高中物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析.docx
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1、高中物理动量守恒定律题20 套( 带答案 ) 及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1 水平放置长为 L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v=3m/s ,质量为 m2=3kg 的小球被长为 l 1m 的轻质细线悬挂在 O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为 m1=1kg的物块自传送带上的左端A 点以初速度 v0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球 m2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的1 反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。2已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为=0.1,取重力加速度 g10m/s2 。求:( 1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?( 2)物块在传
2、送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少?【答案】( 1) 42N( 2) 13.5J【解析】【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:m gL = 1 mv21 m v21211210解之可得: v1 =4m/s因为 v1v ,说明假设合理m1v1 =12滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:2 m1v1 +m2v2解之得: v2 =2m/s碰后,对小球,根据牛顿第二定律:Fm2 gm2 v22l小球受到的拉力:F42N(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为t1 ,则 L1 v0 v1 t12解之得: t11s在这过程中,传送带运行距离为:S1vt13m滑块与
3、传送带的相对路程为:X1LX11.5m设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为t2则根据动量定理:m1 gt2m11 v12解之得: t2 2s滑块向左运动最大位移: xm11 v1 t 2 =2m22因为 xmL ,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带1再考虑到滑块与小球碰后的速度2 v1 v ,说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为2t2在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程X 22vt212m因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是Q m1 g x1 x2 =13.5J2 如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为
4、半径R=0.3m的光滑 1 圆孤, BC 部分水平粗糙,BC 长为 L=0.6m 。一可看做质点的小物块从A 点由静止4释放,滑到C 点刚好相对小车停止。已知小物块质量m=1kg,取 g =10m/s 2。求:( 1)小物块与小车 BC 部分间的动摩擦因数;( 2)小物块从 A 滑到 C的过程中,小车获得的最大速度。【答案】( 1) 0.5( 2) 1m/s【解析】【详解】解: (1) 小物块滑到 C 点的过程中,系统水平方向动量守恒则有: ( M m)v 0 所以滑到 C 点时小物块与小车速度都为 0由能量守恒得:mgRmgLR0.5解得:L(2)小物块滑到 B 位置时速度最大,设为v1 ,
5、此时小车获得的速度也最大,设为v2由动量守恒得: mv1Mv 2由能量守恒得: mgR1 mv121 Mv 2222联立解得: v21m / s3 如图,质量分别为m1=1.0kg 和 m2=2.0kg 的弹性小球a、 b,用轻绳紧紧的把它们捆在一起,使它们发生微小的形变该系统以速度v0=0.10m/s 沿光滑水平面向右做直线运动某时刻轻绳突然自动断开,断开后两球仍沿原直线运动经过时间t=5.0s 后,测得两球相距s=4.5m ,则刚分离时,a 球、 b 球的速度大小分别为_、 _;两球分开过程中释放的弹性势能为_ 【答案】 0.7m/s,-0.2m/s0.27J【解析】试题分析: 根据已知,
6、由动量守恒定律得联立得 由能量守恒得代入数据得考点:考查了动量守恒,能量守恒定律的应用【名师点睛】关键是对过程分析清楚,搞清楚过程中初始量与末时量,然后根据动量守恒定律与能量守恒定律分析解题4 如图所示,固定的凹槽水平表面光滑,其内放置 U 形滑板 N,滑板两端为半径的 1/4 圆弧面 A 和 D分别是圆弧的端点, BC段表面粗糙,其余段表面光滑小滑块R=0 45mP1 和P2 的质量均为m滑板的质量M=4m, P1 和P2 与BC面的动摩擦因数分别为 1=0 10和2 =0 20,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力开始时滑板紧靠槽的左端,P2 静止在粗糙面的 B 点, P1 以 v0=4 0m/
7、s 的初速度从A 点沿弧面自由滑下,与P2 发生弹性碰撞后,P1 处在粗糙面B 点上当P2 滑到 C点时,滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连,P2 继续运2动,到达D点时速度为零P1 与 P2 视为质点,取g=10m/s 问:( 1) P1 和 P2 碰撞后瞬间 P1、 P2 的速度分别为多大?( 2) P2 在 BC段向右滑动时,滑板的加速度为多大?( 3) N、 P1 和 P2 最终静止后, P1 与 P2 间的距离为多少?【答案】( 1) v10 、 v2 5m/s(2) a20.4m/s 2( 3) S=1 47m【解析】试题分析:( 1) P1 滑到最低点速度为 v1,由机械能守恒
8、定律有:1mv02mgR1mv1222解得: v1=5m/sP1、P2 碰撞,满足动量守恒,机械能守恒定律,设碰后速度分别为v1 、 v2则由动量守恒和机械能守恒可得:mv1mv1 mv21 mv121 mv12 1 mv22222解得: v10 、 v25m/s(2) P2 向右滑动时,假设 P1 保持不动,对P2 有: f 2= 2mg=2m(向左)设 P1、 M的加速度为 a2;对 P1、 M有: f= ( m+M) a2a2fM2m0.4m/s 2m5m此时对 P1 有: f 1=ma2=0 4m f m=1 0m,所以假设成立故滑块的加速度为0 4m/s 2;12(3) P 滑到 C
9、 点速度为 v2 ,由 mgRmv222得 v23m/sP1、P2 碰撞到 P2 滑到 C 点时,设 P1、 M速度为 v,由动量守恒定律得:mv2(mM )vmv2解得: v=0 40m/s对 P1、 P2、 M为系统: f2 L1 mv221 ( m M ) v222代入数值得: L=3 8m滑板碰后, P1 向右滑行距离:s1v20.08m2a1P2 向左滑行距离:v222.25ms22a2所以 P1、 P2 静止后距离:S=L-S1-S 2=1 47m考点:考查动量守恒定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系;牛顿第二定律;机械能守恒定律【名师点睛】本题为动量守恒定律及能量关系结合的综合
10、题目,难度较大;要求学生能正确分析过程,并能灵活应用功能关系;合理地选择研究对象及过程;对学生要求较高5人站在小车上和小车一起以速度 v0 沿光滑水平面向右运动地面上的人将一小球以速度 v 沿水平方向向左抛给车上的人,人接住后再将小球以同样大小的速度 v 水平向右抛出,接和抛的过程中车上的人和车始终保持相对静止重复上述过程,当车上的人将小球向右抛出n 次后,人和车速度刚好变为0已知人和车的总质量为M ,求小球的质量m【答案】 mMv 02nv【解析】试题分析:以人和小车、小球组成的系统为研究对象,车上的人第一次将小球抛出,规定向右为正方向,由动量守恒定律:Mv 0-mv=Mv 1+mv2mv得
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