高中物理高考 考点30 动量守恒定律-备战2022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2022年高考物理考点一遍过,共19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。
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。
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
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
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。
(多选)某一物体从高h处自由下落,与地面碰撞后又跳起高h′,不计其他星球对地球的作用,以地球和物体作为一个系统,下列说法正确的是
A.在物体下落过程中,系统动量不守恒
B.在物体与地面碰撞过程中系统动量守恒
C.在物体上升过程中系统动量守恒
D.上述全过程中系统动量都守恒
【参考答案】BCD
【详细解析】将地球和物体作为一个系统,在这三个过程(物体下落过程,物体和地球碰撞过程,物体上升过程)中都只有系统的内力作用,一对引力和一对碰撞的弹力,没有外力作用,系统的动量在全过程守恒,故A错误,BCD均正确。
【名师点睛】本题考查了判断动量是否守恒分三种情况:一种是准确的守恒,系统的外力之和为零;第二种是近似守恒,内力远远大于外力,外力可忽略;第三种是某一方向守恒,在一个方向上满足外力之和为零。
1.【2019·黑龙江学与考联盟一模】(多选)如图所示,质量为5 kg的小车静置在光滑水平的冰面上,质量为45 kg的男孩站在小车上。男孩以10 m/s的速度水平向右抛出一质量为1 kg的物块,已知男孩与小车一直保持相对静止。下列说法中正确的是
A.男孩和物块组成的系统动量守恒
B.男孩的动量变化量大小为10 kg·m/s
C.抛出物块后男孩的速度大小为0.2 m/s
D.物块动量的增量与男孩、小车总动量的增量大小相同
【答案】CD
【解析】在相互作用过程中,男孩与物块、男孩与小车之间都有水平方向的作用力,所以男孩与物块组成的系统动量不守恒,而男孩、物块和小车三者组成的系统动量守恒,选项A错误,D正确。根据系统的动量守恒,,所以抛出物块后男孩的速度为0.2 m/s,其动量变化量大小为9 kg·m/s,选项B错误,选项C正确。
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。
【2019·全国高三专题练习】如图所示,甲图表示在光滑水平台上,物体A以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车B上,B车与水平面间的摩擦不计,乙图为物体A与小车B的v-t图像,重力加速度为g,v0、v、t1为已知量,则下列物理量,不能求得的是( )
A.小车上表面最小长度
B.物体A与小车B的质量之比
C.物体A与小车B的上表面间的动摩擦因数
D.小车B获得的动能
【参考答案】D
【详细解析】由图像可以知道,A、B最终以共同速度v匀速运动,上表面最小的长度L等于A、B之间的相对位移,即,故A正确;由动量守恒定律得mAv0=(mA+mB)v,得出,故可以确定物体A与小车B的质量之比,故B正确;根据能量守恒定律得,根据A、B选项中求得的关系,可以解出动摩擦因数,故C正确;因为小车B的质量未知,故不能确定小车B获得的动能,故D错误。
1.【2019·江西玉山一中高二期中】如图所示,质量为m的人站在质量为M的车的一端,相对于地面静止.若车与地面间的摩擦可以不计,在人由一端走到另一端的过程中( )
A.人在车上行走时,车可以相对地面静止
B.车的运动方向与人的运动方向相反
C.人运动得越快,车运动得越慢
D.车的运动方向可以与人的运动方向相同
【答案】B
【解析】对于人和车组成的系统,所受的合外力为零,系统的动量守恒,根据动量守恒定律得:,得:可见,人由一端走到另一端的过程中,车的速度方向与人的速度方向相反,而且车的速度大小与人的速度大小成正比,人快车也快;人在车上行走时,,故B正确。
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。
【2019·吉林省实验高一期末】(多选)如图所示为两物体A、B在没有其他外力作用时相互作用前后的速度—时间(v-t)图像,则由图像可知( )
A.A、B作用前后总动量不守恒
B.一定是A物体追及B物体发生碰撞
C.A、B的质量之比为5∶3
D.该碰撞是弹性碰撞
【参考答案】BCD
【详细解析】由题意可知,物体A、B组成的系统不受外力作用,则系统动量守恒,故A错误;因为初状态,A的速度大于B的速度,末状态,A的速度小于B的速度,而物体A、B组成的系统不受外力作用,所以一定是A物体追及B物体发生碰撞,故B正确;由动量守恒定律得:,解得,故C正确;碰前的机械能;碰后的机械能,碰前的机械能等于碰后机械能,所以是该碰撞是弹性碰撞,故D正确。
1.【2019·北京四中高一期末】小球A沿着光滑的水平面以速度v0(方向向右)与静止的小球B发生弹性正碰。若mA:mB=1:2,则碰撞后( )
A.A球的速度大小为v0,方向水平向左
B.A球的速度大小为v0,方向水平向右
C.B球的速度大小为v0,方向水平向左
D.B球的速度大小为v0,方向水平向右
【答案】A
【解析】以向右为正方向,A和B的碰撞满足动量守恒,有:①,A和B发生弹性碰撞,系统的机械能守恒,有:②代入质量关系mA:mB=1:2,可得:(负号表示方向向左),,A球的速度大小为v0,方向水平向左,B球的速度大小为,方向水平向右,故只有A正确。
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.1:2 C.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。
【2019·重庆一中高一期末】(多选)在某次演练中,一颗炮弹在向上飞行过程中爆炸,如图所示。爆炸后,炮弹恰 好分成质量相等的两部分。若炮弹重力远小于爆炸内力,则关于爆炸后两部分的运动轨迹可能正确的是
A. B. C. D.
【参考答案】BD
【详细解析】炮弹爆炸时,内力远大于外力,系统的动量守恒。A图,该图水平方向满足动量守恒,但竖直方向不满足动量,故A不可能;B图,水平方向和竖直方向都满足动量守恒,故B是可能的;C图,水平方向满足动量守恒,但竖直方向不满足动量,故C不可能;D图,竖直方向和水平方向都满足动量守恒,故D项是可能的。
1.【2019·四川高一期末】将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由动量守恒定律得:,解得:,故B正确。
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′===90 m/s;故选C。
1.【2019·北京师大附中高一期末】光滑水平面上有一静止的木块,一颗子弹以某一水平速度击中木块后没有射出,对于这个过程,下列分析正确的是( )
A.子弹与木块组成的系统动量守恒,机械能也守恒
B.子弹与木块组成的系统动量不守恒,机械能也不守恒
C.子弹与木块组成的系统动量守恒,机械能不守恒
D.子弹与木块组成的系统动量不守恒,机械能守恒
2.【2019·北京四中高一期末】在列车编组站里,一辆质量为M的货车在平直轨道上以v=3m/s的速度运动,碰上一辆m的静止的货车,它们碰撞后结合在一起继续运动。若M=2m,则碰后它们的速度为( )
A.3m/s B.2m/s C.1m/s D.0.5m/s
3.【2019·黑龙江学与考联盟五模】如图所示,物块B质量为1 kg,与质量为3 kg且静止在水平粗糙地面上的物块A发生弹性正碰。碰撞前,B的速度大小为3 m/s。已知A、B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,则碰后A在水平面上滑行的时间是
A.0.75 s B.0.50 s C.0.35 s D.0.15 s
4.【2019·山西太行中学高二期末】一弹簧枪对准以6 m/s的速度沿光沿桌面迎面滑来的木块发射一颗铅弹,射出速度为10m/s,铅弹射入木块后未穿出,木块继续向前运动,速度变为5 m/s。如果想让木块停止运动,并假定铅弹射入木块后都不会穿出,则应再向木块迎面射入的铅弹数为
A.5颗 B.6颗 C.7颗 D.8颗
5.【2019·广东佛山一中高二期末】(多选)如图所示,质量为m,半径为r的小球,放在内半径为R,质量为M=5m的大空心球内,大球开始静止在光滑水平面上,当小球由图中位置无初速释放沿内壁滚到最低点时,下列说法中正确的是( )
A.M与m系统动量守恒
B.M与m系统动量不守恒
C.M的对地位移大小为
D.m的对地位移大小为
6.(多选)如图所示,A、B两物体的质量mA>mB,中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧,放在平板小车C上后,A、B、C均处于静止状态。若地面光滑,则在细绳被剪断后,A、B从C上未滑离之前,A、B在C上向相反方向滑动过程中
A.若A、B与C之间的摩擦力大小相同,则A、B组成的系统动量守恒,A、B、C组成的系统动量也守恒
B.若A、B与C之间的摩擦力大小不相同,则A、B组成的系统动量不守恒,A、B、C组成的系统动量也不守恒
C.若A、B和C之间的摩擦力大小不相同,则A、B组成的系统动量不守恒,但A、B、C组成的系统动量守恒
D.以上说法均不对
7.(多选)如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接并静止在光滑的水平地面上。现使A以3 m/s的速度向B运动压缩弹簧,速度图象如图乙,则有
A.在t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s,且弹簧都是处于压缩状态
B.从t3到t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长
C.两物体的质量之比为m1∶m2=1∶2
D.在t2时刻A与B的动能之比Ek1∶Ek2=1∶8
8.【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
9.【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)
10.【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kg和kg,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.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.C 【解析】子弹与木块组成的系统,水平方向受合外力为零,则系统的动量守恒;但是子弹射入木块的过程中要损失机械能,则系统的机械能减小,选项C正确。
2.B 【解析】两货车碰撞过程中系统内力远远大于系统的外力,系统的动量守恒,以碰撞前M的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,解得:,故B正确。
3.A 【解析】设物块A、B的质量分别为m1、m2 ,两物块发生的是弹性正碰,碰后A、B的速度分别为vA、vB,则由动量守恒定律有m2v=m1vA+m2vB ,由机械能守恒有,设碰后A滑行的时间为t,则μm1gt=m1vA,联立并解得t=0.75 s。A正确。
4.D 【解析】以木块的初速度方向为正方向,设第一颗铅弹打入后,设铅弹和木块的共同速度为v1, 即,解得:,设要使木块停下来或反向运动,总共至少打入n颗铅弹,以铅弹与木块组成的系统为研究对象,由动量定恒得:,则,即:n≥9,总共至少要打入9颗铅弹.即还需要再打入8个,故D正确,ABC错误。
5.BC 【解析】因为M与m系统在竖直方向合外力不为0,所以M与m系统动量不守恒,故B正确,A错误;因为M与m系统在水平方向合外力为0,所以M与m系统动量不守恒,但水平方向动量守恒,设大球M的水平位移大小为x,小球m滑到最低点所用的时间为t,发生的水平位移大小为R-r-x,取水平向左方向为正方向.由人船模型可知:,解得: M的对地位移大小为;m的对地位移大小为,故C正确,D错误。
6.AC 【解析】若A、B与C之间的摩擦力大小相同,在细绳被剪断后,弹簧释放的过程中,A、B所受的滑动摩擦力方向相反,则对于A、B组成的系统所受的合外力为零,动量守恒;对三个物体组成的系统,竖直方向上重力与支持力平衡,水平方向不受外力,合外力为零,所以A、B、C组成的系统动量也守恒,A正确;若A、B与C之间的摩擦力大小不相同,在细绳被剪断后,弹簧释放的过程中,A、B所受的滑动摩擦力方向相反,则对于A、B组成的系统所受的合外力不为零,动量不守恒;但对三个物体组成的系统,合外力为零,A、B、C组成的系统动量仍守恒,BD错误,C正确。
7.CD 【解析】由图可知t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s,且此时系统动能最小,根据系统机械能守恒可知,此时弹性势能最大,t1时刻弹簧处于压缩状态,而t3时刻处于伸长状态,故A错误。结合图象弄清两物块的运动过程,开始时m1逐渐减速,m2逐渐加速,弹簧被压缩,t1时刻二者速度相同,系统动能最小,势能最大,弹簧被压缩最厉害,然后弹簧逐渐恢复原长,m2依然加速,m1先减速为零,然后反向加速,t2时刻,弹簧恢复原长状态,由于此时两物块速度相反,因此弹簧的长度将逐渐增大,两物块均减速,在t3时刻,二物块速度相等,系统动能最小,弹簧最长,因此从t3到t4过程中弹簧由伸长状态恢复原长,故B错误。根据动量守恒定律,t=0时刻和t=t1时刻系统总动量相等,有:m1v1=(m1+m2)v2,其中:v1=3 m/s,v2=1 m/s,解得m1:m2=1:2,故C正确。在t2时刻A的速度为vA=–1 m/s,B的速度为vB=2 m/s,根据m1:m2=1:2,求出Ek1:Ek2=1:8,故D正确。
8.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。
9.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。
10.【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) (2)
【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
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,碰撞后滑行的距离为。由运动学公式有
②
联立①②式并利用题给数据得
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
④
设碰撞后瞬间A车速度的大小为,碰撞后滑行的距离为。由运动学公式有
⑤
设碰撞后瞬间A车速度的大小为,两车在碰撞过程中动量守恒,有
⑥
联立③④⑤⑥式并利用题给数据得
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
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