撞击过程中() A.动能变化较大 B.动量变化较大C.受到的冲量较大D.动量变化较快【答案】D2.(2023年佛山模拟)据历史文献和出土文物证明,踢毽子起源于中国汉代,盛行于南北朝、隋唐.毽子由羽毛、金属片和胶垫组成.如图是同学练习踢毽子,毽子离开脚后,恰好沿竖直方向运动,假设运动过程中毽子所受的空气阻力大小不变,则下列说法正确的是()A.脚对毽子的作用力大于毽子对脚的作用力,所以才能把毽子踢起来B.毽子在空中运动时加速度总是小于重力加速度gC.毽子上升过程的动能减少量大于下落过程的动能增加量D.毽子上升过程中重力冲量大于下落过程中的重力冲量【答案】C【解析】脚对毽子的作用力与毽子对脚的作用力是一对作用力和反作用力,等大反向,故A 错误;因为空气阻力存在,毽子在空中上升段阻力向下,加速度大于重力加速度g,而下降阶段阻力向上,加速度小于重力加速度g,故B错误;根据动能定理,毽子上升过程的动能减少量ΔE k=(mg+f)h,下落过程的动能增加量ΔE k1=(mg-f)h,则ΔE k>ΔE k1,故C正确;毽子上升过程中加速度大小大于下降过程中加速度大小,上升过程中时间小于下降过程中时间,毽子上升过程中重力冲量小于下落过程中的重力冲量,故D错误.3.(多选)将质量为m的物体A以速率v0水平抛出,经过时间t后,物体下落了一段距离,速率仍为v0,方向却与初速度相反,如图所示.在这一运动过程中,下列说法中正确的是()A.风对物体做功为零B.风对物体做负功C.物体机械能减少mg2t22D.风对物体的冲量大小大于2mv0【答案】BD【解析】物体被抛出后,重力对其做正功,但是其动能没有增加,说明风对物体做负功,A 错误,B正确;由于不知道风的方向,所以无法计算物体下落的高度,也就无法计算重力和风对物体所做的功,C错误;重力的冲量竖直向下,大小为mgt,合力的冲量为2mv0,根据矢量的合成可知,风对物体的冲量大小大于2mv0,D正确.综合提升练4.一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图像如图,则()A.0~2 s内合外力F的冲量为4 N·sB.t=2 s时物块的动量大小为2 kg·m/sC.0~4 s内合外力F的冲量为0D.t=4 s时物块的速度为零【答案】A【解析】根据冲量的定义有I=Ft,结合图像可知,图线与时间轴所围面积表示合外力的冲量,上侧的面积表示冲量方向为正,下侧的面积表示冲量方向为负,则0~2 s内合外力F的冲量I1=2×2 N·s=4 N·s,0~4 s内合外力F的冲量I2=(2×2-1×2) N·s=2 N·s,A正确,C错误;0~2 s内根据动量定理有I1=mv1-0,解得p1=mv1=4 kg·m/s,0~4 s内根据动量定理有I2=mv2-0,解得v2=1 m/s,B、D错误.5.(2023年中山模拟)质量为m的运动员从下蹲状态竖直向上起跳,经时间t身体伸直并刚好离开水平地面,此时运动员的速度大小为v,不计空气阻力,重力加速度大小为g.则()A.运动员在加速上升过程中处于失重状态B.该过程中,地面对运动员的冲量大小为mv-mgtC.该过程中,地面对运动员做功为0D.该过程中,运动员的动量变化量大小为mgt+mv【答案】C【解析】对运动员受力分析,在加速上升过程中加速度向上,处于超重状态,A错误;由动量定理有I-mgt=mv,得地面对运动员的冲量大小为I=mgt+mv,B错误;地面对运动员的力的作用点的位移为零,得地面对运动员做功为零,C正确;运动员的动量变化量大小为mv,D错误.6.如图甲所示,粗糙固定斜面与水平面的夹角为37°,质量为1.2 kg的小物块(可视为质点),在沿斜面向上的恒定推力F作用下从A点由静止开始向上运动,作用一段时间后撤去推力F,小物块能达到的最高位置为C点,小物块从A到C的v-t图像如图乙所示(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:(1)撤去F后小物块运动的加速度;(2)小物块与斜面间的动摩擦因数;(3)0~1.2 s内推力F的冲量.解:(1)由图像可以知道撤去F后物块运动的加速度大小为a2=Δv2t2=10 m/s2.(2)在匀减速直线运动过程中由牛顿第二定律知mg sin 37°+μmg cos 37°=ma2,解得μ=0.5.(3)匀加速直线运动过程的加速度大小为a1=Δv1t1=103m/s2,沿斜面方向根据牛顿第二定律可得F-mg sin 37°-μmg cos 37°=ma1,得F=16 N. I=Ft,其中t=0.9 s,解得I=14.4 N·s.。
高中物理新高考考点复习40 电磁感应中的动力学、能量与动量问题

考点规范练40电磁感应中的动力学、能量与动量问题一、单项选择题1.如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域,线圈全部进入匀强磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,磁场区域宽度大于线圈宽度,则( )A.线圈恰好在完全离开磁场时停下B.线圈在未完全离开磁场时即已停下C.线圈在磁场中某个位置停下D.线圈能通过场区不会停下2.如图所示,两光滑平行金属导轨间距为l ,直导线MN 垂直跨在导轨上,且与导轨接触良好,整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B 。
电容器的电容为C ,除电阻R 外,导轨和导线的电阻均不计。
现给导线MN 一初速度,使导线MN 向右运动,当电路稳定后,MN 以速度v 向右做匀速运动时( )A.电容器两端的电压为零B.电阻两端的电压为BlvC.电容器所带电荷量为CBlvD.为保持MN 匀速运动,需对其施加的拉力大小为B 2l 2vR3.(2021·辽宁模拟)如图所示,间距l=1 m 的两平行光滑金属导轨固定在水平面上,两端分别连接有阻值均为2 Ω的电阻R 1、R 2,轨道有部分处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=1 T 的有界匀强磁场中,磁场两平行边界与导轨垂直,且磁场区域的宽度为d=2 m 。
一电阻r=1 Ω、质量m=0.5 kg 的导体棒ab 垂直置于导轨上,导体棒现以方向平行于导轨、大小v 0=5 m/s 的初速度沿导轨从磁场左侧边界进入磁场并通过磁场区域,若导轨电阻不计,则下列说法正确的是( )A.导体棒通过磁场的整个过程中,流过电阻R 1的电荷量为1 CB.导体棒离开磁场时的速度大小为2 m/sC.导体棒运动到磁场区域中间位置时的速度大小为3 m/sD.导体棒通过磁场的整个过程中,电阻R 2产生的电热为1 J4.如图所示,条形磁体位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置,一半径为R 、质量为m 的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑,重力加速度大小为g 。
高中物理复习能量和动量经典习题例题含答案

专题研究二能量和动量清大师德教育研究院物理教研中心李相关知识链接恒力做功 W=FsCOS B咼考考点解功能量(重力做功、电场力做功)变力做功(弹力、机车牵引力、摩擦力、分子力做功等)考题重力做功W G=—△ E p 弹力做功 W FI=— A E pi 分子力做功WF2=—A E P2 电场力做功W F3=— A E p3动量台匕冃匕动能20KK上海4 ” 势能(重力势能动弹上海£ 性势能、子势能)20KK上海21动能定理工 W= A E K功能原理W其他=A E机械能守题__型A E P=选择题能量守,恒计算题A E选择题计算题功和能、动能定理勺冲量20K牟t大津理综・24 变力的冲量20KK力江苏「10 向心力、摩擦20KK仑上海1 力的冲量等)----- 20KK厂东1计算题冲量9A动量定理选择题动量动冲量、动动量的变化2(方向黑、吉力量定理线上的0KK向广东不在一条直线上的)上海工 I = A p、广西・23动量守恒计算题A P = — A F计算题p i+p2=p i /计算题能量和动量的综合应用机械能守恒定律动量守恒定律动量和能量的综合应•420KK江苏1520KK上海920KK北京理综2320KK广东620KK河南河北2420KK天津理综21计算题选择题计算题选择题计算题选择题计算题选择题20KK江苏19 计算题20KK江苏20 计算题20KK江苏18 计算题20KK广东17 计算题20KK全国理综-25 计算题20KK北京理综-24 计算题20KK江苏18 计算题咼考命题思路——和能的关系及动能定理是历年高考的热点,近几年来注重考查对功的概念的理解及用功能关系研究物理过程的方法,由于所涉及的物理过程常常较为复杂,对学生的能力要求较高,因此这类问题难度较大。
例如20KK年江苏物理卷的第10题,要求学生能深刻理解功的概念,灵活地将变力分解。
2 .动量、冲量及动量定理近年来单独出题不多,选择题中常考查对动量和冲量的概念及动量变化矢量性的理解。
高中物理动量定理题20套(带答案)含解析

高中物理动量定理题20套(带答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,一质量m 1=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m 2=0.4 kg 的小物体,小物体可视为质点.现有一质量m 0=0.05 kg 的子弹以水平速度v 0=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/s 2.求:(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:0011()o m v m m v =+,可解得110/v m s =;对子弹由动量定理有:10I mv mv -=-, 4.5I N s =⋅ (或kgm/s);②三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:0110122()()m m v m m v m v +=++;设小车长为L ,由能量守恒有:22220110122111()()222m gL m m v m m v m v μ=+-+- 联立并代入数值得L =5.5m ;点睛:子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出小车的速度,根据动量定理可求子弹对小车的冲量;对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒,对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.2.一质量为0.5kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5m 的位置B 处是一面墙,如图所示,物块以v 0=9m/s 的初速度从A 点沿AB 方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s ,碰后以6m/s 的速度反向运动直至静止.g 取10m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F .【答案】(1)0.32μ= (2)F =130N【解析】试题分析:(1)对A 到墙壁过程,运用动能定理得:,代入数据解得:μ=0.32.(2)规定向左为正方向,对碰墙的过程运用动量定理得:F △t=mv′﹣mv ,代入数据解得:F=130N .3.滑冰是青少年喜爱的一项体育运动。
物理动量定理题20套(带答案)及解析

物理动量定理题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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右侧与竖直墙壁相接触。
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,C的v-t图象如图乙所示。
求:(1)C的质量m C;(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I;(3)B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2。
【答案】(1)2kg ;(2)27J,36N·S;(3)9J【解析】【详解】(1)由题图乙知,C与A碰前速度为v1=9m/s,碰后速度大小为v2=3m/s,C与A碰撞过程动量守恒m C v1=(m A+m C)v2解得C的质量m C=2kg。
(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1=12(m A+m C)v22=27J取水平向左为正方向,根据动量定理,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I=(m A+m C)v3-(m A+m C)(-v2)=36N·S(3)由题图可知,12s时B离开墙壁,此时A、C的速度大小v3=3m/s,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)v3=(m A+m B+m C)v41 2(m A+m C)23v=12(m A+m B+m C)24v+E p2解得B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2=9J。
2.质量0.2kg的球,从5.0m高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g取10m/s2.求小球对钢板的作用力.【答案】78N【解析】【详解】自由落体过程v12=2gh1,得v1=10m/s;v1=gt1得t1=1s小球弹起后达到最大高度过程0− v22=−2gh2,得v2=9m/s0-v2=-gt2得t2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向,由动量定理:Ft′-mg t′=mv2-(-mv1)其中t′=t-t1-t2=0.05s得F=78N由牛顿第三定律得F′=-F,所以小球对钢板的作用力大小为78N,方向竖直向下;3.如图所示,质量的小车A静止在光滑水平地面上,其上表面光滑,左端有一固定挡板。
物理高中高考总总结复习动量与能量的综合压轴题

高考第 2 轮总复习首选资料动量的综合运用1.(20XX 年重庆卷理科综合能力测试一试题卷,T25 ,19 分)某兴趣小组用如题25 所示的装置进行实验研究。
他们在水平桌面上固定一内径为d 的圆柱形玻璃杯,杯口上放 置向来径为2d,质量为m 的匀质薄原板,板上放一质量为2m 的小物体。
板中心、物块均在杯的轴线上,物块与3板间动摩擦因数为,不计板与杯口之间的摩擦力,重力加快度为g ,不考虑板翻转。
( 1)对板施加指向圆心的水平外力F ,设物块与板间最大静摩擦力为f max ,若物块能在板上滑动,求F 应知足的条件。
( 2)假如对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力,冲量为I ,① I 应知足什么条件才能使物块从板上掉下?②物块从开始运动到掉下时的位移s 为多少?③依据 s 与I 的关系式说明要使s 更小,冲量应怎样改变。
答案:( 1)设圆板与物块相对静止时,它们之间的静摩擦力为f ,共同加快度为a由牛顿运动定律,有对物块 f = 2ma 两物相对静止,有 得 F ≤3f max2相对滑动的条件对圆板F - f = ma f ≤f maxF3fm a x2( 2)设冲击刚结束的圆板获取的速度大小为v 0 ,物块掉下时,圆板和物块速度大小分别为v 1 和 v 2由动量定理,有 I mv 0由动能定理,有对圆板2 mg(s3 d )1 mv 12 1 mv 0 24 2 2对物块2 mgs1(2 m)v 2 2 02由动量守恒定律,有mv 0 mv 1 2mv 2要使物块落下,一定 v 1 v 2由以上各式得I3m 2gd221 I I 29m 2 gds =22 g3m分子有理化得3md 21s = g 22 II 29 m 2 gd2 依据上式结果知: I 越大, s 越小.2.(20XX 年湛江市一模理综)如下图,圆滑水平面上有一长板车,车的上表面0A 段是一长为己的水平粗拙轨道, A 的右边圆滑,水平 轨道左边是一圆滑斜面轨道,斜面轨道与水平轨道在O 点光滑连结。
高考物理二轮复习 第一部分 专题四 动量与能量 第1讲 动量和能量观念在力学中的应用练习(含解析)

动量和能量观念在力学中的应用1.如图甲所示,质量m=6 kg的空木箱静止在水平面上,某同学用水平恒力F推着木箱向前运动,1 s 后撤掉推力,木箱运动的v .t图像如图乙所示,不计空气阻力,g取10 m/s2。
下列说法正确的是()A.木箱与水平面间的动摩擦因数μ=0。
25B.推力F的大小为20 NC.在0~3 s内,木箱克服摩擦力做功为900 JD.在0.5 s时,推力F的瞬时功率为450 W解析撤去推力后,木箱做匀减速直线运动,由速度—时间图线知,匀减速直线运动的加速度大小a2=错误! m/s2=5 m/s2,由牛顿第二定律得,a2=错误!=μg,解得木箱与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,故A错误;匀加速直线运动的加速度大小a1=错误! m/s2=10 m/s2,由牛顿第二定律得,F-μmg=ma1,解得F=μmg+ma1=0。
5×60 N+6×10 N=90 N,故B错误;0~3 s内,木箱的位移x=错误!×3×10 m=15 m,则木箱克服摩擦力做功W f=μmgx=0。
5×60×15 J=450 J,故C错误;0。
5 s时木箱的速度v=a1t1=10×0。
5 m/s=5 m/s,则推力F的瞬时功率P=Fv=90×5 W=450 W,故D正确.答案D2.(2019·湖南株洲二模)如图,长为l的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙(小球可视为质点),初始时它们直立在光滑的水平地面上。
后由于受到微小扰动,系统从图示位置开始倾倒。
当小球甲刚要落地时,其速度大小为()A.错误!B.错误!C.错误!D.0解析甲、乙组成的系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得mv-mv′=0,由于甲球落地时,水平方向速度v=0,故v′=0,由机械能守恒定律得错误!mv错误!=mgl,解得v甲=2gl,故A正确.答案A3。
高中物理动量定理题20套(带答案)及解析

高中物理动量定理题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某滑道示意图如下,长直助滑道AB 与弯曲滑道BC 平滑衔接,滑道BC 高h =10 m ,C 是半径R =20 m 圆弧的最低点,质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑,加速度a =4.5 m/s 2,到达B 点时速度v B =30 m/s .取重力加速度g =10 m/s 2.(1)求长直助滑道AB 的长度L ;(2)求运动员在AB 段所受合外力的冲量的I 大小;(3)若不计BC 段的阻力,画出运动员经过C 点时的受力图,并求其所受支持力F N 的大小.【答案】(1)100m (2)1800N s ⋅(3)3 900 N【解析】(1)已知AB 段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即2202v v aL -=可解得:2201002v v L m a-== (2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以01800B I mv N s =-=⋅(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:2C v N mg m R-= 从B 运动到C 由动能定理可知:221122C B mgh mv mv =-解得;3900N N =故本题答案是:(1)100L m = (2)1800I N s =⋅ (3)3900N N =点睛:本题考查了动能定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小.2.如图所示,一光滑水平轨道上静止一质量为M =3kg 的小球B .一质量为m =1kg 的小球A 以速度v 0=2m/s 向右运动与B 球发生弹性正碰,取重力加速度g =10m/s 2.求:(1)碰撞结束时A 球的速度大小及方向;(2)碰撞过程A 对B 的冲量大小及方向.【答案】(1)-1m/s ,方向水平向左(2)3N·s ,方向水平向右 【解析】【分析】A 与B 球发生弹性正碰,根据动量守恒及能量守恒求出碰撞结束时A 球的速度大小及方向;碰撞过程对B 应用动量定理求出碰撞过程A 对B 的冲量;解:(1)碰撞过程根据动量守恒及能量守恒得:0A B mv mv Mv =+2220111222A B mv mv Mv =+ 联立可解得:1m/s B v =,1m/s A v =- 负号表示方向水平向左(2)碰撞过程对B 应用动量定理可得:0B I Mv =-可解得:3I N s =⋅ 方向水平向右3.如图所示,真空中有平行正对金属板A 、B ,它们分别接在输出电压恒为U =91V 的电源两端,金属板长L =10cm 、两金属板间的距离d =3.2cm ,A 、B 两板间的电场可以视为匀强电场。
高中物理压轴题04 用动量和能量的观点解题(解析版)

压轴题04用动量和能量的观点解题1.本专题是动量和能量观点的典型题型,包括应用动量定理、动量守恒定律,系统能量守恒定律解决实际问题。
高考中既可以在选择题中命题,更会在计算题中命题。
2024年高考对于动量和能量的考查仍然是热点。
2.通过本专题的复习,不仅利于完善学生的知识体系,也有利于培养学生的物理核心素养。
3.用到的相关知识有:动量定理、动量守恒定律、系统机械能守恒定律、能量守恒定律等。
近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在,重点考查类型为弹性碰撞,完全非弹性碰撞,爆炸问题等。
考向一:动量定理处理多过程问题1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。
2.动量定理的表达式F·Δt=Δp是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力。
3.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt越短,力F就越大,力的作用时间Δt越长,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。
(2)当作用力F一定时,力的作用时间Δt越长,动量变化量Δp越大,力的作用时间Δt越短,动量变化量Δp越小。
4.应用动量定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和研究过程。
研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。
(2)进行受力分析.只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力。
(3)规定正方向。
(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和),根据动量定理列方程求解.考向二:动量守恒定律弹性碰撞问题两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。
以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v′1+m2v′2①12m 1v 21=12m 1v ′21+12m 2v ′22②由①②得v ′1=m 1-m 2v 1m 1+m 2v ′2=2m 1v 1m 1+m 2结论:①当m 1=m 2时,v ′1=0,v ′2=v 1,两球碰撞后交换了速度。
高考物理《动量和动量定理》真题练习含答案

高考物理《动量和动量定理》真题练习含答案1.[2024·江苏省徐州市期中考试]两个具有相同动能的物体A 、B ,质量分别为m A 、m B ,且m A >m B ,比较它们的动量,则( ) A .物体B 的动量较大 B .物体A 的动量较大 C .动量大小相等 D .不能确定 答案:B解析:根据动能的表达式E k =12 m v 2,动量的表达式p =m v ,联立可得p =2mE k ,物体A 、B 动能E k 相同,m A >m B ,则p A >p B ,即物体A 的动量较大,B 正确.2.[2024·河北省唐山市十县一中联盟联考]质量为0.5 kg 的金属小球,从距水平地面3.2 m 的高处以6 m/s 的速度水平抛出,g 取10 m/s 2,小球落地的运动过程中( ) A .物体的初动量大小16 kg·m/s B .物体的末动量大小19 kg·m/s C .重力的冲量大小2 N·s D .重力的冲量大小4 N·s 答案:D解析:物体的初动量大小p 1=m v 0=0.5×6 kg·m/s =3 kg·m/s ,A 错误;竖直方向小球做自由落体运动,则v 2y =2gh ,小球落地时竖直方向的分速度v y =2gh =2×10×3.2 m/s =8 m/s ,小球落地时的合速度v =v 20 +v 2y =62+82 m/s =10 m/s ,物体的末动量大小p 2=m v =0.5×10 kg·m/s =5 kg·m/s ,B 错误;由h =12gt 2得t =2hg= 2×3.210s =0.8 s ,重力的冲量大小I =mgt =0.5×10×0.8 N·s =4 N·s ,C 错误,D 正确.3.[2024·湖南省名校联合体联考]如图,某物体在恒定拉力F 的作用下没有运动,经过时间t 后,则( )A .拉力的冲量为0B .合力的冲量为0C .重力的冲量为0D .拉力的冲量为Ft cos θ 答案:B解析:拉力的冲量为Ft,重力的冲量为mgt,物体处于静止状态,根据动量定理可知合力的冲量为0,B正确.4.[2024·江苏省无锡市教学质量调研]一个质量为0.18 kg的垒球,以25 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒击打后,反向水平飞回,速度大小为45 m/s,以垒球初速度的方向为正方向,则垒球被棒击打前后动量变化量为()A.+3.6 kg·m/s B.-3.6 kg·m/sC.+12.6 kg·m/s D.-12.6 kg·m/s答案:D解析:初动量为p1=m v1=0.18×25 kg·m/s=4.5 kg·m/s,击打后动量为p2=m v2=0.18×(-45)kg·m/s=-8.1 kg·m/s,动量变化为Δp=p2-p1=-12.6 kg·m/s,D正确.5.[2024·江苏省连云港市期中考试]如图所示,将一杯水放在桌边,杯下压一张纸条.若缓慢抽出纸条,杯子会滑落;若快速抽出纸条时,杯子并没有滑落.对于该实验,下列说法正确的是()A.缓慢抽出时,杯子获得的动量较小B.快速抽出时,杯子获得的动量较大C.缓慢抽出过程中,摩擦力对杯子的冲量较大D.快速抽出过程中,摩擦力对杯子的冲量较大答案:C解析:根据题意可知,无论缓慢抽出还是快速抽出,纸条和杯子间的摩擦力不变,缓慢抽出时间长,由公式I=ft可知,缓慢抽出过程中,摩擦力对杯子的冲量较大,由动量定理可知,缓慢抽出时,杯子获得的动量较大,C正确.6.[2024·广东省江门市一模](多选)数据表明,在电动车事故中,佩戴头盔可防止85%的头部受伤,大大减小损伤程度.头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长至6 ms 以上,人头部的质量约为2 kg ,则下列说法正确的是( )A.头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率 B .头盔减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量C .事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等D .若事故中头部以6 m/s 的速度水平撞击缓冲层,则头部受到的撞击力最多为2 000 N 答案:ACD解析:根据F ·Δt =Δp 得F =ΔpΔt,头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长了,头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率,A 正确;同理,可知头盔并没有减少驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量,B 错误;根据I =F ·Δt ,头盔对头部的作用力与头部对头盔的作用力等大反向,作用时间相同,所以事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等,C 正确;撞击力F =2×66×10-3 N =2 000 N ,事故中头部以6 m/s 的速度水平撞击缓冲层,则头部受到的撞击力最多为2 000 N ,D 正确.7.[2024·安徽省部分学校一模]如图,在光滑的水平桌面上,质量为m 的小球在轻绳的作用下,绕O 点以速率v 做匀速圆周运动.已知轻绳长为l .对小球由A 转过90°到B 的过程,下列说法正确的是( )A .小球重力冲量大小为0B .绳子拉力冲量大小为πm v2C .小球动量的变化量大小为0D .小球动量的变化率大小为m v 2l答案:D解析:小球由A 转到B 的过程,所需时间为t =14×2πl v =πl2v ,小球重力冲量大小为I G=mgt =mg πl2v ,A 错误;小球动量的变化量大小Δp =m Δv =2 m v ,C 错误;由动量定理可得I F =Δp =2 m v ,B 错误;根据F ·Δt =Δp 可知小球动量的变化率大小为F =ΔpΔt,又F=m v 2l ,联立解得Δp Δt =m v 2l,D 正确.8.[2024·江苏省苏州市期中考试]如图所示,一大型气球初始时悬停在空中,喷气口被绳系着,某时刻系在喷气口的绳子突然松开,内部气体竖直向下喷出,由于反冲作用气球开始向上运动.已知内部气体的密度为ρ,气球连同内部气体最初的质量为m ,喷气口的横截面积为S ,绳子松开瞬间喷出气体的速度为v ,重力加速度为g ,不计空气阻力,则绳子松开瞬间气球的加速度大小为( )A .ρS v 2mB .ρS v 2m -gC .ρS v 2m +gD .ρS v m答案:B解析:取极短时间Δt 内喷出的气体为研究对象,根据动量定理得F Δt =(ρv ΔtS )v -0,解得F =ρv 2S ,根据牛顿第三定律知气体对气球的作用力大小为ρv 2S ,方向竖直向上.对气球,根据牛顿第二定律得ρv 2S -mg =ma ,解得a =ρS v 2m-g ,B 正确.9.[2024·河北省沧州市月考]在光滑水平面上,一质量为4 kg 的滑块以1 m/s 的速率沿x 轴负方向运动,某时刻开始给滑块施加作用力F ,F 随时间变化的图像如图所示,其中4~8 s 和8~12 s 的两段曲线关于点(8,0)中心对称.规定力F 沿x 轴正方向时为正,滑块在12 s 末的速度大小为( )A .3 m/sB .4 m/sC .5 m/sD .6 m/s 答案:B解析:由图像围成的面积物理意义为F 的冲量即合外力的冲量,根据动量定理得I 0~4=I 0~12=m v -m v 0,解得v =m v 0+I 0~4m =-4+5×44m/s =4 m/s ,B 正确. 10.东京奥运会女子蹦床决赛,整套动作完美发挥的朱雪莹,以56.635分夺得金牌,帮助中国蹦床队时隔13年重获该项目冠军.队友刘灵玲收获一枚银牌.已知朱雪莹的体重为45 kg ,在比赛中,朱雪莹从离水平网面3.2 m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m 高处.已知朱雪莹与网接触的时间为0.15 s ,g 取10 m/s 2,求:(1)朱雪莹下落接触网面前瞬间的速率v 1和上升离开网面瞬间的速率v 2; (2)网面对朱雪莹的平均作用力F 的大小. 答案:(1)8 m/s ,10 m/s (2)5 850 N 解析:(1)运动员下落接触网面前瞬间的速度大小为 v 1=2gh 1 =2×10×3.2 m/s =8 m/s 运动员上升离开网面瞬间的速度大小为 v 2=2gh 2 =2×10×5.0 m/s =10 m/s(2)取竖直向上为正方向,运动员和网接触过程中,由动量定理知(F -mg )t =m v 2-m (-v 1)可解得F =m v 2-m (-v 1)t+mg=45×10-45×(-8)0.15N +45×10 N =5 850 N11.小明家里有一个喷泉,喷泉竖直喷出的水柱和小明一样高,小明身高1.8 m ,喷管的面积为S =10 cm 2,当小明把一个玩具放在水柱上时,玩具能稳定地悬停在空中,玩具底面相对于喷口的高度为1 m ,玩具底部为平板(面积略大于喷泉横截面积),水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开,水的密度为ρ=103 kg/m 3,不考虑空气阻力,g 取10 m/s 2.求:(1)喷泉喷水的初速度大小;(2)用于喷泉喷水的电动机的输出功率; (3)玩具的质量.答案:(1)6 m/s (2)108 W (3)1.6 kg解析:(1)设喷泉的初速度为v 0,则有v 20 =2gH解得v 0=6 m/s(2)设在喷水口处很短Δt 时间内喷出水的质量为Δm ,则Δm=ρ·v0·S·ΔtΔt时间内电动机做功PΔt=12Δm v2解得P=108 W(3)设水柱冲击玩具的速度为v,则有v2-v20=-2gh解得v=4 m/s很短Δt′时间内,冲击玩具水柱的质量Δm′=ρ·v·S·Δt′对该部分水柱由动量定理得(F+Δm′g)·Δt′=Δm′·v由于Δt′很小,Δm′gΔt′也很小,可以忽略,则F·Δt′=Δm′·v 又因为玩具能稳定地悬停在空中,有F=Mg解得M=1.6 kg.。
动量守恒与能量守恒练习题

动量守恒与能量守恒复习 1.质量为1m 的物体以速度1v 与质量为物体2m 发生弹性碰撞,求碰撞后它们的速度分别是多少?2.质量为M 的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上。
质量为m 的小球以速度v 0向物块运动。
不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长。
求:(1)小球能上升到的最大高度H 是多少 ?(2)小球与物块最终速度1v 和2v 是多少?3.如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P 和Q 都可视做质点,质量分别为2m 和m .Q 与轻质弹簧相连(弹簧处于原长).设开始时P 和Q 分别以2v 和v 初速度向右匀速运动,当小滑块P 追上小滑块Q 与弹簧发生相互作用,在以后运动过程中,求:(1)弹簧具有的最大弹性势能?(2)小滑块Q 的最大速度?4.如图所示,质量M 的小车B 静止光滑的水平轨道上,一个质量m 的物体A 以初速度0v 冲上小车B 后经一段时间t 从小车的右端以速度1v 滑下。
物体A 与小车板面间的动摩擦因数为μ,(取g=10m/s 2)(1)对物体A 动量定理: (4)对物体A 动能定理:(2)对车B 动量定理: (5)对车B 动能定理:(3)系统动量守恒: (6)系统能量守恒:5.如图所示,一质量M =3.0 kg 的长方形木板B 放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m =1.0 kg 的小木块A (可视为质点),同时给A 和B 以大小均为2.0 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,要使小木块A 不滑离长木板B 板,已知小木块与长木板之间的动摩擦因数为0.6,求长木板B 的最小长度L=?6.如图所示,质量为3m 、长度为L 的木块静止放置在光滑的水平面上。
质量为m 的子弹(可视为质点)以初速度v 0水平向右射入木块,穿出木块速度变为025v 。
试求:子弹穿透木块的过程中,所受到平均阻力的大小。
7.如图,长木板a b 的b 端固定一档板,木板连同档板的质量为M=4.0kg ,a 、b 间距离s=2.0m 。
高中物理复习能量和动量经典习题例题含答案

专题研究二能量和动量清大师德教育研究院物理教研中心李丽相关知识链接动量重力做功W G=-ΔE P弹力做功W F1=-ΔE P1分子力做功W F2=-ΔE P2电场力做功W F3=-ΔE P3能量能冲量动量恒力做功W=Fs COSθ(重力做功、电场力做功)变力做功(弹力、机车牵引力、摩擦力、分子力做功等)动能势能(重力势能、弹性势能、电势能、分子势能)动能定理ΣW=ΔE K功能原理W其他=ΔE机械能守恒ΔE P=ΔE K能量守恒Q=ΔE恒力的冲量I=Ft变力的冲量(弹力、向心力、摩擦力、库仑力的冲量等)动量的变化(方向在一条直线上的、方向不在一条直线上的)动量定理ΣI=ΔP动量守恒ΔP1=-ΔP2P1+P2=P1ˊ+P2ˊ功能量和动量的综合应用考点考题题型功和能、动能定理2003上海·42003上海·212004上海·82004上海·212004天津理综·242005江苏·102005上海·19A2005广东·142005黑、吉、广西·23选择题计算题选择题计算题计算题选择题计算题计算题计算题动量、冲量、动量定理2004广东·14 计算题机械能守恒定律2003上海·72004江苏·152005上海·92005北京理综·232005广东·62005河南河北·24选择题计算题选择题计算题选择题计算题动量守恒定律2004天津理综·21 选择题动量和能量的综合应用2003江苏·192003江苏·202004江苏·182004广东·172004全国理综·252004北京理综·242005江苏·182005广东·182005河南河北·242005黑、吉、广西·252005陕西、四川·252005天津·24计算题计算题计算题计算题计算题计算题计算题计算题计算题计算题计算题计算题高考考点解读高考命题思路1.功和能的关系及动能定理是历年高考的热点,近几年来注重考查对功的概念的理解及用功能关系研究物理过程的方法,由于所涉及的物理过程常常较为复杂,对学生的能力要求较高,因此这类问题难度较大。
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)含解析

高中物理动量守恒定律题20套(带答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.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v0=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2.如图所示,在倾角30°的斜面上放置一个凹撸B,B 与斜面间的动摩擦因数3μ=;槽内靠近右侧壁处有一小物块A(可视为质点),它到凹槽左侧壁的距离d =0.1m ,A 、B 的质量都为m=2kg ,B 与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩摞力,不计A 、B 之间的摩擦,斜面足够长.现同时由静止释放A 、B,经过一段时间,A 与B 的侧壁发生碰撞,碰撞过程不计机械能损失,碰撞时间极短,g 取210/m s .求:(1)释放后物块A 和凹槽B 的加速度分别是多大?(2)物块A 与凹槽B 的左侧壁第一次碰撞后瞬间A 、B 的速度大小;(3)从初始位置到物块A 与凹糟B 的左侧壁发生第三次碰撞时B 的位移大小. 【答案】(1)(2)v An =(n-1)m∙s -1,v Bn ="n" m∙s -1(3)x n 总=0.2n 2m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设物块A 的加速度为a 1,则有m A gsin θ=ma 1, 解得a 1=5m/s 2凹槽B 运动时受到的摩擦力f=μ×3mgcos θ=mg 方向沿斜面向上; 凹槽B 所受重力沿斜面的分力G 1=2mgsin θ=mg 方向沿斜面向下; 因为G 1=f ,则凹槽B 受力平衡,保持静止,凹槽B 的加速度为a 2=0 (2)设A 与B 的左壁第一次碰撞前的速度为v A0,根据运动公式:v 2A0=2a 1d 解得v A0=3m/s ;AB 发生弹性碰撞,设A 与B 第一次碰撞后瞬间A 的速度大小为v A1,B 的速度为v B1,则由动量守恒定律:0112A A B mv mv mv =+ ;由能量关系:2220111112222A AB mv mv mv =+⨯ 解得v A1=-1m/s(负号表示方向),v B1=2m/s3.如图所示,光滑水平直导轨上有三个质量均为m 的物块A 、B 、C ,物块B 、C 静止,物块B 的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计);让物块A 以速度v 0朝B 运动,压缩弹簧;当A 、B 速度相等时,B 与C 恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动.假设B 和C 碰撞过程时间极短.那么从A 开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,求.(1)A 、B 第一次速度相同时的速度大小; (2)A 、B 第二次速度相同时的速度大小; (3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能大小 【答案】(1)v 0(2)v 0(3)【解析】试题分析:(1)对A 、B 接触的过程中,当第一次速度相同时,由动量守恒定律得,mv 0=2mv 1, 解得v 1=v 0(2)设AB 第二次速度相同时的速度大小v 2,对ABC 系统,根据动量守恒定律:mv 0=3mv 2 解得v 2=v 0(3)B 与C 接触的瞬间,B 、C 组成的系统动量守恒,有:解得v 3=v 0 系统损失的机械能为当A 、B 、C 速度相同时,弹簧的弹性势能最大.此时v 2=v 0 根据能量守恒定律得,弹簧的最大弹性势能.考点:动量守恒定律及能量守恒定律【名师点睛】本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律,综合性较强,关键合理地选择研究的系统,运用动量守恒进行求解。
高考物理一轮复习 考点 动量和能量的综合用练习

权掇市安稳阳光实验学校考点19 动量和能量的综合应用题组一 基础小题1.(多选)如图所示,质量分别为m 和2m 的A 、B 两个木块间用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,A 靠紧竖直墙。
用水平力F 将B 向左压,使弹簧被压缩一定长度,静止后弹簧储存的弹性势能为E 。
这时突然撤去F ,关于A 、B 和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( )A .撤去F 后,系统动量守恒,机械能守恒B .撤去F 后,A 离开竖直墙前,系统动量不守恒,机械能守恒C .撤去F ,A 离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为ED .撤去F ,A 离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为E3答案 BD解析 撤去F 后,A 离开竖直墙前,竖直方向两木块的重力与水平面的支持力平衡,合力为零,而水平方向墙对A 有向右的弹力,系统的动量不守恒;这个过程中,只有弹簧的弹力对B 做功,系统的机械能守恒;A 离开竖直墙后,系统水平方向不受外力,竖直方向受力平衡,则系统的动量守恒,只有弹簧的弹力做功,机械能也守恒,故A 错误,B 正确。
撤去F ,A 离开竖直墙后,当两木块速度相同时,弹簧伸长最长或压缩最短,弹性势能最大;设两木块的共同速度为v ,A 离开墙时,B 的速度为v 0,根据动量守恒定律和机械能守恒定律得:2mv 0=3mv ,E =12·3mv 2+E p ,又E =12·2mv 20,联立解得弹簧的弹性势能最大值为:E p =E3,故C 错误,D 正确。
2.如图所示,质量为M 的长木块放在水平面上,子弹沿水平方向射入木块并留在其中,测出木块在水平面上滑行的距离为s 。
已知木块与水平面间的动摩擦因数为μ,子弹的质量为m ,重力加速度为g ,空气阻力可忽略不计,则由此可得子弹射入木块前的速度大小为( )A.m +M m2μgsB.M -m m2μgsC.mm +MμgsD.mM -mμgs答案 A解析 子弹击中木块过程,系统内力远大于外力,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv 1=(M +m )v ,解得:v =mv 1M +m;子弹击中木块后,木块(包括子弹)做匀减速直线运动,由动能定理得:-μ(M +m )gs =0-12(M+m )v 2,解得:v 1=M +mm2μgs 。
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专题研究二能量和动量清大师德教育研究院物理教研中心李丽}`1.功和能的关系及动能定理是历年高考的热点,近几年来注重考查对功的概念的理解及用功能关系研究物理过程的方法,由于所涉及的物理过程常常较为复杂,对学生的能力要求较高,因此这类问题难度较大。
例如2005年江苏物理卷的第10题,要求学生能深刻理解功的概念,灵活地将变力分解。
2.动量、冲量及动量定理近年来单独出题不多,选择题中常考查对动量和冲量的概念及动量变化矢量性的理解。
计算题常设置某个瞬时过程,计算该过程物体受到的平均作用力或物体状态的变化。
要求学生能正确地对物体进行受力分析,弄清物体状态变化的过程。
3.动量守恒定律的应用,近几年单独命题以选择题为主,常用来研究碰撞和类碰撞问题,主要判定碰撞后各个物体运动状态量的可能值,这类问题也应该综合考虑能量及是否符合实际情况等多种因素。
机械能守恒定律的应用常涉及多个物体组成的系统,要求学生能正确在选取研究对象,准确确定符合题意的研究过程。
这类问题有时还设置一些临界态问题或涉及运用特殊数学方法求解,对学生的能力有一定的要求。
如2004年上海物理卷的10题,涉及到两个小球组成的系统,并且要能正确地运用数学极值法求解小球的最大速度。
4.动量和能量的综合运用一直是高考考查的重点,一般过程复杂、难度大、能力要求高,经常是高考的压轴题。
要求学生学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程,分析每一个过程的始末运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量和动量的变化。
对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型,灵活运用牛顿定律、动能定理、动量定理及能量转化与守恒的方法解决实际问题。
分析解答问题的过程中常需运用归纳、推理的思维方法。
如:2003年全国卷第20题、2004年理综全国卷第25题的柴油机打桩问题、2004年江苏物理卷第18题、2004年广东物理卷第17题、2005年江苏物理卷第18题、2005年广东物理卷第18题等。
值得注意的是2005年江苏物理卷的第18题把碰撞中常见的一维问题升级为二维问题,对学生的物理过程的分析及动量矢量性的理解要求更高了一个层次。
#第5课时做功、能量和动能定理—[例1](2005江苏·10)如图5-1所示,固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,以大小恒定的拉力F拉绳,使滑块从A点起由静止开始上升.若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1、W2,滑块经B、C两点时的动能分别为E KB、E Kc,图中AB=BC,则一定有()(A)W l>W2 (B)W1<W2 (C)E KB>E KC (D)E KB<E KC析与解:该题考查了功的概念及功能关系,难点在于比较W l 和W 2,关键是要理解功是力在位移上的累积的本质;功的大小既可视为力F 与力的方向上的位移S 的乘积,又可视为位移S 与位移方向上的力的乘积;因此,可以将力F 在位移方向上进行分解,由于力F 在AB 段的分力均大于在BC 段的分力,则不难判断出W l >W 2,所以A 正确。
根据动能定理:K K G F E E W -'=-W 因在两段中拉力做的功W F 与重力做的功W G 的大小关系不能确定,故无法比较E KB 与E Kc 的大小。
点评:解决该题的关键是能正确地理解功的定义,注意从不同的思维角度去分析问题。
题中力F 为恒力,学生易从求力的作用点位移角度来比较两过程绳子缩短的长度,进而增加了思维难度,甚至造成错误。
[例2](2004广东·17)如图5-2所示,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B 相连,B 静止在水平导轨上,弹簧处在原长状态。
另一质量与B 相同滑块A ,从导轨上的P 点以某一初速度向B 滑行,当A 滑过距离1l 时,与B 相碰,碰撞时间极短,碰后A 、B 紧贴在一起运动,但互不粘连。
已知最后A 恰好返回出发点P 并停止。
滑块A和B 与导轨的滑动摩擦因数都为μ,运动过程中弹簧最大形变量为2l ,求A 从P 出发时的初速度0v 。
析与解:本题涉及物块A及AB 共同体两个研究对象,涉及多个运动过程,且AB 共同体压迫弹簧及被弹簧推向右端的过程受力复杂,属于多对象多过程的复杂问题。
研究A 滑行至B 的过程,设A刚接触B 时的速度为1v ,由功能关系有: 220111122mv mv mgl μ-= A 与B 碰撞过程中动量守恒,令碰后A 、B 共同运动的速度为2v ,有 122mv mv = A 与B 碰后先一起向左运动,接着A 、B 一起被弹回,当弹簧恢复到原长时,A 、B 分离,设此时A 、B 的共同速度为3v ,在这过程中,弹簧势能始末两态都相等,研究共同体与弹簧作用的全过程,利用功能关系,有 2323211(2)(2)(2)(2)22m v m v m g l μ-=此后A 、B 开始分离,A 单独向右滑到P 点停下,由功能关系有 ,23112mv mgl μ= 由以上各式,可得 012(1016)v g l l μ=+点评:A 、B 碰撞的瞬间有动能损失,A 、B 再次分离后各自己的运动独立,故不能研究整个过程运用动能定理求解。
正确的分析出滑块运动的各个过程,判断出AB 两滑块分离时弹簧处于原长状态是题解的关键。
对于多过程问题,在分析运动过程的同时还应注意找出前后各过程间的联系。
B A{2l 1l 图5-2P 图5-1[例3](2005黑龙江吉林·23)如图5-3所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K ,一条不可伸长的轻绳绕过K 分别与物块A 、B 相连,A 、B 的质量分别为m A 、m B 。
开始时系统处于静止状态。
现用一水平恒力F 拉物块A ,使物块B 上升。
已知当B 上升距离为h 时,B 的速度为v 。
求此过程中物块A 克服摩擦力所做的功。
重力加速度为g 。
析与解:由于连结AB 的绳子在运动过程中一直处于绷紧状态,故A 、B 速度的大小相等,对A 、B 组成的系统,由功能关系有: $Fh -W -m B gh=12 (m A +m B )v 2求得:W=Fh -m B gh -12 (m A +m B )v 2 点评:本题如果运用隔离法选择研究对象,运用牛顿运动定律求解,要求出摩擦力的大小则比较复杂,而运用功能原理求解时则就显得简单多了。
在连结体问题中,若不涉及常系统内的相互作用时,常以整体为研究对象求解。
[例4] 如图5-4所示,质量m =的小球从距地面高H =5m 处自由下落,到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆槽半径R =。
小球第一次到达槽最低点时速率为10m/s ,并继续沿槽壁运动直到从槽右端边缘飞出……,如此反复几次,设摩擦力恒定不变,求:(设小球与槽壁相碰时不损失能量)(1)小球第一次离槽上升的高度h ;(2)小球最多能飞出槽外的次数(取g =10m/s 2)。
析与解:(1)小球从高处运动至槽口的过程中,只有重力做功;由槽口运动至槽底端的过程中,重力、摩擦力都做功,因摩擦力大小恒定不变,且方向总是与运动方向相反,故圆槽右半部分摩擦力对小球做的功与左半部分摩擦力对小球做的功相等。
分别研究小球从最高点落至槽底部和从槽底部运动至左侧上方最高点的过程,设小球第一次离槽上升的高度h ,由动能定理得221)(mv W R H mg f =-+!221)(mv W R h mg f -=-+-得mgmgRW mv h f --=221=(2)小球通过一次圆弧槽,需克服摩擦力做功2W f ,且小球飞出槽口一次,在小球多次通过圆弧槽后,当小球飞出槽口的速度小于等于零,则小球不能飞出槽口,设小球飞出槽外的次数为n ,用动能定理研究全过程得02≥⋅-f W n mgH∴25.64252==≤f W mgH n A BK F图5-3图5-4即小球最多能飞出槽外6次。
点评:小球在沿槽壁运动过程中摩擦力方向尽管不断变化,但摩擦力方向与运动方向始终在同一直线上,摩擦力功为力与路程的乘积。
该题小球的运动具有往复性,用动能定理研究整个过程可直接求出问题的答案。
本题中作了摩擦力不变的假设,学生应认真审题。
?1、如图5′-1所示,木板长为l ,板的A 端放一质量为m 的小物块,物块与板间的动摩擦因数为μ。
开始时板水平,在绕O 点缓慢转过一个小角度θ的过程中,若物块始终保持与板相对静止。
对于这个过程中各力做功的情况,下列说法正确的是 ( )A 、摩擦力对物块所做的功为mgl sin θ(1-cos θ)B 、弹力对物块所做的功为mgl sin θcos θC 、木板对物块所做的功为mgl sin θD 、合力对物块所做的功为mgl cos θ ;2、如图5′-2所示,一物体从高为H 的斜面顶端由静止开始滑下,滑上与该斜面相连的一光滑曲面后又返回斜面,在斜面上能上升到的最大高度为12 H 。
若不考虑物体经过斜面底端转折处的能量损失,则当物体再一次滑回斜面时上升的最大高度为 ( )A .0B .14 H ,C .14 H 与12 H 之间 D .0与14 H 之间3、如图5′-3所示,重球m 用一条不可伸长的轻质细线栓住后悬于O 点,重球置于一个斜面不光滑的斜劈M 上,用水平力F 向左推动斜劈M 在光滑水平桌面上由位置(a )匀速向左移动到位置(b ),在此过程中,正确说法是:( )A .m 与M 之间的摩擦力对m 做正功;B .M 与m 之间的摩擦力对m 做负功;C .M 对m 的弹力对m 所做的功与m 对M 的弹力对M 所做的功的绝对值不相等;D .F 对M 所做的功与m 对M 所做的功的绝对值相等。
)图5′-24、(2005广东·18)如图5′-4所示,两个完全相同的质量为m 的木板A 、B 置于水平地面上,它们的间距s=。
质量为2m ,大小可忽略的物块C 置于A 板的左端。
C 与A 之间的动摩擦因数为μ1=,A 、B 与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=,最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。
开始时,三个物体处于静止状态。
现给C 施加一个水平向右,大小为mg 52的恒力F ,假定木板A 、B 碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C 最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少'5.(05广州一模) 如图5′-5所示,EF 为水平地面,O 点左侧是粗糙的、右侧是光滑的.一轻质弹簧右端与墙壁固定,左端与静止在O 点质量为m 的小物块A 连结,弹簧处于原长状态. 质量为m 的物块B 在大小为 F 的水平恒力作用下由 C 处从静止开始向右运动 ,已知物块B 与地面EO 段间的滑动摩擦力大小为4F,物块B 运动到O 点与物块A 相碰并一起向右运动(设碰撞时间极短),运动到D 点时撤去外力F. 已知 CO =4S ,OD =S.求撤去外力后:(1) 弹簧的最大弹性势能. (2) 物块B 最终离0点的距离. ./ACBF s图5′-4图5′-5、·?附:第5课时巩固提高训练答案及解 1.答案:C解:支持力对物体做正功 ,重力对物体做负功;由于静摩擦力始终与运动方向垂直,故摩擦力不做功,三力对物体做的总功为零。