最新高考物理動量守恒定律練習題及答案

1、最新高考物理動量守恒定律練習題及答案一、高考物理精講專題動量守恒定律1.如圖：豎直面內固定的絕緣軌道abc,由半徑R=3m的光滑圓弧段bc與長l=1.5m的粗糙水平段ab在b點相切而構成,O點是圓弧段的圓心,Oc與Ob的夾角0=37;過點的豎直虛線左側有方向豎直向上、場強大小E=10N/C的勻強電場,Ocb的外側有一長度足夠長、寬度d=1.6m的矩形區(qū)域efgh,ef與Oc交于c點,ecf與水平向右的方向所成的夾角為3(53&pw147),矩形區(qū)域內有方向水平向里的勻強磁場.質量m2=3X10-3kg、電荷量q=3Xl0-3C的帶正電小物體Q靜止在圓弧軌道上b點,質量m1=1.5X10-3kg

2、的不帶電小物體P從軌道右端a以V0=8m/s的水平速度向左運動,P、Q碰撞時間極短,碰后P以1m/s的速度水平向右彈回.P與ab間的動摩擦因數(shù)=0.5,A、B均可視為質點,Q的電荷量始終不變,忽略空氣阻力,sin37=0.6,cos37=0.8,重力加速度大小g=10m/s2.求：碰后瞬間,圓弧軌道對物體Q的彈力大小Fn；(2)當3=53時,物體Q剛好不從gh邊穿出磁場,求區(qū)域efgh內所加磁場的磁感應強度大小Bi；(3)當區(qū)域efgh內所加磁場的磁感應強度為B2=2T時,要讓物體Q從gh邊穿出磁場且在磁場中運動的時間最長,求此最長時間t及對應的(3值.21270一0【答案】(1)Fn4.61

3、02N(2)B11.25T(3)ts,190和21430360【解析】【詳解】解：(1)設P碰撞前后的速度分別為v1和v1,Q碰后的速度為v21212從a到b,對P,由動能te理得：-m1glm1V1m1v022解得：v17m/s碰撞過程中,對P,Q系統(tǒng)：由動量守恒定律：m1v1m1Vlm2V2取向左為正方向,由題意v11m/s,解得：v24m/s2V2b點：對Q,由牛頓第二定律得：Fnm2gm2R解得：Fn4.6102N12m2v22(2)設Q在c點的速度為vc,在b到c點,由機械能守恒定律:12m2gR(1cos)m2vc2解得：vc2m/s進入磁場后：Q所受電場力FqE3102Nm2g,

4、Q在磁場做勻速率圓周運動由牛頓第二定律得：qVcBi2m2VLqQ剛好不從gh邊穿出磁場,由幾何關系:r1d1.6m解得：Bi1.25Tm2vc,(3)當所加磁場B22T,r2-1mqB2要讓Q從gh邊穿出磁場且在磁場中運動的時間最長,那么Q在磁場中運動軌跡對應的圓心角最大,那么當gh邊或ef邊與圓軌跡相切,軌跡如下圖:設最大圓心角為,由幾何關系得:dcos(180)解得:127運動周期：T2m2qB2那么Q在磁場中運動的最長時間:T127?2m2360360qB2127s360此時對應的角：190和2143L處靜止著質量m1=1kg的小2.如圖,足夠大的光滑水平面上固定著一豎直擋板,擋板前球

5、A,質量m2=2kg的小球B以速度vo運動,與小球A正碰.兩小球可看作質點,小球與小球及小球與擋板的碰撞時間忽略不計,且碰撞中均沒有機械能損失.求(1)第1次碰撞后兩小球的速度；(2)兩小球第2次碰撞與第1次碰撞之間的時間；(3)兩小球發(fā)生第3次碰撞時的位置與擋板的距離.41【答案】一VoVo方向均與V0相同(2)336L5V0(3)9L【解析】【分析】(1)第一次發(fā)生碰撞,動量守恒,機械能守恒；(2)小球A與擋板碰后反彈,發(fā)生第2次碰撞,分析好位移關系即可求解；(3)第2次碰撞過程中,動量守恒,機械能守恒,從而找出第三次碰撞前的初始條件,分析第2次碰后的速度關系,位移關系即可求解.【詳解】(

6、1)設第1次碰撞后小球A的速度為,小球B的速度為V2,根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律：m2Vom1V1m2V2121212二m2V0二mV1二m2V2m2m1Vom,m2222也Eg2m2整理得：V1Vo,V2m1m2解得V141Vo,V2Vo,方向均與Vo相同.33(2)設經(jīng)過時間t兩小球發(fā)生第2次碰撞,小球A、B的路程分別為x1、x2,那么有X1V1t,x2V2t由幾何關系知：X1X22L也,6L整理得：t5Vo(3)兩小球第2次碰撞時的位置與擋板的距離:xLX23L54以向左為正方向,第2次碰前A的速度vaVoB的速度為VB31上.一-Vo,如圖所本.3設碰后A的速度為Va,B的速度為

7、vb.根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律,有12121212m1VAm2VB；-m1VA2m2VBmA5m2VB整理得：Va(m1m2)vA2m2VBVB(m2mi)VB2miVA解得：vamim2mim28-V0,Vb9設第2次碰后經(jīng)過時間t79V0發(fā)生第3次碰撞,碰撞時的位置與擋板相距X,那么XXVBt,XXVat整理得：X9L；槽內3.如下圖,在傾角30.的斜面上放置一個凹櫓B,B與斜面間的動摩擦因數(shù)6靠近右側壁處有一小物塊A(可視為質點),它到凹槽左側壁的距離d0.1m,A、B的質量都為m=2kg,B與斜面間的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩摞力,不方fA、B之間的摩擦,斜面足夠長.現(xiàn)同時由

8、靜止釋放A、B,經(jīng)過一段時間,A與B的側壁發(fā)生碰撞,碰撞過程不計機械能損失,碰撞時間極短,g取10m/S2.求：(1)解得凹槽凹槽由于解得VA0=3m/s;(1)釋放后物塊A和凹槽B的加速度分別是多大？(2)物塊A與凹槽B的左側壁第一次碰撞后瞬間A、B的速度大??；(3)從初始位置到物塊A與凹糟B的左側壁發(fā)生第三次碰撞時B的位移大小.【答案】(1)(2)VAn=(n-1)m?S1,VBn=nm?s-1(3)Xn總=0.2n2m【解析】設物塊A的加速度為a1,那么有mAgsinO=ma1,2a1=5m/sB運動時受到的摩擦力f=X3mgcos9=mg方向沿斜面向上；B所受重力沿斜面的分力G=2mg

9、sin9=mg方向沿斜面向下；G1=f,那么凹槽B受力平衡,保持靜止,凹槽B的加速度為a2=0設A與B的左壁第一次碰撞前的速度為va0,根據(jù)運動公式：v2A0=2a1dAB發(fā)生彈性碰撞,設A與B第一次碰撞后瞬間A的速度大小為va1,B的速度為VB1,那么由動量守恒定律：mvA0mvA12mvB1；22mvB1一、一12121由能重關系：一mvA0mvA1222解得VAi=-1m/s負號表示方向,vBi=2m/s4 .一質量為喀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,且與木塊與用一根彈性良好的輕質彈簧連在一起,開始彈簧處于原長,如下圖.彈簧被壓縮瞬間A的速度V=3,木塊d、

10、力的質量均為V求:境nAB?子彈射入木塊w時的速度；?彈簧被壓縮到最短時彈簧的彈性勢能.咯案】二而端bm)【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現(xiàn)象,提出了光子說,B正確；盧瑟福通過對比粒子散射實驗的研究,提出了原子的核式結構模型,故正確；貝克勒爾通過對天然放射性的研究,發(fā)現(xiàn)原子核有復雜的結構,但沒有發(fā)現(xiàn)質子和中子,D錯；德布羅意大膽提出假設,認為實物粒子也具有波動性,E錯.21以子彈與木塊A組成的系統(tǒng)為研究對象,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

11、相等,以兩木塊與子彈組成的系統(tǒng)為研究對象,以木塊X的初速度方向為正方向,由動量守恒定律得：31QAf十項官解得:ma2宓一ffi由機械能守恒定律可知：222-用乂231十兩考點：此題考查了物理學史和動量守恒定律5 .人站在小車上和小車一起以速度vo沿光滑水平面向右運動.地面上的人將一小球以速度v沿水平方向向左拋給車上的人,人接住后再將小球以同樣大小的速度v水平向右拋出,接和拋的過程中車上的人和車始終保持相對靜止.重復上述過程,當車上的人將小球向右拋出n次后,人和車速度剛好變?yōu)?.人和車的總質量為M,求小球的質量m.【答案】mMv02nv【解析】試題分析：以人和小車、小球組成的系統(tǒng)為研究對象,車

12、上的人第一次將小球拋出,規(guī)定向右為正方向,由動量守恒定律：Mvo-mv=Mv1+mv得:2mvMvoM車上的人第二次將小球拋出,由動量守恒:Mvi-mv=Mv2+mv2mv得：v2vo2-M同理,車上的人第n次將小球拋出后,有2mvvnvon-M由題意vn=0,/日Mv0得：m02nv考點：動量守恒定律6 .牛頓的?自然哲學的數(shù)學原理?中記載,它們碰撞前的接近速度之比總是約為15:A、B兩個玻璃球相碰,碰撞后的別離速度和16 .別離速度是指碰撞后B對A的速度,接近速度是指碰撞前A對B的速度.假設上述過程是質量為2m的玻璃球A以速度vo碰撞質量為m的靜止玻璃球B,且為對心碰撞,求碰撞后A、B的速

13、度大小.1731【答案】vovo4S24【解析】設A、B球碰撞后速度分別為v1和v2由動量守恒定律得2mvo=2mv1+mv2且由題意知-%1517斛得v1=-vo4831v2=vo2410m、12m,兩船沿同一7.如下圖,甲、乙兩船的總質量包括船、人和貨物分別為直線、同一方向運動,速度分別為2vo、vo,為防止兩船相撞,乙船上的人將一質量為m的貨物沿水平方向拋向甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度.不計水的阻力1、乙【答案】4v0【解析】【分析】在拋貨物的過程中,乙船與貨物組成的動量守恒,在接貨物的過程中,甲船與貨物組成的系統(tǒng)動量守恒,在甲接住貨物后,甲船的速度小于等于乙船速度,

14、那么兩船不會相撞,應用動量守恒定律可以解題.【詳解】設拋出貨物的速度為v,以向右為正方向,由動量守恒定律得：乙船與貨物：12mvo=11mvi-mv,甲船與貨物：10mx2vo-mv=11mv2,兩船不相撞的條件是：V201,解得:v4v那么最小速度為4vo.【點睛】8.一個靜止的鈾核2224.0026u)后衰變成社核此題關鍵是知道兩船防止碰撞的臨界條件是速度相等,應用動量守恒即可正確解題,解題時注意研究對象的選擇以及正方向的選擇.U(原子質量為232.0372u)放出一個“粒子(原子質量為22890Th(原子質量為228.0287u).(：原子質量單位一一一一27一.1u1.6710kg,1

15、u相當于931MeV)(1)寫出核衰變反響方程；(2)算出該核衰變反響中釋放出的核能；(3)假設反響中釋放出的核能全部轉化為社核和“粒子的動能,那么社核獲得的動能有多大?【答案】(1)292U22)8)Th+4He(2)5.49MeV(3)0.095MeV【解析】【詳解】232228492U9oTh+2He(2)質量虧損mmUm“m-0.0059uE=Amc2=0.0059X931MeV=5.49MeVPa(3)系統(tǒng)動量守恒,灶核和a粒子的動量大小相等,即pTh2PTh2mTh2Ek0Pa2maEkaEk所以社核獲得的動能EkThma4228E0.095MeV9.如下圖,木塊mt靜止在高h=0

16、.45m的水平桌面的最右端,木塊m靜止在距m左側so=6.25m處.現(xiàn)木塊m在水平拉力F作用下由靜止開始沿水平桌面向右運動,與m2碰前瞬間撤去F,m和m2發(fā)生彈性正碰.碰后m落在水平地面上,落點距桌面右端水平0.2.(兩個距離s=l.2m.m=0.2kg,m2=0.3kg,m與桌面的動摩擦因素為木塊都可以視為質點,g=10m/s2)求:I|用工(1)碰后瞬間m；的速度是多少?(2) m碰撞前后的速度分別是多少?(3)水平拉力F的大??？【答案】(1)4m/s(2)5m/s;-1m/s(3)0.8N【解析】試題分析：(1)已做平拋運動,那么：h=gt2;2s=V2t;解得V2=4m/s(2)碰撞過

17、程動量和能量守恒：mv=mv1+mv21mv2=1mv12+1m?V22222代入數(shù)據(jù)解得：v=5m/sv1=-1m/s(3) m碰前:v2=2asFm1gm1a代入數(shù)據(jù)解得：F=0.8N考點：動量守恒定律；能量守恒定律；牛頓第二定律的應用【名師點睛】此題關鍵是搞清兩個物體的運動特征,分清物理過程；用動量守恒定律和能量守恒定律結合牛頓定律列出方程求解.10.如下圖,一光滑弧形軌道末端與一個半徑為R的豎直光滑圓軌道平滑連接,兩輛質量均為m的相同小車(大小可忽略),中間夾住一輕彈簧后連接在一起(輕彈簧尺寸忽略不計),兩車從光滑弧形軌道上的某一高度由靜止滑下,當兩車剛滑入圓環(huán)最低點時連接兩車的掛鉤忽

18、然斷開,彈簧瞬間將兩車彈開,其中后車剛好停下,前車沿圓環(huán)軌道運動恰能越過圓弧軌道最高點.求：(1)前車被彈出時的速度V1;ep；(2)前車被彈出的過程中彈簧釋放的彈性勢能(3)兩車從靜止下滑處到最低點的高度差h.5【答案】(1)v1j5Rg(2)mgR(3)4【解析】試題分析：(1)前車沿圓環(huán)軌道運動恰能越過圓弧軌道最高點,根據(jù)牛頓第二定律求出最高點速度,根據(jù)機械能守恒列出等式求解(2)由動量守恒定律求出兩車別離前速度,根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒求解(3)兩車從h高處運動到最低處機械能守恒列出等式求解.2V(1)設刖車在取局點速度為V2,依題息有mgm一R設前車在最低位置與后車別離后速度為V1,11O

19、根據(jù)機械能寸恒得一mv2mg2Rmv122由得：v15Rg(2)設兩車別離前速度為v0,由動量守恒定律得2mv0mv11 o1o5設別離刖彈簧彈性勢能Ep,根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得：EPmv22m2-mgR2 2412(3)兩車從h高處運動到最低處過程中,由機械能守恒定律得：2mgh-2mv0,一5解得：h-R811.如下圖,固定的光滑圓弧面與質量為6kg的小車C的上外表平滑相接,在圓弧面上有一個質量為2kg的滑塊A,在小車C的左端有一個質量為2kg的滑塊B,滑塊A與B均可看做質點.現(xiàn)使滑塊A從距小車的上外表高h=1.25m處由靜止下滑,與B碰撞后瞬間粘合在一起共同運動,最終沒有從小車C上滑出.滑

20、塊A、B與小車C的動摩擦因數(shù)均為尸0.5,小車C與水平地面的摩擦忽略不計,取g=10m/s2.求：(1)滑塊A與B彈性碰撞后瞬間的共同速度的大??；(2)小車C上外表的最短長度.【答案】(1)v=2.5m/s(2)L=0.375m【解析】【試題分析】(1)根據(jù)機械能守恒求解塊A滑到圓弧末端時的速度大小,由動量守恒定律求解滑塊A與B碰撞后瞬間的共同速度的大?。?2)根據(jù)系統(tǒng)的能量守恒求解小車C上外表的最短長度.12(1)設滑塊A滑到圓弧末端時的速度大小為vi,由機械能守恒定律有：mAghmAVi2代入數(shù)據(jù)解得v,2gh5m/s.設A、B碰后瞬間的共同速度為V2,滑塊A與B碰撞瞬間與小車C無關,滑塊A與B組成的系統(tǒng)動量守恒,mAV1mAmBV2代入數(shù)據(jù)解得V22.5m/s.(2)設小車C的最短長度為L,滑塊A與B最終沒有從小車C上滑出,三者最終速度相同設為V3,根據(jù)動量守恒定律有：mAmBV2mAmBmeV31212根據(jù)能重寸恒te律有：mAmBgL=mAmBv2mAmBmev322聯(lián)立以上兩代入數(shù)據(jù)解得L0.375m【點睛】此題要求我們要熟練掌握機械能守恒、能