高考物理一轮总复习专题训练 动量守恒定律及其应用（含解析）.doc

第1讲 动量守恒定律及其应用1图113图113为一空间探测器的示意图，p1、p2、p3、p4是四个喷气发动机，p1、p3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，p2、p4的连线与y轴平行每台发动机喷气时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动开始时，探测器相对于坐标系以恒定的速率v0沿正x方向平动先开动p1，使p1在极短的时间内一次性喷出质量为m的气体，气体喷出时相对于坐标系的速度大小为v.然后开动p2，使p2在极短的时间内一次性喷出质量为m的气体，气体喷出时相对坐标系的速度大小为v.此时探测器的速度大小为2v0，且方向沿正y方向假设探测器的总质量为m(包括气体的质量)，求每次喷出气体的质量m与探测器总质量m的比值和每次喷出气体的速度v与v0的比值解析：探测器第一次喷出气体时，沿x方向动量守恒，且探测器速度变为零即mv0mv第二次喷出气体时，沿y方向动量守恒：0(m2m)2v0mv解得：，.答案：42. 图114如图114所示，一轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端系有一静止在光滑水平面上的物体b.有一质量与b相同的物体a从高h处由静止开始沿光滑的曲面滑下，与b发生碰撞一起将弹簧压缩后，a与b重新分开，a又沿曲面上升，求能达到的最大高度解析：a从h高处滑下与b碰前的速度v0，与b发生完全非弹性碰撞，有2mvmv0，得v ，a和b一起压缩弹簧，机械能守恒，回到碰撞点时的速度仍然为v，分离后a以速度v滑上光滑斜面，由mghmv2，则h.答案：3图115在光滑的水平面上，质量为m1的小球a以速率v0向右运动在小球a的前方o点有一质量为m2的小球b处于静止状态，如图115所示小球a与小球b发生正碰后小球a、b均向右运动小球b被在q点处的墙壁弹回后与小球a在p点相遇，pq1.5po.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1/m2.解析：设碰撞后小球a和b的速度分别为v1和v2，在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后动能相等，则有m1v0m1v1m2v2m1vm1vm2v利用4，可解出2答案：2 4图116如图116所示，甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理冲撞，已知甲运动员的质量为60 kg，乙运动员的质量为70 kg，接触前两运动员速度大小均为5 m/s，冲撞结果，甲被撞回，速度大小为2 m/s，如果接触时间为0.2 s，问：(1)冲撞时两运动员的相互作用力多大？(2)撞后乙的速度大小是多少？方向又如何？解析：(1)取甲碰前的速度方向为正方向，对甲运用动量定理，有：ftm甲v甲m甲v甲代入数据得f2 100 n.(2)取甲碰前的速度方向为正方向，对系统运用动量守恒定律，有：m甲v甲m乙v乙m甲v甲m乙v乙代入数据得v乙1 m/s方向与甲碰前速度方向相同答案：(1)2 100 n(2)1 m/s与甲碰前同向5图117用轻弹簧相连的质量均为2 kg的a、b两物块都以v6 m/s的速度在光滑的水平面上运动，弹簧处于原长，质量为4 kg的物块c在前方静止，如图117所示b与c碰后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：(1)当弹簧的弹性势能最大时，物块c的速度是多大？(2)弹性势能的最大值是多少？(3)a的速度可能向左吗？为什么？解析：(1)当a、b、c三个物块同速时，弹性势能最大，由动量守恒定律有：(mamb)v(mambmc)v1，解得v13 m/s.(2)当b跟c碰时，弹簧不会突然发生形变，a的运动不受影响，以b和c为系统，设b、c粘在一起时的速度为v，则有mbv(mbmc)vb、c粘在一起后，以a、b、c为系统，机械能守恒，有mav2(mbmc)v2(mambmc)vepm解得epm12 j.(3)由于a、b、c系统的总动量守恒(总动量p24 kgm/s)，假若a的速度向左，那么b、c的速度向右且一定大于4 m/s，b、c具有的动能ek(mbmc)v48 j，而系统在b、c粘在一起后的总能量为48 j，由于不会出现能量增加的情况，所以不会出现a的速度向左答案：(1)3 m/s(2)12 j(3)不会6图118 如图118所示，小球a从半径为r0.8 m的1/4光滑圆弧轨道的上端点以v03 m/s的初速度开始滑下，到达光滑水平面上以后，与静止于该水平面上的钢块b发生碰撞，碰撞后小球a被反向弹回，沿原路进入轨道运动恰能上升到它下滑时的出发点(此时速度为零)设a、b碰撞机械能不损失，g取10 m/s2，求：(1)小球a刚滑上水平面的速度(2)a和b的质量之比解析：(1)设小球a刚滑上水平面的速度为va，应用机械能守恒可得：mvmgrmvva5 m/s.(2)设a、b相碰后的速度大小分别为va、vb，