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最新高考物理动量守恒定律及其解题技巧及练习题( 含答案 )一、高考物理精讲专题动量守恒定律1 运载火箭是人类进行太空探索的重要工具,一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性,模型甲内部装有m=100g 的压缩气体,总质量为M=l kg,点火后全部压缩气体以vo =570 m/s 的速度从底部喷口在极短的时间内竖直向下喷出;模型乙分为两级,每级内部各装有m的压缩气体,每级总2质量均为 M ,点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度vo 从底部喷口在极短时间2内竖直向下喷出,喷出后经过2s 时第一级脱离,同时第二级内全部压缩气体仍以速度vo从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计, g 取 10 m s2,求两种模型上升的最大高度之差。【答案】 116.54m【解析】对模型甲:0Mm v甲mv0v甲21085h甲 =9m 200.56 m2g对模型乙第一级喷气:0Mmv乙1m v022解得: v乙130 ms2s 末: v乙1=v乙1gt10 msh乙1 = v乙21v 乙2140m2 g对模型乙第一级喷气:M v乙1 =( Mm )v乙2m v02222解得: v乙2670 m=9sh乙 2 = v乙2222445 m277.10 m2g81可得:hh乙1 +h乙 2h甲 = 9440 m116.54m 。812 如图所示,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b,小车质量M=3kg, AO 部分粗糙且长L=2m,动摩擦因数=0.3, OB 部分光滑另一小物块a放在车的最左端,和车一起以 v0=4m/s 的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连已知车 OB 部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内 a、 b 两物块视为质点质量均为 m=1kg,碰撞时间极短且不粘连,碰后一起向右运动(取 g=10m/s2)求:(1)物块 a 与 b 碰后的速度大小;(2)当物块 a 相对小车静止时小车右端B 到挡板的距离;(3)当物块 a 相对小车静止时在小车上的位置到O 点的距离【答案】 (1)1m/s (2)(3) x=0.125m【解析】试题分析:(1)对物块 a,由动能定理得:代入数据解得a 与 b 碰前速度:;a、 b 碰撞过程系统动量守恒,以a 的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:;(2)当弹簧恢复到原长时两物块分离,a 以在小车上向左滑动,当与车同速时,以向左为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:,对小车,由动能定理得:,代入数据解得,同速时车B 端距挡板的距离:;(3)由能量守恒得:,解得滑块a 与车相对静止时与O 点距离:;考点:动量守恒定律、动能定理。【名师点睛】本题考查了求速度、距离问题,分析清楚运动过程、应用动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律即可正确解题。3如图所示,质量分别为m1 和 m2 的两个小球在光滑水平面上分别以速度v1 、 v2 同向运动,并发生对心碰撞,碰后m2 被右侧墙壁原速弹回,又与m1 碰撞,再一次碰撞后两球都静止求第一次碰后 m1 球速度的大小 .【答案】【解析】设两个小球第一次碰后m1和 m2 速度的大小分别为和,由动量守恒定律得:( 4 分)两个小球再一次碰撞,(4 分)得:( 4分)本题考查碰撞过程中动量守恒的应用,设小球碰撞后的速度,找到初末状态根据动量守恒的公式列式可得4牛顿的自然哲学的数学原理中记载,A、 B 两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516分离速度是指碰撞后 B 对 A 的速度,接近速度是指碰撞前A 对 B 的速度若上述过程是质量为2m 的玻璃球 A 以速度 v0 碰撞质量为 m的静止玻璃球B,且为对心碰撞,求碰撞后A、B 的速度大小【答案】v0v0【解析】设 A、B 球碰撞后速度分别为v1和 v2由动量守恒定律得2mv 0 2mv1 mv2且由题意知解得 v1v0, v2v0视频5用放射源钋的 射线轰击铍时,能发射出一种穿透力极强的中性射线,这就是所谓铍“辐射 ” 1932 年,查德威克用铍 “辐射 ”分别照射(轰击)氢和氨(它们可视为处于静止状态)测得照射后沿铍“辐射 ”方向高速运动的氨核和氦核的质量之比为7: 0查德威克假设铍 “辐射 ”是由一种质量不为零的中性粒子构成的,从而通过上述实验在历史上首次发现了中子假设铍 “辐射 ”中的中性粒子与氢或氦发生弹性正碰,试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍 “辐射 ”的中性粒子的质量(质量用原子质量单位 u 表示, 1u 等于 1 个 12【答案】 m 1.2u【解析】设构成铍 “副射 ”的中性粒子的质量和速度分别为m 和 v,氢核的质量为mH构成铍 “辐射 ”g=10 m s2)求:的中性粒子与氢核发生弹性正碰,碰后两粒子的速度分别为v和 vH由动量守恒与能量守恒定律得mv mv mHvH1 mv2 1 mv2 12222mHvH解得2mvvHmmH同理,对于质量为mN 的氮核,其碰后速度为2mvVN mmN 由式可得mN vN mH vH mvH vN 根据题意可知vH7.0v N将上式与题给数据代入 式得m 1.2u6 如图所示,木块m2 静止在高 h=0 45 m 的水平桌面的最右端,木块m1静止在距 m2左侧 s0=6 25 m 处现木块m1 在水平拉力 F 作用下由静止开始沿水平桌面向右运动,与m 2碰前瞬间撤去 F, m 和 m 发生弹性正碰碰后m 落在水平地面上,落点距桌面右端水平122距离 s=l 2 m已知 m=0 2 kg , m =0 3 kg , m 与桌面的动摩擦因素为0 2(两个121木块都可以视为质点,( 1)碰后瞬间 m2 的速度是多少?( 2) m1 碰撞前后的速度分别是多少?( 3)水平拉力 F 的大小?【答案】( 1) 4m/s( 2) 5m/s ; -1m/s( 3) 0 8N【解析】试题分析:( 1) m2 做平抛运动,则:h= 1 gt 2;2s=v2t ;解得 v2=4m/s(2)碰撞过程动量和能量守恒:m1v=m1v1+m2v21 m1v2= 1 m1v12+ 1 m2v22222代入数据解得:v=5m/sv1=-1m/s( 3) m1 碰前 :v 2=2asFm1 gm1a代入数据解得:F=0 8N考点:动量守恒定律;能量守恒定律;牛顿第二定律的应用【名师点睛】此题关键是搞清两个物体的运动特征 , 分清物理过程;用动量守恒定律和能量守恒定律结合牛顿定律列出方程求解7 如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2 倍,重物与木板间的动摩擦因数为使.木板与重物以共同的速度v0 向右运动,某时刻木板与墙发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后木板以原速率反弹.设木板足够长,重物始终在木板上.重力加速度为g.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.【答案】 t4v03 g【解析】解:木板第一次与墙碰撞后,向左匀减速直线运动,直到静止,再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度,再往后是匀速直线运动,直到第二次撞墙木板第一次与墙碰撞后,重物与木板相互作用直到有共同速度v,动量守恒,有:2mv0 mv0=(2m+m ) v,解得: v=木板在第一个过程中,用动量定理,有:mv m( v0) =2mgt 1用动能定理,有:= 2mgs木板在第二个过程中,匀速直线运动,有:s=vt2木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t 1+t2=+=答:木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间为【点评】本题是一道考查动量守恒和匀变速直线运动规律的过程复杂的好题,正确分析出运动规律是关键8 如图所示,质量为mA=3kg 的小车 A 以 v0=4m/s 的速度沿光滑水平面匀速运动,小车左端固定的支架通过不可伸长的轻绳悬挂质量为mB=1kg 的小球 B(可看作质点),小球距离车面 h=0.8m 某一时刻,小车与静止在光滑水平面上的质量为mC=1kg 的物块 C 发生碰撞并粘连在一起
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