高中物理動量守恒定律技巧(很有用)及練習(xí)題

1、高中物理動量守恒定律技巧(很有用)及練習(xí)題一、高考物理精講專題動量守恒定律1.如圖所示，小明站在靜止在光滑水平面上的小車上用力向右推靜止的木箱，木箱最終以速度v向右勻速運動.已知木箱的質(zhì)量為 人與車的總質(zhì)量為 2m ,木箱運動一段時間后與豎直墻壁發(fā)生無機械能損失的碰撞，反彈回來后被小明接住.求:(1)推出木箱后小明和小車一起運動的速度vi的大小;(2)小明接住木箱后三者一起運動的速度v2的大小.【答案】v;史23【解析】試題分析：取向左為正方向，由動量守恒定律有：0=2mvi-mv得Vi 小明接木箱的過程中動量守恒，有mv+2mvi= (m+2m) V2解得v2 2v 3考點：動量守恒定律2

2、.運載火箭是人類進行太空探索的重要工具，一般采用多級發(fā)射的設(shè)計結(jié)構(gòu)來提高其運載能力。某興趣小組制作了兩種火箭模型來探究多級結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，模型甲內(nèi)部裝有Am=100g的壓縮氣體，總質(zhì)量為 M=l kg,點火后全部壓縮氣體以 vo =570 m/s的速度從底部噴口在極短的時間內(nèi)豎直向下噴出；模型乙分為兩級，每級內(nèi)部各裝有 的壓縮氣體，每級總2質(zhì)量均為 M,點火后模型后部第一級內(nèi)的全部壓縮氣體以速度必從底部噴口在極短時間2內(nèi)豎直向下噴出，噴出后經(jīng)過2s時第一級脫離，同時第二級內(nèi)全部壓縮氣體仍以速度vo從第二級底部在極短時間內(nèi)豎直向下噴出。噴氣過程中的重力和整個過程中的空氣阻力忽略不計，g取10 m/

3、s2,求兩種模型上升的最大高度之差?！敬鸢浮?16.54m0 M m v甲mvo200.56 m mm0 M 丫乙1v022【解析】對模型甲： 2, v 甲 1085 h 甲= m2g 9對模型乙第一級噴氣解得：v乙1 30 m2s 末：V乙1 =Q 1gt 10msv'2140m2g對模型乙第一級噴氣:M , M m、 V乙1 =( )7乙2222mV02解得:2g22445m81277.10m可得： h h 1+八乙2h甲=94竺m81116.54m。3 . 一質(zhì)量為耀的子彈以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木塊d并留在其中，月與木塊與用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，開始彈簧

4、處于原長，如圖所示.已知彈簧被壓縮瞬間A的速度期=，木塊且、力的質(zhì)量均為V 求: Af 一 tnA?子彈射入木塊W時的速度；2Mm a【答案】 b = a b2(M m)(2M m)【解析】 試題分析：(1)普朗克為了對于當時經(jīng)典物理無法解釋的 紫外災(zāi)難”進行解釋，第一次提 出了能量量子化理論， A正確；愛因斯坦通過光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說， B正確；盧瑟福通過對 二粒子散射實驗的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故正確；貝克勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子，D錯；德布羅意大膽提出假設(shè)，認為實物粒子也具有波動性，E錯.(2)1以子彈與木塊 A組成的系統(tǒng)為

5、研究對象，以子彈的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：州% =(用解得：2彈簧壓縮最短時，兩木塊速度相等，以兩木塊與子彈組成的系統(tǒng)為研究對象，以木塊 置的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：(31(2M 十解得:ma2宓由機械能守恒定律可知:. 女孫十獷-J考點：本題考查了物理學(xué)史和動量守恒定律4 .如圖，質(zhì)量分別為 m豆、出方的兩個小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度 h=0.8m , A球在B球的正上方. 先將B球釋放，經(jīng)過一段時間后再將A球釋放.當A球下落t=0.3s時，剛好與B球在地面上方的P點處相碰，碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零.已知 a = 3% ,重力加速度大

6、小為 g=10m'9，忽略空氣阻力及碰撞中的動所以P點的高度hpp2,2vO-B-0.75m2g考點：動量守恒定律能量守恒(i) B球第一次到達地面時的速度;(ii) P點距離地面的高度.【答案】vB 4m/ s hp 0.75m【解析】試題分析：(i) B球總地面上方靜止釋放后只有重力做功，根據(jù)動能定理有1 1 E 2mBgh - mBVB可得B球第一次到達地面時的速度 vB 小礪 4m/s(ii) A球下落過程，根據(jù)自由落體運動可得A球的速度Va gt 3m/s設(shè)B球的速度為Vb ',則有碰撞過程動量守恒 mAVA mBVB' mBVB''12121

7、2碰撞過程沒有動能損失則有一mAvA - mBvB '_ mBVB''222解得 Vb ' 1m/ S , Vb '' 2m/ sv0 vB 4m / s小球B與地面碰撞后根據(jù)沒有動能損失所以B離開地面上拋時速度5 .光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C,質(zhì)量分別為mA3m、mBmem ,開始時B、C均靜止，A以初速度Vo向右運動，A與B相撞后分開，B又與C發(fā)生碰撞并粘在一 起，此后A與B間的距離保持不變.求 B與C碰撞前B的速度大小.設(shè)A與B碰撞后，A的速度為Ya, B與C碰撞前B的速度為 , B與C碰撞后粘在一起的 速度為V,由動量守恒定律得：

8、對A、B木塊：mAVo EaVa mBVB對B、C木塊：mBVB mB mC v由A與B間的距離保持不變可知 VA V 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得：6Vb -Vo .56 .用放射源針的“射線轟擊破時，能發(fā)射出一種穿透力極強的中性射線，這就是所謂被 輻射1932年，查德威克用被 輻射”分別照射（轟擊）氫和氨（它們可視為處于靜止狀態(tài)）.測得照射后沿被 輻射”方向高速運動的氨核和氨核的質(zhì)量之比為7: 0.查德威克假設(shè)被 輻射”是由一種質(zhì)量不為零的中性粒子構(gòu)成的，從而通過上述實驗在歷史上首次發(fā)現(xiàn) 了中子.假設(shè)被 輻射”中的中性粒子與氫或氨發(fā)生彈性正碰，試在不考慮相對論效應(yīng)的條 件下計算構(gòu)成被 輻射”的中性粒子的

9、質(zhì)量.（質(zhì)量用原子質(zhì)量單位u表示，1u等于1個12C原子質(zhì)量的十二分之一.取氫核和氯核的質(zhì)量分別為1.0u和14u.）【答案】m=1.2u【解析】設(shè)構(gòu)成被 副射”的中性粒子的質(zhì)量和速度分別為m和V,氫核的質(zhì)量為 mH.構(gòu)成被 輻射”的中性粒子與氫核發(fā)生彈性正碰，碰后兩粒子的速度分別為V和V，.由動量守恒與能量守恒定律得mV=mV'+mHVH-mV2= 1 mvz 2+ 1 mHVH2 222解得2mvVH'=m mH同理，對于質(zhì)量為 mN的氮核，其碰后速度為2mvVn'=m mN由式可得mNVN ' mH Vh 'm=；Vh Vn根據(jù)題意可知vh'

10、;=7.0vn'將上式與題給數(shù)據(jù)代入式得m=1.2u(77. 一輕質(zhì)彈簧一端連著靜止的物體B,放在光滑的水平面上，靜止的物體A被水平速度為V0的子彈射中并且嵌入其中，隨后一起向右運動壓縮彈簧，已知物體A的質(zhì)量是物體B的質(zhì)量的3,子彈的質(zhì)量是物體 B的質(zhì)量的-,求：44(1)物體A被擊中后的速度大??；(2)彈簧壓縮到最短時 B的速度大小?，F(xiàn).J A11【答案】 % 一V0； (2)v 一 V048【解析】【分析】【詳解】(1)設(shè)子彈射入A后，A與子彈的共同速度為 vi,由動量守恒定律可得1-mvo41 3、(m m)V|44解得(2)當AB速度相等時，彈簧的壓縮量最大，設(shè)此時A、B的共同

11、速度為V,取向右為正方向，對子彈、A、B組成的系統(tǒng)，由動量守恒定律可得imvo (im 3m m)v 444解得1v - Vo88 .氫是一種放射性氣體，主要來源于不合格的水泥、墻磚、石材等建筑材料.呼吸時氨氣 會隨氣體進入肺臟，氫衰變時放出射線，這種射線像小 炸彈”一樣轟擊肺細胞，使肺細胞受損，從而引發(fā)肺癌、白血病等.若有一靜止的氫核22；Rn發(fā)生 衰變，放出一個速度為V。、質(zhì)量為m的 粒子和一個質(zhì)量為 M的反沖核針288 Po此過程動量守恒，若氫核發(fā) 生衰變時，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為粒子和針核的動能。(1)寫衰變方程；(2)求出反沖核針的速度；(計算結(jié)果用題中字母表示 )(3)求出這一衰變過

12、程中的質(zhì)量虧損。(計算結(jié)果用題中字母表示)【答案】(1 ) 862 Rn 248 Po 2 He； (2) vmvo 一 , 、一,負號表示方向與Ma離子速度方向2M m mvo2Mc2(3)衰變過程產(chǎn)生的能量由愛因斯坦質(zhì)能方程得解得1212Emv0Mv22M m mv22M2E mc相反；(3) m【解析】【分析】【詳解】(1)由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒定律可知，核反應(yīng)方程式為2222184.,86 Rn 84 Po+2He(2)核反應(yīng)過程動量守恒，以 a離子的速度方向為正方向由動量守恒定律得mv0 Mv 0解得V 股， 負號表不方向與“離子速度方向相反M2M m mv02Mc29 .如圖，水平

13、面上相距為 L=5m的P、Q兩點分別固定一豎直擋板，一質(zhì)量為 M=2kg的小 物塊B靜止在。點，OP段光滑，OQ段粗糙且長度為d=3m. 一質(zhì)量為m=1kg的小物塊A以vo=6m/s的初速度從OP段的某點向右運動，并與 B發(fā)生彈性碰撞.兩物塊與OQ段的動摩擦因數(shù)均為 科=0 2,兩物塊與擋板的碰撞時間極短且均不損失機械能.重力加速度g=10m/s2,求(1) A與B在。點碰后瞬間各自的速度;(2)兩物塊各自停止運動時的時間間隔.【答案】(1)巧=-2用y ,方向向左；= 4rn j ,方向向右.(2)1s 【解析】試題分析：(1)設(shè)A、B在O點碰后的速度分別為 vi和V2,以向右為正方向 由動

14、量守恒：- '碰撞前后動能相等：,一 . 一 -a = 2m s冽解得： 曜二一2喇 5方向向左， 吃二小擰5方向向右)(2)碰后，兩物塊在 OQ段減速時加速度大小均為:B經(jīng)過t1時間與Q處擋板碰，由運動學(xué)公式：丐汽一:鬲二H得：("=3s舍去) 反彈后經(jīng)過位移¥=k-=lm, B停止運動.與擋板碰后,B的速度大小=v1-at1=2m s ,反彈后減速時間2a一物塊A與P處擋板碰后，以 v4=2m/s的速度滑上。點，經(jīng)過5r = = 1m停止.*為所以最終A、B的距離s=d-&-s2=1m,兩者不會碰第二次.在AB碰后，A運動總時間r J j 35,hl 咫

15、整體法得b運動總時間a=上,則時間間隔z"=is.考點：彈性碰撞、勻變速直線運動10 .在日常生活中，我們經(jīng)常看到物體與物體間發(fā)生反復(fù)的多次碰撞.如圖所示，一塊表面水平的木板靜止放在光滑的水平地面上，它的右端與墻之間的距離L= 0.08 m.現(xiàn)有一小物塊以初速度vo= 2 m/s從左端滑上木板，已知木板和小物塊的質(zhì)量均為1 kg,小物塊與木 板之間的動摩擦因數(shù) 科=0.1,木板足夠長使得在以后的運動過程中小物塊始終不與墻接觸，木板與墻碰后木板以原速率反彈，碰撞時間極短可忽略，取重力加速度g = 10 m/s2.求：廣珈-(1)木板第一次與墻碰撞時的速度大小；(2)從小物塊滑上木板到二

16、者達到共同速度時，木板與墻碰撞的總次數(shù)和所用的總時間；(3)小物塊和木板達到共同速度時 ，木板右端與墻之間的距離.【答案】(1) 0.4 s 0.4 m/s (2) 1.8 s. (3) 0.06 m【解析】試題分析：(1)物塊滑上木板后，在摩擦力作用下，木板從靜止開始做勻加速運動，設(shè)木板加速度為a,經(jīng)歷時間T后與墻第一次碰撞，碰撞時的速度為V1則 mg ma,解得a g 1m/s2,1, 2 LL -at ，v at 2聯(lián)立 解得t 0.4s, V1 0.4m/s(2)在物塊與木板兩者達到共同速度前，在每兩次碰撞之間，木板受到物塊對它的摩擦力 作用而做加速度恒定的勻減速直線運動，因而木板與墻

17、相碰后將返回至初態(tài)，所用時間也 為T.設(shè)在物塊與木板兩者達到共同速度v前木板共經(jīng)歷n次碰撞，則有：v V02nT t a a t 式中At是碰撞n次后木板從起始位置至達到共同速度時所需要的時間.由于最終兩個物體一起以相同的速度勻速前進，故式可改寫為2V v0 2nTa由于木板的速率只能處于 0到5之間，故有0 V0 2nTa 2v1求解上式得1.5 n 2.5由于n是整數(shù)，故有n=2由 得：t 0.2s；v 0.2m/s從開始到物塊與木板兩者達到共同速度所用的時間為：t 4T t 1.8s (11)即從物塊滑上木板到兩者達到共同速度時，木板與墻共發(fā)生三次碰撞，所用的時間為1. 8s.1 2(3

18、)物塊與木板達到共同速度時，木板與墻之間的距離為s L a t2 (12)2聯(lián)立與(12)式，并代入數(shù)據(jù)得 s 0.06m即達到共同速度時木板右端與墻之間的距離為0. 06m.考點：考查了牛頓第二定律，運動學(xué)公式【名師點睛】本題中開始小木塊受到向后的摩擦力，做勻減速運動，長木板受到向前的摩 擦力做勻加速運動；當長木板反彈后，小木塊繼續(xù)勻減速前進，長木板勻減速向左運動，一直回到原來位置才靜止；之后長木板再次向右加速運動，小木塊還是勻減速運動；長木 板運動具有重復(fù)性，由于木板長度可保證物塊在運動過程中不與墻接觸，故直到兩者速度 相同，一起與墻壁碰撞后反彈；之后長木板向左減速，小木塊向右減速，兩者速

19、度一起減 為零.11.在光滑的水平面上，質(zhì)量 m=1kg的物體與另一質(zhì)量為 m物體相碰，碰撞前后它們的位 移隨時間變化的情況如圖所示。求：(1)碰撞前m的速度vi和位的速度V2；(2)另一物體的質(zhì)量 m>o【答案】(1) v1 4m/s, v2 0； (2) m2 3kg。 【解析】試題分析：(1)由s t圖象知：碰前，m的速度v1 s 16 0 4 m.1s , m處于靜止 t 4-0狀態(tài)，速度v20(2)由st圖象知：碰后兩物體由共同速度，即發(fā)生完全非彈性碰撞碰后的共同速度v 24 16 1m s t12 4根據(jù)動量守恒定律，有：m1v (m1 m2)v另一物體的質(zhì)量m2 m1 v-v 3ml 3kg v考點：st圖象，動量守恒定律12.如圖所示，固定點 。上系一長L= 0.6 m的細繩，細繩的下端系一質(zhì)量m= 1.0 kg的小球(可視為質(zhì)點)，原來處于靜止狀態(tài)，球與平臺的B點接觸但對平臺無壓力，平臺高 h=0.80 m , 一質(zhì)量M = 2.0 kg的物塊開始靜止在平臺上的P點，現(xiàn)對物塊 M施予一水平向右的初速度vo,物塊M沿粗糙平臺自左向右運動