高考物理一轮复习 第六章 第2课 动量守恒定律的综合应用练习.doc

第2课动量守恒定律的综合应用 1特点：作用时间极短，内力(相互碰撞力)远大于外力，总动量守恒2分类：(1)弹性碰撞：既满足动量守恒，又满足机械能守恒碰撞中没有机械能损失(2)非弹性碰撞：碰撞后总机械能小于碰撞前总机械能，满足动量守恒碰撞中有机械能损失(3)完全非弹性碰撞：只满足动量守恒，不满足机械能守恒两物体碰后速度相等并粘在一起运动，系统机械能损失最多3分析角度：(1)动量角度：碰撞过程满足动量守恒(2)机械能角度：碰撞后总机械能小于或等于碰撞前总机械能(3)运动角度：关注碰撞前后的速度关系等1反冲现象：在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化，而其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象2应用：如火箭、喷气式飞机等就是利用了反冲运动的原理3特点：在反冲运动中，系统的动量是守恒的,1向空中发射一物体不计空气阻力，当物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂为a、b两块若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向，则(cd)ab的速度方向一定与原速度方向相反b从炸裂到落地这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大ca、b一定同时到达地面d炸裂的过程中，a、b的动量变化大小一定相等解析：根据动量守恒定律可知，a的速度大小、b的速度大小和方向都无法判断，a、b错误；但a、b都做平抛运动，竖直高度相同，所以a、b一定同时到达地面，c正确；根据动量定理可以判断，d也正确2如图所示，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体a相连，a放在光滑水平面上，有一质量与a相同的物体b，从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下，与a相碰后一起将弹簧压缩，弹簧复原过程中某时刻b与a分开且沿原曲面上升下列说法正确的是(bd)a弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghb弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为cb能达到的最大高度为db能达到的最大高度为解析：根据机械能守恒定律可得b刚到达水平地面的速度v0，根据动量守恒定律可得a与b碰撞后的速度为vv0，所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为epm2mv2mgh，即b正确；当弹簧再次恢复原长时，a与b将分开，b以v的速度沿斜面上滑，根据机械能守恒定律可得mghmv2，b能达到的最大高度为，即d正确3如图中滑块和小球的质量均为m，滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点o由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为l.开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住，在极短的时间内速度减为零，小球继续向左摆动，当轻绳与竖直方向的夹角60时小球达到最高点求：(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中，挡板阻力对滑块的冲量；(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中，绳的拉力对小球做功的大小解析：(1)对系统，设小球在最低点时速度大小为v1，此时滑块的速度大小为v2，滑块与挡板接触前由系统的机械能守恒定律得：mglmvmv，由系统的水平方向动量守恒定律得：mv1mv2，从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中，挡板阻力对滑块的冲量为：imv2，联立解得：im，方向向左(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中，设绳的拉力对小球做功的大小为w，对小球由动能定理，得：mglwmv，解得：wmgl.即绳的拉力对小球做负功，大小为mgl.答案：(1)m，方向向左(2)拉力做负功，大小为mgl课时作业一、单项选择题1如图所示，小车与木箱紧挨着静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(c)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、小车的总动量增量相同解析：男孩、小车和木箱三者组成的系统所受外力矢量和为零，动量守恒，木箱动量的增量与男孩、小车的总动量增量等大、反向，故只有选项c正确2为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了45 mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s，据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲叶后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1103 kg/m3)(a)a0.15 pa b0.54 pac1.5 pa d5.4 pa解析：设水杯底面积为s，1小时内下落的水总质量mhs，其动量变化量pmv，水对杯底的压力fps，对水由动量定理得psthvs，得p0.15 pa.正确选项为a.3现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么该碰撞是(a)a弹性碰撞 b非弹性碰撞c完全非弹性碰撞 d条件不足，无法确定解析：由动量守恒定律有：3mvmv0mv，得v2v.碰前总动能：ek3mv2mv22mv2，碰后总动能：ekmv22mv2，则ekek，选项a正确4甲物体在光滑水平面上运动的速度为v1，与静止的乙物体相碰，碰撞过程中无机械能损失，下列结论错误的是(d)a当乙的质量等于甲的质量时，碰撞后乙的速率是v1b当乙的质量远远小于甲的质量时，碰撞后乙的速率是2v1c当乙的质量远远大于甲的质量时，碰撞后甲的速率是v1d碰撞过程中甲对乙做的功大于乙的动能增量解析：由于碰撞过程中无机械能损失，故是弹性碰撞，根据动量守恒得m1v1m1v1m2v2，机械能守恒得m1vm1vm2v，解得两物体碰后的速度v1v1，v2v1.当m1m2时，v2v1，a正确；当m1m2时，v22v1，b正确；当m1m2时，v1v1，c正确；根据动能定理可知，d错误5a、b两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，ma1 kg，mb2 kg，va6 m/s，vb2 m/s.当a追上b并发生碰撞后，a、b两球速度的可能值是(b)ava5 m/s，vb2.5 m/sbva2 m/s，vb4 m/scva4 m/s，vb7 m/sdva7 m/s，vb1.5 m/s解析：虽然题给四个选项均满足动量守恒定律，但a、d两项中，碰后a的速度va大于b的速度vb，必然要发生第二次碰撞，不符合实际，即a、d项错误；c项中，两球碰后的总动能ek后mavmbv57 j，大于碰前的总动能ek前22 j，违背了能量守恒，选项c错误；而b项既符合实际情况，也不违背能量守恒，选项b正确 二、不定项选择题6两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动，互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是(abc)a互推后两同学总动量和之前总动量之和相等b互推后两同学动量大小相等，方向相反c分离时质量大的同学的速度小一些d互推过程中机械能守恒解析：对两同学所组成的系统，互推过程中，合外力为零，总动量守恒，故a正确；两同学动量的变化量大小相等，方向相反，故b、c正确；互推过程中机械能增大，故d错误7如图所示，在质量为m的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车(和单摆)以恒定的速度v0沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短在碰撞过程中，下列情况可能发生的是(cd)a小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足(mm0)v0(mm0)v1mv2b小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3满足(mm0)v0mv1mv2m0v3c摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足mv0mv1mv2d摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v，满足mv0(mm)v解析：由于小车与木块发生碰撞的时间极短，碰撞时仅小车与木块间发生相互作用，使小车与木块的动量、速度发生变化，而在这极短时间内，摆球和小车水平方向并没有通过绳发生相互作用，所以小车与木块碰后瞬时，小球仍保持原来的速度而未来得及变化仅小车与木块由于相互作用，各自动量发生改变，所以选项a、b是错误的取小车(不包括摆球)和木块作为系统，碰撞前后动量守恒，但小车与木块碰后可能分离，也可能结合在一起，所以选项c、d中两情况都可能发生8矩形滑块由不同材料的上、下两层黏合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射入滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，如图甲所示；若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图乙所示，上述两种情况相比较(ac)a子弹对滑块做功一样多b子弹对滑块做的功不一样多c系统产生的热量一样多d系统产生热量不一样多解析：两次都没射出，则子弹与木块最终共速，设为v共，由动量守恒定律可得mv(mm)v共，得v共v；子弹对滑块所做的功等于木块获得的动能，故a、c两项正确 9.(a)图所示光滑平台上，物体a以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车上，车与水平面间的动摩擦因数不计，(b)图为物体a与小车的vt图象(v0、v1及t1均为已知)，由此可算出(bc)a小车上表面长度b物体a与小车b的质量之比c物体a与小车b上表面间的动摩擦因数d小车b获得的动能解析：图中速度线与坐标轴包围的面积表示a相对于小车的位移，不一定为小车长度，选项a错误；设m、m分别表示物体a与小车b的质量，根据动量守恒定律：mv0mv1mv1，求出：， 选项b正确；物体a的vt图象中速度线斜率大小为：ag，求出，选项c正确；因b车质量大小未知，故无法计算b车的动能10如图所示，光滑的水平面上，质量为m1的小球以速度v与质量为m2的静止小球正碰，碰后两小球的速度大小都为v，方向相反，则两小球质量之比m1m2和碰撞前后动能变化量之比ek1ek2为(ad)am1m213 bm1m211cek1ek213 dek1ek211解析：由动量守恒可知，m1vm2vm1v解得m1m213，a项正确，b项错误ek1m1v2m1m1v2ek2m2m2v2所以ek1ek211，d项正确，c项错误 三、非选择题11如图所示，高h0.45 m的光滑水平桌面上有质量m 12 kg的物体，以水平速度v15 m/s向右运动，与静止的另一质量m21 kg的物体相碰若碰撞后m1仍向右运动，速度变为v13 m/s，求：(不计空气阻力，g10 m/s2)(1)m2落地时距桌边缘a点的水平距离；(2)m2落地时动量的大小解析：(1)m1与m2碰撞，动量守恒，有：m1v1m1v1m2v2，解得：v24 m/s.而m2做平抛运动，有：hgt2，xv2t；则m2落地时距桌边缘a点的水平距离x1.2 m.(2)对m2由机械能守恒得：m2ghm2v2m2v，解得m2落地时的速度大小为v5 m/s，动量大小为pm2v5 kgm/s.答案：(1)1.2 m(2)5 kgm/s12如图所示，光滑的水平面上有一个质量为m2m 的凸型滑块，它的左侧面与水平面相切，并且光滑，滑块的高度为h.质量为m的小球，以某一初速度在水平面上迎着光滑曲面冲向滑块试分析计算小球的初速度满足什么条件，小球才能越过滑块解析：设小球的初速度为v0，当小球滑到滑块最高点时，小球的速度为v1，滑块的速度为v2，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得：mv0mv1mv2，mvmvmvmgh，小球要越过滑块，应有v1v2，至少也要有v1v2，设v1v2v，上述两式变为：mv0(mm)v，mv(mm)v2mgh，解得v0，故小球的初速度必须大于.答案：小球的初速度必须大于13如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块a、b、c.b的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设a以速度v0朝b运动，压缩弹簧；当a、b速度相等时，b与c恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设b和c碰撞过程时间极短求从a开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，求：(1)整个系统损失的机械能；(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能解析：(1)从a压