高考物理動量守恒定律試題(有答案和解析)

高考物理動量守恒定律試題(有答案和解析)一、高考物理精講專題動量守恒定律1．如圖所示,在傾角30°的斜面上放置一個凹擼B,B與斜面間的動摩擦因數(shù)；槽內(nèi)靠近右側(cè)壁處有一小物塊A(可視為質(zhì)點),它到凹槽左側(cè)壁的距離0.1m，A、B的質(zhì)量都為m=2kg，B與斜面間的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動摩摞力,不計A、B之間的摩擦,斜面足夠長．現(xiàn)同時由靜止釋放A、B,經(jīng)過一段時間,A與B的側(cè)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.求：(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(cè)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(cè)壁發(fā)生第三次碰撞時B的位移大?。敬鸢浮浚?）（2）vAn=(n-1)m?s-1，vBn="n"m?s-1（3）xn總=0.2n2m【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)物塊A的加速度為a1，則有mAgsinθ=ma1，解得a1=5m/s2凹槽B運動時受到的摩擦力f=μ×3mgcosθ=mg方向沿斜面向上；凹槽B所受重力沿斜面的分力G1=2mgsinθ=mg方向沿斜面向下；因為G1=f，則凹槽B受力平衡，保持靜止，凹槽B的加速度為a2=0（2）設(shè)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=2a1d解得vA0=3m/s；AB發(fā)生彈性碰撞，設(shè)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，則由動量守恒定律：；由能量關(guān)系：解得vA1=-1m/s(負(fù)號表示方向)，vB1=2m/s2．一質(zhì)量為的子彈以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木塊并留在其中，與木塊用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，開始彈簧處于原長，如圖所示．已知彈簧被壓縮瞬間的速度，木塊、的質(zhì)量均為．求：?子彈射入木塊時的速度；?彈簧被壓縮到最短時彈簧的彈性勢能．【答案】b【解析】試題分析：（1）普朗克為了對于當(dāng)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(rèn)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：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，以木塊的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：解得：由機械能守恒定律可知：．考點：本題考查了物理學(xué)史和動量守恒定律3．如圖所示，在光滑的水平面上放置一個質(zhì)量為2m的木板B，B的左端放置一個質(zhì)量為m的物塊A，已知A、B之間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球以水平速度飛來與A物塊碰撞后立即粘住，在整個運動過程中物塊A始終未滑離木板B，且物塊A和小球均可視為質(zhì)點(重力加速度g)．求：①物塊A相對B靜止后的速度大??；②木板B至少多長．【答案】①0.25v0．②【解析】試題分析：（1）設(shè)小球和物體A碰撞后二者的速度為v1，三者相對靜止后速度為v2，規(guī)定向右為正方向，根據(jù)動量守恒得，mv0=2mv1，①（2分）2mv1=4mv2②（2分）聯(lián)立①②得，v2=0.25v0．（1分）（2）當(dāng)A在木板B上滑動時，系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)化為摩擦熱，設(shè)木板B的長度為L，假設(shè)A剛好滑到B的右端時共速，則由能量守恒得，③（2分）聯(lián)立①②③得，L=考點：動量守恒，能量守恒．【名師點睛】小球與A碰撞過程中動量守恒，三者組成的系統(tǒng)動量也守恒，結(jié)合動量守恒定律求出物塊A相對B靜止后的速度大?。粚ψ訌椇虯共速后到三種共速的過程，運用能量守恒定律求出木板的至少長度．4．裝甲車和戰(zhàn)艦采用多層鋼板比采用同樣質(zhì)量的單層鋼板更能抵御穿甲彈的射擊．通過對一下簡化模型的計算可以粗略說明其原因．質(zhì)量為2m、厚度為2d的鋼板靜止在水平光滑桌面上．質(zhì)量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板，剛好能將鋼板射穿．現(xiàn)把鋼板分成厚度均為d、質(zhì)量均為m的相同兩塊，間隔一段距離水平放置，如圖所示．若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板，穿出后再射向第二塊鋼板，求子彈射入第二塊鋼板的深度．設(shè)子彈在鋼板中受到的阻力為恒力，且兩塊鋼板不會發(fā)生碰撞不計重力影響．【答案】【解析】設(shè)子彈初速度為v0，射入厚度為2d的鋼板后，由動量守恒得：mv0=(2m＋m)V（2分）此過程中動能損失為：ΔE損＝f·2d=mv－×3mV2（2分）解得ΔE＝mv分成兩塊鋼板后，設(shè)子彈穿過第一塊鋼板時兩者的速度分別為v1和V1：mv1＋mV1＝mv0（2分）因為子彈在射穿第一塊鋼板的動能損失為ΔE損1＝f·d=mv（1分），由能量守恒得：mv＋mV＝mv－ΔE損1（2分）且考慮到v1必須大于V1，解得：v1＝v0設(shè)子彈射入第二塊鋼板并留在其中后兩者的共同速度為V2，由動量守恒得：2mV2＝mv1（1分）損失的動能為：ΔE′＝mv－×2mV（2分）聯(lián)立解得：ΔE′＝×mv因為ΔE′＝f·x（1分），可解得射入第二鋼板的深度x為：（2分）子彈打木塊系統(tǒng)能量損失完全轉(zhuǎn)化為了熱量，相互作用力乘以相對位移為產(chǎn)生的熱量，以系統(tǒng)為研究對象由能量守恒列式求解5．（1）恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108K時，可以發(fā)生“氦燃燒”。①完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：。②是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6×10-16s。一定質(zhì)量的，經(jīng)7.8×10-16s后所剩下的占開始時的。（2）如圖所示，光滑水平軌道上放置長木板A（上表面粗糙）和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為、、。開始時C靜止，A、B一起以的速度勻速向右運動，A與C發(fā)生碰撞（時間極短）后C向右運動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運動，且恰好不再與C碰撞。求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小?！敬鸢浮浚?）①（或）②（或12.5%）（2）2m/s【解析】（1）①由題意結(jié)合核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得答案。②由題意可知經(jīng)過3個半衰期，剩余的的質(zhì)量。（2）設(shè)碰后A的速度為，C的速度為,由動量守恒可得,碰后A、B滿足動量守恒，設(shè)A、B的共同速度為，則由于A、B整體恰好不再與C碰撞，故聯(lián)立以上三式可得=2m/s?！究键c定位】（1）核反應(yīng)方程，半衰期。（2）動量守恒定律。6．氡是一種放射性氣體，主要來源于不合格的水泥、墻磚、石材等建筑材料．呼吸時氡氣會隨氣體進入肺臟，氡衰變時放出射線，這種射線像小“炸彈”一樣轟擊肺細(xì)胞，使肺細(xì)胞受損，從而引發(fā)肺癌、白血病等．若有一靜止的氡核發(fā)生衰變，放出一個速度為、質(zhì)量為m的粒子和一個質(zhì)量為M的反沖核釙此過程動量守恒，若氡核發(fā)生衰變時，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為粒子和釙核的動能。（1）寫衰變方程；（2）求出反沖核釙的速度；計算結(jié)果用題中字母表示（3）求出這一衰變過程中的質(zhì)量虧損。計算結(jié)果用題中字母表示【答案】（1）；（2），負(fù)號表示方向與離子速度方向相反；（3）【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（2）核反應(yīng)過程動量守恒，以離子的速度方向為正方向由動量守恒定律得解得，負(fù)號表示方向與離子速度方向相反（3）衰變過程產(chǎn)生的能量由愛因斯坦質(zhì)能方程得解得7．如圖，水平面上相距為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O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v0=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μ=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O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），方向向左；，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v1和v2，以向右為正方向由動量守恒：碰撞前后動能相等：解得：方向向左，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：得：（舍去）與擋板碰后，B的速度大小，反彈后減速時間反彈后經(jīng)過位移，B停止運動．物塊A與P處擋板碰后，以v4=2m/s的速度滑上O點，經(jīng)過停止．所以最終A、B的距離s=d-s1-s2=1m，兩者不會碰第二次．在AB碰后，A運動總時間，整體法得B運動總時間，則時間間隔．考點：彈性碰撞、勻變速直線運動8．一列火車總質(zhì)量為M，在平直軌道上以速度v勻速行駛，突然最后一節(jié)質(zhì)量為m的車廂脫鉤，假設(shè)火車所受的阻力與質(zhì)量成正比，牽引力不變，當(dāng)最后一節(jié)車廂剛好靜止時，前面火車的速度大小為多少？【答案】Mv/(M-m)【解析】【詳解】因整車勻速運動，故整體合外力為零；脫鉤后合外力仍為零，系統(tǒng)的動量守恒．取列車原來速度方向為正方向．由動量守恒定律，可得解得，前面列車的速度為；9．如圖所示，光滑半圓形軌道MNP豎直固定在水平面上，直徑MP垂直于水平面，軌道半徑R＝0.5m．質(zhì)量為m1的小球A靜止于軌道最低點M，質(zhì)量為m2的小球B用長度為2R的細(xì)線懸掛于軌道最高點P．現(xiàn)將小球B向左拉起，使細(xì)線水平，以豎直向下的速度v0＝4m/s釋放小球B，小球B與小球A碰后粘在一起恰能沿半圓形軌道運動到P點．兩球可視為質(zhì)點，g＝10m/s2，試求：(1)B球與A球相碰前的速度大小；(2)A、B兩球的質(zhì)量之比m1∶m2．【答案】(1)6m/s(2)1∶5【解析】試題分析:B球與A球碰前的速度為v1，碰后的速度為v2B球擺下來的過程中機械能守恒，解得m/s碰后兩球恰能運動到P點得vp==碰后兩球機械能守恒得v2=5m/s兩球碰撞過程中動量守恒m2v1=(m1+m2)v2解得m1:m2=1:5考點：機械能守恒定律，動量守恒定律．10．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的一端固定在滑塊B上，另一端與滑塊C接觸但未連接，該整體靜止放在離地面高為H的光滑水平桌面上.現(xiàn)有一滑塊A從光滑曲面上離桌面h高處由靜止開始滑下，與滑塊B發(fā)生碰撞并粘在一起壓縮彈簧推動滑塊C向前運動，經(jīng)一段時間，滑塊C脫離彈簧，繼續(xù)在水平桌面上勻速運動一段后從桌面邊緣飛出.已知，求：（1）滑塊A與滑塊B碰撞結(jié)束瞬間的速度v；（2）被壓縮彈簧的最大彈性勢能EPmax；（3）滑塊C落地點與桌面邊緣的水平距離s.【答案】（1）（2）（3）【解析】【詳解】解：(1)滑塊從光滑曲面上高處由靜止開始滑下的過程，機械能守恒，設(shè)其滑到底面的速度為，由機械能守恒定律有：解之得：滑塊與碰撞的過程，、系統(tǒng)的動量守恒，碰撞結(jié)束瞬間具有共同速度設(shè)為，由動量守恒定律有：解之得：(2)滑塊、發(fā)生碰撞后與滑塊一起壓縮彈簧，壓縮的過程機械能守恒，被壓縮彈簧的彈性勢能最大時，滑塊、、速度相等，設(shè)為速度由動量守恒定律有：由機械能守恒定律有：解得被壓縮彈簧的最大彈性勢能：(3)被壓縮彈簧再次恢復(fù)自然長度時，滑塊脫離彈簧，設(shè)滑塊、的速度為，滑塊的速度為，分別由動量守恒定律和機械能守恒定律有：解之得：，滑塊從桌面邊緣飛出后做平拋運動：解之得滑塊落地點與桌面邊緣的水平距離：11．兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平直軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)．在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一小球C沿軌道以速度v0射向B球，如圖所示．C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D．在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當(dāng)彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變，然后，A球與擋板P發(fā)生碰撞，碰后A、D都靜止不動，A與P接觸而不粘連．過一段時間，突然解除鎖定（鎖定及解除鎖定無機械能損失）．已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m．求:（1）彈簧長度剛被鎖定后A球的速度．（2）在A球離開擋板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能．【答案】（1）（2）【解析】（1）設(shè)C球與B球發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D時，D的速度為v1，由動量守恒有：mv0=（m+m）v1當(dāng)彈簧壓縮至最短時，D與A的速度相等，設(shè)此速度為v2，由動量守恒有：2mv1=5mv2由兩式得A的速度為：v2=v0（2）設(shè)彈簧長度被鎖定后，貯存在彈簧中的勢能為Ep，由能量守恒有：撞擊P后，A與D的動能都為零，解除鎖定后，當(dāng)彈簧剛恢復(fù)到自然長度時，勢能全部轉(zhuǎn)變成D的動能，設(shè)D的速度為v3，則有：以后彈簧伸長，A球離開檔板P，并獲得速度，當(dāng)彈簧再次恢復(fù)到原長時，A的速度最大，由動量守恒定律及能量關(guān)系可知：；解得：（3）當(dāng)A、D的速度相等時，彈簧壓縮到最短時，此時D球速度最小．設(shè)此時的速度為v6，由動量守恒定律得：2mv3=5mv6設(shè)此使彈性勢能為EP′，由能量守恒定律得：12．如圖所示，一質(zhì)量為M的平板車B放在光滑水平面上，在其右端放一質(zhì)量為m