高中物理高三二輪專題復習：動量守恒定律應用(二)綜合計算課件

1、動量守恒應用專題（二） 動量守恒應用專題（二） 動量和能量是高考中的必考知識點，考查題型多樣，考查角度多變，大部分試題經(jīng)常與牛頓運動定律、平拋運動、圓周運動、電磁學、原子物理等知識點相互聯(lián)系綜合出題。這類題的物理情境新穎，聯(lián)系實際密切，綜合性強，對學生的分析綜合能力、推理能力和利用數(shù)學工具解決物理問題的能力要求較高，常常需要將動量知識和機械能知識結(jié)合起來考慮。 動量和能量是高考中的必考知識點，考查題型多樣，考查角解析解決此類題關(guān)鍵要做好“五選擇”（1）當物體受到恒力作用發(fā)生運動狀態(tài)的改變而且又涉及時間時，一般選擇用動力學方法解題。（2）當涉及細節(jié)并要求分析力時，一般選擇牛頓運動定律，對某一時刻

2、的問題進行求解。（3）當涉及多個物體及時間時，一般考慮動量定理、動量守恒定律。（4）當涉及功、能和位移時，一般選用動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系或能量守恒定律解題，題目中出現(xiàn)相對位移時，應優(yōu)先選擇能量守恒定律。（5）復雜問題一般需綜合應用能量的觀點、運動與力的觀點解題。解析解決此類題關(guān)鍵要做好“五選擇”勻變速直線運動規(guī)律 速度公式： 位移公式： 位移速度公式： 平均速度公式：=V中間時刻F合=ma牛頓運動定律和運動學公式勻變速直線運動規(guī)律 位移公式：1、(2018全國卷)汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時和兩車都完全停

3、止后的位置如圖所示，碰撞后B車向前滑動了4.5 m，A車向前滑動了2.0 m，已知A和B的質(zhì)量分別為2.0103 kg和1.5103 kg，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小g10 m/s2。求：(1)碰撞后的瞬間B車速度的大??；(2)碰撞前的瞬間A車速度的大小。題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型(碰撞類)（利用牛頓運動定律和運動學公式解題）1、(2018全國卷)汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員試題分析：兩車碰撞過程動量守恒，碰后兩車受到摩擦力的作用（恒力）做勻減速運動，利用運動學公式可以求得碰后的速度，然后在計算碰前A

4、車的速度.解：(1)設(shè)B車質(zhì)量為mB，碰后加速度大小為aB，根據(jù)牛頓第二定律有 mBgmBaB （是汽車與路面間的動摩擦因數(shù)） 設(shè)碰撞后瞬間B車速度的大小為vB，碰撞后滑行的距離為sB。由運動學公式有vB22aBsB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vB3.0 m/s題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型(碰撞類)（利用牛頓運動定律和運動學公式解題）試題分析：兩車碰撞過程動量守恒，碰后兩車受到摩擦力的作用（恒聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vA4.25 m/s。(2)設(shè)A車的質(zhì)量為mA，碰后加速度大小為aA。根據(jù)牛頓第二定律有mAgmAaA設(shè)碰撞前瞬間A車速度的大小為vA，兩車在碰撞過程中動量守恒，有mAvAmA

5、vAmBvB題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型(碰撞類)設(shè)碰撞后瞬間A車速度的大小為vA，碰撞后滑行的距離為sA。由運動學公式有vA22aAsA（利用牛頓運動定律和運動學公式解題）聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vA4.25 m/s。(2)末狀態(tài)動能初狀態(tài)動能合外力做的總功（所有外力做功之和）動能變化合力所做的功等于物體動能的變化機械能守恒定律機械能的總量保持不變只有重力或彈力對物體做功動能定理、機械能守恒定律末狀態(tài)動能初狀態(tài)動能合外力做的總功（所有外力做功之和）動能變2.(2014北京卷)如圖所示，豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切，小滑塊A和B分別靜止在圓弧軌道的最高點和最低點現(xiàn)將

6、A無初速釋放，A與B碰撞后結(jié)合為一個整體，并沿桌面滑動已知圓弧軌道光滑，半徑R0.2 m；A和B的質(zhì)量相等；A和B整體與桌面之間的動摩擦因數(shù)0.2.重力加速度g取10 m/s2.求：(1) 碰撞前瞬間A的速率v；(2) 碰撞后瞬間A和B整體的速率v；(3) A和B整體在桌面上滑動的距離L.題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞類）（利用動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系或能量守恒定律解題）2.(2014北京卷)如圖所示，豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌試題分析：（1）A到B的過程中，只有重力做功，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律求出碰撞前A的速度。（2）A、B碰撞的過程中動量守恒，根據(jù)動量守恒

7、定律求出碰撞后整體的速率。（3）對AB整體運用動能定理，求出AB整體在桌面上滑動的距離。題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞類）（利用動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系或能量守恒定律解題）試題分析：題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞類）(3)根據(jù)動能定理有 (2m)v2(2m)gL解得A和B整體沿水平桌面滑動的距離 L= 0.25 m解： 設(shè)滑塊的質(zhì)量為m.(1)根據(jù)機械能守恒定律有 mgR mv2解得碰撞前瞬間A的速率有v =2m/s(2)根據(jù)動量守恒定律 有 mv2mv解得碰撞后瞬間A和B整體的速率 v v1 m/s.題型一：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞類）

8、（利用動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系或能量守恒定律解題）(3)根據(jù)動能定理有 (2m)v2(2m)gL解： 3、（2019全國1）豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接，小物塊B靜止于水平軌道的最左端，如圖（a）所示。t=0時刻，小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑，一段時間后與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短）；當A返回到傾斜軌道上的P點（圖中未標出）時，速度減為0，此時對其施加一外力，使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運動的v-t圖像如圖（b）所示，圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m，初始時A與B的高度差為H，重力加速度大小為g，不計空氣阻力。（1）求物塊B

9、的質(zhì)量；（2）在圖（b）所描述的整個運動過程中，求物塊A克服摩擦力所做的功；（3）已知兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均相等，在物塊B停止運動后，改變物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)，然后將A從P點釋放，一段時間后A剛好能與B再次碰上。求改變前面動摩擦因數(shù)的比值。3、（2019全國1）豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道解析解：（1）物塊A和物塊B發(fā)生碰撞后一瞬間的速度分別為vA、vB，彈性碰撞瞬間，動量守恒，機械能守恒，即：mv1=mvA+mBvB mv12= mvA2+ mBvB2聯(lián)立方程解得： 根據(jù)v-t圖象可知， 解得：mB=3m解析解：（1）物塊A和物塊B發(fā)生碰撞后一瞬間的速度分別為vA（2）設(shè)

10、斜面的傾角為,根據(jù)牛頓第二定律得當物塊A沿斜面下滑時： 由v-t圖象知：當物塊A沿斜面上滑時： 由v-t圖象知：解得：又因下滑位移則碰后A反彈，沿斜面上滑的最大位移為：其中h為P點離水平面得高度，即解得故在圖（b）描述的整個過程中，物塊A克服摩擦力做的總功為：（2）設(shè)斜面的傾角為,根據(jù)牛頓第二定律得當物塊A沿斜面下滑（3）設(shè)物塊B在水平面上最遠的滑行距離為s，設(shè)原來的摩擦系數(shù)為 則以A和B組成的系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒定律有：設(shè)改變后的摩擦因數(shù)為 ，然后將A從P點釋放，A恰好能與B再次碰上，即A恰好滑到物塊B位置時，速度減為零，以A為研究對象，根據(jù)能量守恒定律得：又據(jù)（2）的結(jié)論可知：，得：聯(lián)立解得

11、，改變前與改變后的摩擦因素之比為：（3）設(shè)物塊B在水平面上最遠的滑行距離為s，設(shè)原來的摩擦系數(shù)題型二：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞、彈簧類）4(2019全國卷)靜止在水平地面上的兩小物塊A、B，質(zhì)量分別為mA1.0 kg，mB4.0 kg；兩者之間有一被壓縮的微型彈簧，A與其右側(cè)的豎直墻壁距離l1.0 m，如圖所示。某時刻，將壓縮的微型彈簧釋放，使A、B瞬間分離，兩物塊獲得的動能之和為Ek10.0 J。釋放后，A沿著與墻壁垂直的方向向右運動。A、B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.20。重力加速度取g10 m/s2。A、B運動過程中所涉及的碰撞均為彈性碰撞且碰撞時間極短。(1)求彈簧釋放

12、后瞬間A、B速度的大?。?2)物塊A、B中的哪一個先停止？該物塊剛停止時A與B之間的距離是多少？(3)A和B都停止后，A與B之間的距離是多少？題型二：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞、彈簧類）4解析解析解析解析解析解析解析解析解析解析解析題型三：動量守恒定律與能量的綜合應用模型 （碰撞、子彈木塊、板塊類）5、（2017天津卷）如圖所示，物塊A和B通過一根輕質(zhì)不可伸長的細繩連接，跨放在質(zhì)量不計的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA=2 kg、mB=1 kg。初始時A靜止于水平地面上，B懸于空中。先將B豎直向上再舉高h=1.8 m（未觸及滑輪）然后由靜止釋放。一段時間后細繩繃直，A、B以大小相等的

13、速度一起運動，之后B恰好可以和地面接觸。取g=10 m/s2?？諝庾枇Σ挥嫛Ｇ螅海?）B從釋放到細繩剛繃直時的運動時間t；（2）A的最大速度v的大?。唬?）初始時B離地面的高度H。解析題型三：動量守恒定律與能量的綜合應用模型 （碰撞、子彈木分析 （1）根據(jù)自由落體規(guī)律計算運動時間； 知識回顧： （2）根據(jù)動量守恒定律計算A的最大速度； （3）根據(jù)機械能守恒計算B離地面的高度Hv=gt分析 （1）根據(jù)自由落體規(guī)律計算運動時間；v=gt解:（1）B從釋放到細繩剛繃直前做自由落體運動，有：解得：t=0.6s（2）設(shè)細繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有細繩繃直瞬間，細繩張力遠大于A、B的重力，A、B相互

14、作用，總動量守恒：繩子繃直瞬間，A、B系統(tǒng)獲得的速度：v=2m/s之后A做勻減速運動，所以細繩繃直瞬間的速度v即為最大速度，A的最大速度為2 m/s解:（1）B從釋放到細繩剛繃直前做自由落體運動，有：解得：t（3）細繩繃直后，A、B一起運動，B恰好可以和地面接觸，說明此時A、B的速度為零，這一過程中A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，有：解得，初始時B離地面的高度 H=0.6m（3）細繩繃直后，A、B一起運動，B恰好可以和地面接觸，說明6、（2018天津)質(zhì)量為0.45 kg的木塊靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為0.05 kg的子彈以200 m/s的水平速度擊中木塊，并留在其中，整個木塊沿子彈原方向運動，

15、則木塊最終速度的大小是_m/s，若子彈在木塊中運動時受到的平均阻力為4.5103 N,則子彈射入木塊的深度為_解：子彈打木塊的過程，子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律有mv0=(M+m)v，將已知條件代入解得v=20 m/s;由功能關(guān)系可知， Q=fd= mv20 （M+m）v2，解得d=0.2 m.6、（2018天津)質(zhì)量為0.45 kg的木塊靜止在光滑水平題型四：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞、反沖類）7、（2019全國1）最近，我國為“長征九號”研制的大推力新型火箭發(fā)動機聯(lián)試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發(fā)取得突破性進展。若某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體速度約為3

16、 km/s，產(chǎn)生的推力約為4.8106 N，則它在1 s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為( )A. 1.6102 kg B. 1.6103 kg C. 1.6105 kg D. 1.6106 kg解:設(shè)該發(fā)動機在ts時間內(nèi)，噴射出的氣體質(zhì)量為m，根據(jù)動量定理，F(xiàn)t=mv，可知，在1s內(nèi)噴射出的氣體質(zhì)量 故本題選B。題型四：動量守恒定律與能量的綜合應用模型（碰撞、反沖類）7、答案8、(2018全國卷)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能E后，從地面豎直升空。當煙花彈上升的速度為零時，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動能之和也為E，且均沿豎直方向運動。爆炸時間極短，重力加速度大小為g，不計空氣

17、阻力和火藥的質(zhì)量。求：(1)煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間；(2)爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度。知識點：動量守恒定律；功能關(guān)系；機械能守恒及其條件；勻變速直線運動公式應用；豎直上拋運動；動能與重力勢能答案8、(2018全國卷)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能E解:(1)設(shè)煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有 E mv20設(shè)煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時間為t，由運動學公式有 0v0gt 聯(lián)立式得t=1/g (2)設(shè)爆炸時煙花彈距地面的高度為h1，由機械能守恒定律有 Emgh1火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運動，設(shè)炸后瞬間其速度分別為v1和v2，規(guī)定

18、豎直向上為正方向由題給條件和動量守恒定律有聯(lián)立式得，煙花彈向上運動部分距地面的最大高度為hh1h22E/mg解:(1)設(shè)煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有 E 題型五、動量守恒定律與能量的綜合應用模型三（碰撞、軌道類）9、（2016年全國2）如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其前面的冰塊均靜止于冰面上某時刻小孩將冰塊以相對冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h=0.3m（h小于斜面體的高度）已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m1=30kg，冰塊的質(zhì)量為m2=10kg，小孩與滑板始終無相對運動取重力加速度的大小g=10m/s2 （）求斜面體的質(zhì)量；（）通