高中物理高考 考点30 动量守恒定律——备战2021年高考物理考点一遍过
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这是一份高中物理高考 考点30 动量守恒定律——备战2021年高考物理考点一遍过,共24页。试卷主要包含了动量守恒定律的条件及应用,碰撞与动量守恒定律,反冲和爆炸等内容,欢迎下载使用。
一、动量守恒定律的条件及应用
1.动量守恒定律:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2.动量守恒定律的适用条件
(1)前提条件:存在相互作用的物体系;
(2)理想条件:系统不受外力;
(3)实际条件:系统所受合外力为0;
(4)近似条件:系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受的外力;
(5)方向条件:系统在某一方向上满足上面的条件,则此方向上动量守恒。
3.动量守恒定律的表达式
(1)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和;
(2)Δp1=–Δp2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向;
(3)Δp=0,系统总动量的增量为零。
4.动量守恒的速度具有“四性”:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
5.应用动量守恒定律解题的步骤:
(1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程);
(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒);
(3)规定正方向,确定初、末状态动量;
(4)由动量守恒定律列出方程;
(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。
二、碰撞与动量守恒定律
1.碰撞的特点
(1)作用时间极短,内力远大于外力,总动量总是守恒的。
(2)碰撞过程中,总动能不增。因为没有其他形式的能量转化为动能。
(3)碰撞过程中,当两物体碰后速度相等时,即发生完全非弹性碰撞时,系统动能损失最大。
(4)碰撞过程中,两物体产生的位移可忽略。
2.碰撞的种类及遵从的规律
3.关于弹性碰撞的分析
两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律。
在光滑的水平面上,质量为m1的钢球沿一条直线以速度v0与静止在水平面上的质量为m2的钢球发生弹性碰撞,碰后的速度分别是v1、v2
①
②
由①②可得:③
④
利用③式和④式,可讨论以下五种特殊情况:
a.当时,,,两钢球沿原方向原方向运动;
b.当时,,,质量较小的钢球被反弹,质量较大的钢球向前运动;
c.当时,,,两钢球交换速度。
d.当时,,,m1很小时,几乎以原速率被反弹回来,而质量很大的m2几乎不动。例如橡皮球与墙壁的碰撞。
e.当时,,,说明m1很大时速度几乎不变,而质量很小的m2获得的速度是原来运动物体速度的2倍,例如铅球碰乒乓球。
4.一般的碰撞类问题的分析
(1)判定系统动量是否守恒。
(2)判定物理情景是否可行,如追碰后,前球动量不能减小,后球动量在原方向上不能增加;追碰后,后球在原方向的速度不可能大于前球的速度。
(3)判定碰撞前后动能是否不增加。
三、反冲和爆炸
1.反冲
(1)现象:物体的不同部分在内力的作用下向相反方向运动。
(2)特点:一般来说,物体间的相互作用力较大,属于内力远大于外力情况,因此动量守恒。
2.爆炸
(1)特点:在极短时间内,由于内力作用,物体分裂为两块或多块的过程,一般来说,作用过程位移很小,可认为爆炸之后仍从爆炸位置以新的动量开始运动。
(2)规律:动量守恒,动能增加。
(2020·黑龙江省鹤岗一中高一期末)如图所示,木块A、B置于光滑水平桌面上,木块A沿水平方向向左运动与B相碰,碰后粘连在一起,将弹簧压缩到最短.则木块A、B和弹簧组成的系统,从A、B相碰到弹簧压缩至最短的整个过程中( )
A.动量不守恒、机械能守恒
B.动量不守恒、机械能不守恒
C.动量守恒、机械能守恒
D.动量守恒、机械能不守恒
【参考答案】B
【详细解析】AB及弹簧组成的系统,在相碰到弹簧压缩最短的过程中,由于左侧墙壁对弹簧有弹力的存在,合外力不为零,故系统动量不守恒,由于墙壁对弹簧的弹力与AB的运动方向相反,对整个系统做负功,机械能不守恒,B正确.
1.(2020·北京高二月考)如图所示,两木块A、B用轻质弹簧连在一起,置于光滑的水平面上。一颗子弹水平射入木块A,并留在其中。在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中,对子弹、两木块和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( )
A.动量守恒、机械能守恒
B.动量守恒、机械能不守恒
C.动量不守恒、机械能守恒
D.动量、机械能都不守恒
【答案】B
【解析】根据系统动量守恒的条件:系统不受外力或所受合外力为零判断动量是否守恒。根据是否是只有弹簧的弹力做功判断机械能是否守恒。子弹击中木块A及弹簧被压缩的整个过程,系统在水平方向不受外力作用,系统动量守恒,但是子弹击中木块A过程,有摩擦力做功,部分机械能转化为内能,所以机械能不守恒,B正确,ACD错误。
故选B。
2.【2019·安徽高二期中】如图所示,甲、乙两人各站在静止小车的左右两端,车与地面之间无摩擦,当她俩同时相向运动时,发现小车向右运动。下列说法不正确的是( )
A.乙的动量必定大于甲的动量
B.乙对小车的冲量必定小于甲对小车的冲量
C.甲、乙和车组成系统动量守恒
D.甲、乙动量总和必定不为零
【答案】B
【解析】甲乙两人及小车组成的系统不受外力,系统动量守恒,选项C正确;根据动量守恒定律得:mAvA+mBvB+m车v车=0;小车向右运动,则说明甲与乙两人的总动量向左,说明乙的动量大于甲的动量,即两人的总动量不为零,故A D正确;因小车的动量向右,说明小车受到的总冲量向右,而乙对小车的冲量向右,甲对小车的冲量向左,故乙对小车的冲量一定大于甲对小车的冲量;故B错误。
(2020·四川省峨眉第二中学校高三模拟)如图所示,小车放在光滑地面上,A、B两人站在车的两端,这两人同时开始相向行走,发现车向左运动,分析小车运动的原因可能是( )
A.A、B质量相等,但A比B的速率大
B.A、B质量相等,但A比B的速率小
C.A、B速率相等,但A比B的质量大
D.A、B速率相等,但A比B的质量小
【参考答案】AC
【详细解析】A、B两人与车组成的系统动量守恒,开始时系统动量为零;两人相向运动时,车向左运动,车的动量向左,由于系统总动量为零,由动量守恒定律可知,A、B两人的动量之和向右,A的动量大于B的动量;如果A、B的质量相等,则A的速度大于B的速度,故A正确,B错误;如果A、B速率相等,则A的质量大于B的质量,故C正确,D错误;故选AC.
1.(2020·北京清华附中高一期末)如图所示,木块B与水平面间的摩擦不计,子弹A沿水平方向射入木块并在极短时间内相对于木块静止下来,然后木块压缩弹簧至弹簧最短.将子弹射入木块到刚相对于静止的过程称为I,此后木块压缩的过程称为Ⅱ,则( )
A.过程Ⅰ中,子弹和木块所组成的系统机械能不守恒,动量守恒
B.过程Ⅰ中,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能不守恒,动量也不守恒
C.过程Ⅱ中,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能守恒,动量也守恒
D.过程Ⅱ中,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能守恒,动量不守恒
【答案】AD
【解析】AB.在子弹射入木块到刚相对于静止的过程I中,子弹和木块组成的系统不受外力,系统的动量守恒,但要系统克服阻力做功,产生内能,所以系统的机械能不守恒,故A正确,B错误;
CD.在Ⅱ过程中,系统受到墙壁的作用力,外力之和不为零,则系统的动量不守恒,但系统只有弹簧弹力做功,系统的机械能守恒,故C错误,D正确。
故选AD。
2.【2019·福建高二月考】如图所示,一小车停在光滑水平面上,车上一人持枪向车的竖直挡板平射一颗子弹,子弹嵌在挡板内没有穿出,则小车
A.在原来的位置不动
B.将向射击相反方向作匀速运动
C.将向射击方向作匀速运动
D.相对射击相反方向有一定的位移
【答案】D
【解析】子弹射击前,所有子弹和车组成的系统总动量为零,根据动量守恒定律可知,当停止射击后,系统的总动量仍为零,则得小车的速度应为零。子弹从枪口射出到射入挡板的过程中,子弹有向右的速度,由动量守恒得知,枪包括枪中子弹和车有向左的速度,车有向左的位移,子弹射入挡板的瞬间,系统的速度变为零,可知,车将连续向左运动,停止射击时,车停止运动。故小车对原静止位置的位移向左,不为零,故ABC错误,D正确。
【名师点睛】以所有子弹和车组成的系统为研究对象,根据动量守恒定律可求得当射击持续了一会儿后停止时小车的速度。子弹从枪口射出到射入挡板的过程中,车向左会发生位移。
(2020·山东省高三其他)如图所示,完全相同的甲、乙两辆拖车,质量均为m,在水平恒力F作用下,以速度v沿平直路面匀速前进。某时刻甲、乙两拖车之间的挂钩脱钩,而牵引力F保持不变(将脱钩瞬间记为t=0时刻),则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两车组成的系统在0~时间内的动量守恒
B.甲、乙两车组成的系统在~时间内的动量守恒
C.时刻甲车动能的大小为
D.0~时间内系统产生的内能为
【参考答案】AD
【详细解析】AB.设甲、乙所受的滑动摩擦力大小均为,系统匀速运动时有
可得
轻绳断开后,对乙运动过程,取向右为正方向,由动量定理得
联立可得
所以在乙停止运动前,即在至时间内,甲、乙系统的合外力为零,总动量守恒,故A正确,B错误;
C.在至时间内,甲、乙系统总动量守恒则有
解得
时刻甲车动能的大小为,故C错误;
D.0~时间内,对甲车根据动能定理可得
可得甲车克服摩擦力做功为
根据动能定理可得乙车克服摩擦力做功为
根据功能关系可得系统产生的内能为,故D正确;故选AD。
1.(2020·进贤县第一中学高二月考)如图所示,A、B两物体的质量之比MA:MB=3:2,原来静止在平板小车C 上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑。当弹簧突然释放后,A、B两物体被反向弹开,则A、B两物体滑行过程中( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数之比为2:3,A、B组成的系统动量守恒
C.若A、B所受的动摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B、C组成的系统动量不守恒
【答案】BC
【解析】本题考查动量守恒的条件,解题的关键是明确研究对象(即系统),判断系统所受的外力是否为零。A.因为A、B的质量不等,若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则所受摩擦力大小不等,A、B组成的系统所受的外力之和不为零,所以A、B组成的系统动量不守恒,故A错误;
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数之比为2:3,A、B两物体的质量之比MA:MB=3:2,所以A、B两物体所受摩擦力大小相等,方向相反,A、B组成的系统所受的外力之和为零,所以A、B组成的系统动量守恒,故B正确;
C.若A、B与平板车上表面间的动摩擦力相同,A、B组成的系统所受的外力为零,所以A、B两物体的系统总动量守恒,故C正确;
D.因地面光滑,则无论A、B所受的摩擦力大小是否相等,则A、B、C组成的系统合外力均为零,则系统的总动量守恒,故D错误。
故选:BC
2.A、B两物体发生正碰,碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动,其位移–时间图象(x–t)图如图中ADC和BDC所示。由图可知,物体A、B的质量之比为 ( )
A.1:1 B.1:2C.1:3 D.3:1
【答案】C
【解析】由x–t图象可知,碰撞前,vB=0m/s,碰撞后vA′=vB′=v==1 m/s,碰撞过程动量守恒,对A、B组成的系统,由动量守恒定律得:mAvA=(mA+mB)v,即:mA×4=(mA+mB)×1,解得mA:mB=1:3,故选C。
(2020·山西省山西实验中学高三月考)一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度 v=2 m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失,取重力加速度 g=10 m/s 2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( )
A.B.
C.D.
【参考答案】D
【详细解析】炮弹到达最高点时爆炸时,爆炸的内力远大于重力(外力),遵守动量守恒定律;当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片,两片炸弹都做平抛运动.根据平抛运动的基本公式即可解题.
规定向右为正,设弹丸的质量为4m,则甲的质量为3m,乙的质量为m,炮弹到达最高点时爆炸时,爆炸的内力远大于重力(外力),遵守动量守恒定律,则有,则,两块弹片都做平抛运动,高度一样,则运动时间相等,,水平方向做匀速运动,,则,结合图象可知,D的位移满足上述表达式,故D正确.
1.(2020·广东省高三二模)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)
A.30B.5.7×102
C.6.0×102D.6.3×102
【答案】A
【解析】
开始总动量为零,规定气体喷出的方向为正方向,根据动量守恒定律得,0=m1v1+p,解得火箭的动量,负号表示方向,故A正确,BCD错误;
【点睛】解决本题的关键掌握动量守恒定律的条件,以及知道在运用动量守恒定律时,速度必须相对于地面为参考系。
2.质量M=327 kg的小型火箭(含燃料)由静止发射,发射时共喷出质量m=27 kg的气体,设喷出的气体相对地面的速度均为v=l 000 m/s。忽略地球引力和空气阻力的影响,则气体全部喷出后,火箭的速度大小为
A.76 m/s B.82 m/s C.90 m/s D.99 m/s
【答案】C
【解析】由动量守恒定律得:(M–m)v′–mv=0,则火箭速度v′=mvM-m=27×1 000327-27m/s=90 m/s;故选C。
1.(2020·四川省高三三模)如图所示,A、B两物体质量分别为mA=5kg和mB=4kg,与水平地面之间的动摩擦因数分别为μA=0.4和μB=0.5,开始时两物体之间有一压缩的轻弹簧(不拴接),并用细线将两物体拴接在一起放在水平地面上.现将细线剪断,则两物体将被弹簧弹开,最后两物体都停在水平地面上。下列判断正确的是( )
A.在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,两物体组成的系统动量不守恒
B.在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,整个系统的机械能守恒
C.在两物体被弹开的过程中,A、B两物体的机械能一直增大
D.两物体一定同时停在地面上
2.(2020·四川省泸县第一中学高二期中)如图所示,一枚手榴弹开始时在空中竖直下落,到某位置时爆炸成沿水平方向运动的a、b两块,已知两块同时落地,其中a落地时飞行的水平距离OA大于b落地时飞行的水平距离OB,下列说法中正确的是
A.爆炸瞬间a、b两块的速度变化量大小相等
B.a、b两块落地时的速度大小相等
C.爆炸瞬间a、b两块的动量变化量大小相等
D.爆炸瞬间a、b两块的动能变化量相等
3.(2020·西藏自治区山南二中高二月考)如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱。关于上述过程,下列说法中正确的是( )
A.男孩和木箱组成的系统动量守恒
B.小车与木箱组成的系统动量守恒
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量不同
4.(2020·宜宾市叙州区第二中学校高三其他)如图所示,一质量M=2.0kg的长木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m=1.0kg的小物块A。给A和B以大小均为3.0m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B板。下列说法正确的是( )
A.A,B共速时的速度大小为1m/s
B.在小物块A做加速运动的时间内,木板B速度大小可能是2m/s
C.从A开始运动到A,B共速的过程中,木板B对小物块A的水平冲量大小为2N·s
D.从A开始运动到A,B共速的过程中,小物块A对木板B的水平冲量方向向左
5.(2020·天津实验中学高三月考)如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h="0.3" m(h小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m1="30" kg,冰块的质量为m2="10" kg,小孩与滑板始终无相对运动.取重力加速度的大小g="10" m/s2.
(i)求斜面体的质量;
(ii)通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩?
6.(2020·山东省高三三模)如图,长度L=4.5m的水平桌面左右两端各静置大小相同的小球a、b,在桌面右下方适当位置放置倾角θ=30°的斜面,小球b的质量为0.3kg小球a在恒定水平推力F作用下以a0=4m/s2的加速度向右运动,在小球a即将要与小球b碰撞时撤去推力F;两小球碰撞后,小球a的动能减少为原来的四分之一,且刚好能返回到桌面左端;小球b落到斜面上的P1点,与斜面碰撞后水平向右飞出,然后落到斜面上的P2点。已知小球与斜面碰撞前后速度与斜面的夹角相等,两球均可视为质点,两小球间碰撞以及小球b与斜面间的碰撞均为完全弹性碰撞,且碰撞时间极短,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)两小球碰撞后,小球a的速度大小;
(2)推力F的大小;
(3)小球b在斜面上的两个落点P1、P2间的距离。
7.(2020·辽宁省高三三模)如图所示,一长为的水平传送带,以的速率逆时针转动。把一质量为的物块A以速度大小推上传送带的右端,同时把另一质量为的物块B以速度大小推上传送带的左端。已知两个物块相撞后以相同的速度在传送带上运动,两个物块与传送带间的动摩擦因数均为,重力加速度,物块可视为质点且碰撞时间极短。求:
(1)经多长时间两个物块相撞;
(2)相撞后两个物块再经多长时间相对传送带静止;
(3)物块B与传送带因摩擦产生的热量。
8.(2020·北京高三三模)一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动.爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量,求
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;
(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度
9.【2019·湖南省怀化市高三模拟】(多选)如图所示,一平台到地面的高度为h=0.45 m,质量为M=0.3 kg的木块放在平台的右端,木块与不台间的动摩擦因数为=0.2。地面上有一质量为m=0.1 kg的玩具青蛙距不台右侧的水不距离为=1.2 m,旋紧发条后释放,让玩具青蛙斜向上跳起,当玩具青蛙到达木块的位置时速度恰好沿水不方向,玩具青蛙立即抱住木块并和木块一起滑行。巳知木块和玩具青蛙均可视为质点,玩具青蛙抱住木块过程时间极短,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,则下列说法正确的是
A.玩具青蛙在空中运动的时间为0.3 s
B.玩具青蛙在不台上运动的时间为2 s
C.玩具青蛙起跳时的速度大小为3 m/s
D.木块开始滑动时的速度大小为1 m/s
10.【2019·山东省济南市高三第三次模拟】(多选)竖直放置的轻弹簧下端固定在地上,上端与质量为m的钢板连接,钢板处于静止状态。一个质量也为m的物块从钢板正上方h处的P点自由落下,打在钢板上并与钢板一起向下运动x0后到达最低点Q。下列说法正确的是
A.物块与钢板碰后的速度为
B.物块与钢板碰后的速度为
C.从P到Q的过程中,弹性势能的增加量为
D.从P到Q的过程中,弹性势能的增加量为mg(2x0+h)
11.【2019·黑龙江学与考联盟二模】如图所示,半径为R=0.18 m的光滑半圆环轨道CD固定在竖直平面内,轨道与一水平面平滑连接。物块B静止放置在水平面上且其右侧光滑,物块A与物块B左侧水平面的动摩擦因数为μ=0.25。物块A、B均可视为质点,质量均为m=0.10 kg。现物块A以初速度大小v0从粗糙水平面的左端开始做直线运动,经距离l=1.4 m后与物块B发生弹性碰撞,碰撞后物块B恰好能到达半圆环轨道的最高点D,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)在C点,物块B对轨道的压力大小;
(2)物块A的初速度大小v0。
1.【2019·江苏卷】质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v,此时滑板的速度大小为_________。
A. B. C. D.
2.【2017·新课标全国Ⅰ卷】将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)
A.30 B.5.7×102
C.6.0×102 D.6.3×102
3.【2018·新课标全国ⅠⅠ卷】汽车A在水平冰雪路面上行驶,驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5 m,A车向前滑动了2.0 m,已知A和B的质量分别为2.0×103kg和1.5×103kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小g=10m/s2.求
(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小;
(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。
4.【2017·江苏卷】甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1 m/s,甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1 m/s和2 m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。
5.【2019·新课标全国Ⅲ卷】静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为mA=l.0 kg,mB=4.0 kg;两者之间有一被压缩的微型弹簧,A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0 m,如图所示。某时刻,将压缩的微型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek=10.0 J。释放后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为u=0.20。重力加速度取g=10 m/s²。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小;
(2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距离是多少?
(3)A和B都停止后,A与B之间的距离是多少?
1.D【解析】A.在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,A物体所受的滑动摩擦力方向水平向右,大小为
B物体所受的滑动摩擦力方向水平向左,大小为
两物体组成的系统所受合外力为零,因此动量守恒,A错误;
B.在弹簧弹开两物体以及脱离弹簧后两物体的运动过程中,整个系统克服摩擦力做功,机械能减小,B错误;
C.在两物体被弹开的过程中,弹簧的弹力先大于摩擦力,后小于摩擦力,故物体的机械能先增大后减小,C错误;
D.弹簧对两物体的弹力大小相等,且两个物体同时离开弹簧,因此弹簧对两个物体的冲量大小相等为I,设物体A、B停止的时间为、 ,根据动量定理,,由于,因此,D正确。
2.C【解析】由题意知,爆炸后两块同时落地,说明爆炸瞬间两块在竖直方向的速度没有发生变化,故爆炸是在水平方向上发生的.因OA大于OB,所以爆炸瞬间a获得的水平速度较大,因而落地时也是a的速度较大,A、B错误;因水平方向的初动量为零,且水平方向动量守恒,所以爆炸后a、b两块的水平方向动量应等值、反向,C正确;结合爆炸后两块的速度和动量可知,a块的质量较小,根据动量和动能的关系可知,a块的动能变化较大,D错误.
故选C
3.CD【解析】A.在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中,男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;
B.小车与木箱组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒。故B错误;
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,故C正确;
D.木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等,方向相反,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量不相同,故D正确。
4.AD【解析】A始终没有滑离B,则A先向左做匀减速,后反向做匀加速,B始终向右做匀减速,最终二者达到共同速度;小物块A和长木板B组成的系统动量守恒。
A、设水平向右为正方向,根据动量守恒定律得:,解得,A正确;
B、设水平向右为正方向,在小物块向左减速到速度为零时,设长木板速度大小为,根据动量守恒定律:,解得:,所以当小物块反向加速的过程中,木板继续减速,木板的速度必然小于1.5m/s,所以B错误;
C、设水平向右为正方向,根据动量定理,AB两物体相互作用的过程中,木板B对小物块A的平均冲量大小为,故C错误;
D、设水平向右为正方向,根据动量定理,A对B的水平冲量,负号代表与正方向相反,即向左。故D正确。
故本题选AD。
【点睛】
分析清楚运动过程,应用动量守恒定律即可正确解题是关键。
5.i)20 kg (ii)不能
【解析】试题分析:①设斜面质量为M,冰块和斜面的系统,水平方向动量守恒:
系统机械能守恒:
解得:
②人推冰块的过程:,得(向右)
冰块与斜面的系统:
解得:(向右)
因,且冰块处于小孩的后方,则冰块不能追上小孩.
考点:动量守恒定律、机械能守恒定律.
6.(1);(2);(3)
【解析】(1)设小球a的质量为,小球b的质量为,碰撞前小球a的速度,碰撞后小球a的速度大小为,小球b的速度大小为,有
解得
根据
解得
(2)根据牛顿第二定律
碰撞过程
能量守恒
小球a返回过程
解得 ,
(3)如图所示,设小球b到达斜面上的 时的速度大小为, 、间距离为,由到的运动时间为t,由几何关系得
有题意可得
小球做平抛运动,
解得
7.(1)1s(2)(3)
【解析】(1)由题意知物块A随传送带一起做匀速直线运动,设物块B做加速度大小为的匀减速直线运动,则由牛顿第二定律有
设经时间两个物块相撞,则有
解得或者(舍去)
(2)规定向右为正方向,两个物块相撞后瞬间的速度为,则有
以两个物块为系统,经时间两个物块相对传送带静止,由动量定理得
解得。
(3)设物块B在与物块A相撞之前与传送带因摩擦产生的热量为,由能量守恒定律有
设碰撞之后物块B与传送带因摩擦产生的热量为,由能量守恒定律有
物块B与传送带因摩擦产生的热量,解得
8.(1) ;(2)
【解析】本题主要考查机械能、匀变速直线运动规律、动量守恒定律、能量守恒定律及其相关的知识点,意在考查考生灵活运用相关知识解决实际问题的的能力.
(1)设烟花弹上升的初速度为,由题给条件有
①
设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为,由运动学公式有
②
联立①②式得
③
(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为,由机械能守恒定律有
④
火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间其速度分别为和.由题给条件和动量守恒定律有
⑤
⑥
由⑥式知,烟花弹两部分的速度方向相反,向上运动部分做竖直上抛运动.设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为,由机械能守恒定律有
⑦
联立④⑤⑥⑦式得,烟花弹上部分距地面的最大高度为
⑧
9.AD【解析】由得玩具青蛙在空中运动的时间为,A项正确;玩具青蛙离开地面时的水平速度和竖直速度分别为,,玩具青蛙起跳时的速度大小为,C项错误;由动量守恒定律得,解得木块开始滑动时的速度大小为,D项正确;由动量定理得:,解得玩具青蛙在平台上运动的时间为,B项错误。
10.BC【解析】物体下落h,由机械能守恒:mgh=mv12;物体与钢板碰撞,则动量守恒:,解得,选项A错误,B正确;从碰撞到Q点,由能量关系可知:,则弹性势能的增加量为,选项C正确,D错误。
11.【答案】(1)16 N (2)4.0 m/s
【解析】(1)由题意知物块B能恰好到达半圆环轨道的最高点D,根据牛顿第二定律和机械能守恒定律有
解得
在C点,轨道对物块B的支持力
解得
根据牛顿第三定律得物块B对轨道的压力大小
(2)设与物块B发生弹性碰撞前,物块A的速度大小为v,碰后物块A、B的速度分别为vA、vB
由动量守恒定律和机械能守恒有
其中vB=vC=3 m/s
解得,
由动能定理,有
解得物块A的初速度大小=4.0 m/s
1.B【解析】设滑板的速度为,小孩和滑板动量守恒得:,解得:,故B正确。
2.A【解析】设火箭的质量(不含燃气)为m1,燃气的质量为m2,根据动量守恒,m1v1=m2v2,解得火箭的动量为:p=m1v1=m2v2=30 ,所以A正确,BCD错误。
【点睛】本题主要考查动量即反冲类动量守恒问题,只要注意动量的矢量性即可,比较简单。
3.【答案】(1)vB'=3.0 m/s (2)vA=4.3 m/s
【解析】两车碰撞过程动量守恒,碰后两车在摩擦力的作用下做匀减速运动,利用运动学公式可以求得碰后的速度,然后在计算碰前A车的速度。
(1)设B车质量为mB,碰后加速度大小为aB,根据牛顿第二定律有
μmBg=mBaB ①
式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数。
设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB',碰撞后滑行的距离为sB。由运动学公式有
vB'2=2aBsB ②
联立①②式并利用题给数据得
vB'=3.0 m/s ③
(2)设A车的质量为mA,碰后加速度大小为aA。根据牛顿第二定律有
μmAg=mAaA ④
设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA',碰撞后滑行的距离为sA。由运动学公式有
vA'2=2aAsA ⑤
设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA,两车在碰撞过程中动量守恒,有
mAvA=mAvA'+mBvB' ⑥
联立③④⑤⑥式并利用题给数据得
vA=4.3 m/s
4.【答案】3:2
【解析】由动量守恒定律得,解得,代入数据得。
5.【答案】(1)vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s (2)B 0.50 m (3)0.91 m
【解析】(1)设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB,以向右为正,由动量守恒定律和题给条件有
0=mAvA–mBvB①
②
联立①②式并代入题给数据得
vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s③
(2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等,因而两者滑动时加速度大小相等,设为a。假设A和B发生碰撞前,已经有一个物块停止,此物块应为弹簧释放后速度较小的B。设从弹簧释放到B停止所需时间为t,B向左运动的路程为sB。,则有
④
⑤
⑥
在时间t内,A可能与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不改变A的速度大小,所以无论此碰撞是否发生,A在时间t内的路程sA都可表示为
sA=vAt–⑦
联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
sA=1.75 m,sB=0.25 m⑧
这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞,但没有与B发生碰撞,此时A位于出发点右边0.25 m处。B位于出发点左边0.25 m处,两物块之间的距离s为
s=0.25 m+0.25 m=0.50 m⑨
(3)t时刻后A将继续向左运动,假设它能与静止的B碰撞,碰撞时速度的大小为vA′,由动能定理有
⑩
联立③⑧⑩式并代入题给数据得
⑪
故A与B将发生碰撞。设碰撞后A、B的速度分别为vA′′和vB′′,由动量守恒定律与机械能守恒定律有
⑫
⑬
联立⑪⑫⑬式并代入题给数据得
⑭
这表明碰撞后A将向右运动,B继续向左运动。设碰撞后A向右运动距离为sA′时停止,B向左运动距离为sB′时停止,由运动学公式
⑮
由④⑭⑮式及题给数据得
⑯
sA′小于碰撞处到墙壁的距离。由上式可得两物块停止后的距离
⑰
内容
要求
要点解读
动量守恒定律及其应用
Ⅱ
只限于一维。以生活实例为命题背景,考查动量守恒定律在生活中的应用,复习时应侧重本知识和其他知识的综合应用,如与动力学、功和能、电磁学等知识综合考查。题型既有选择题,也有计算题,难度中等或中等偏上。
弹性碰撞和非弹性碰撞
Ⅰ
只限于一维。要知道碰撞的特点,能区分弹性碰撞,非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
种类
遵从的规律
弹性碰撞
动量守恒,机械能守恒
非弹性碰撞
动量守恒,机械能有损失
完全非弹性碰撞
动量守恒,机械能损失最大
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