高考物理总复习 高考热点探究6 碰撞与动量守恒预测演练（含解析）.doc

【全优课堂】2016高考物理总复习 高考热点探究6 碰撞与动量守恒预测演练1如图4所示，内壁光滑、半径为r的圆形轨道，固定在竖直平面内，质量为m1的小球静止在轨道最低点，另一质量为m2的小球(两小球均可视为质点)从内壁上与圆心o等高的位置由静止释放，运动到最低点时与m1发生碰撞并粘在一起求：图4 (1)小球m2刚要与m1发生碰撞时的速度大小；(2)碰撞后，m1、m2沿内壁运动所能达到的最大高度(相对碰撞点)【答案】(1)(2)【解析】(1)设小球m2刚要与m1发生碰撞时的速度大小为v0，由机械能守恒定律，得m2grm2v解得v0.(2)设两球碰撞后，粘在一起的速度为v，由动量守恒定律，得m2v0(m1m2)v设两球碰撞后上升的最大高度为h，由机械能守恒定律，得(m1m2)v2(m1m2)gh由三式解得h.2如图5所示，倾斜轨道ab的倾角37，cd、ef轨道水平，ab与cd通过光滑圆弧管道bc连接，cd右端与竖直光滑圆周轨道相连小球可以从d进入该轨道，沿轨道内侧运动，从e滑出该轨道进入ef水平轨道a、b为两个完全相同的小球，a球由静止从a点释放，在c处与b球发生弹性碰撞已知ab长为5r，cd长为r，重力加速度为g，小球与倾斜轨道ab及水平轨道cd、ef的动摩擦因数均为0.5，sin 370.6，cos 370.8，圆弧管道bc入口b与出口c的高度差为1.8r.求：图5(1)a球滑到底端c时速度为多大？a、b两球在c处碰后速度各为多少？(2)要使小球在运动过程中不脱离轨道，竖直圆周轨道的半径r应该满足什么条件？若r2.5r，两球最后所停位置距d(或e)多远？注：在运算中，根号中的数值无需算出【答案】【解析】本题考查动量守恒、动能定理、机械能守恒等知识，意在考查学生的综合分析能力(1)设a球到达c时速度为v，a球从a运动至c的过程，由动能定理得mg(5rsin 371.8r)mgcos 375rmv2可得va、b球在c发生弹性碰撞，系统动量守恒且机械能守恒，设a、b碰后瞬间速度分别为va、vb，则有mvmvamvbmv2mvmv由可得va0，vb可知，a、b碰后交换速度，a静止，b向右运动(2)要使小球b不脱离轨道，有两种情况：情况一：小球b恰能滑过圆周轨道最高点，进入ef轨道则小球b在最高点p应满足mmg小球b碰后直到p的过程，由动能定理得mgrmg2rmvmv由式，可得rr0.92r情况二：小球b上滑至四分之一圆轨道的q时，速度恰好减为零，然后滑回d则由动能定律得mgrmgr0mv由式，可得r2.3r若r2.5r，由上面分析可知，b球必定滑回d，设其能向左滑过dc轨道与a球碰撞，且a球能到达b，在b的速度为vb，由于a、b碰撞无能量损失，则由能量守恒定律得mv2mvmg1.8r2mgr由式，可得vb0故a球不能滑回倾斜轨道ab，a、b两球将在b、q之间做往返运动，最终a球将停在c处，b球将停在cd轨道上的某处设b球在cd轨道上运动的总路程为s，由于a、b碰撞无能量损失，则由能量守恒定律得mv2mgs由两式，可得s5.6r所以b球将停在d左侧，距d点0.6r处；a球停在d左侧，距d点r处3(2012佛山南海区摸底)如图6所示，光滑水平面ab与粗糙斜面bc在b处通过圆弧衔接，质量m0.3 kg的小木块静止在水平面上的a点现有一质量m0.2 kg子弹以v020 m/s的初速度水平地射入木块(但未穿出)，它们一起沿ab运动，并冲上bc已知木块与斜面间的动摩擦因数0.5，斜面倾角45，重力加速度g10 m/s2，木块在b处无机械能损失试求：图6(1)子弹射入木块后的共同速度；(2)子弹和木块能冲上斜面的最大高度【答案】(1)8 m/s(2)2.13 m【解析】(1)子弹射入木块的过程中，子弹与木块系统动量守恒，设共同速度为v，则mv0(mm)v代入数据解得v8 m/s.(2)子弹与木块以初速度v冲上斜面，到达最大高度时，瞬时速度为零子弹和木块在斜面上受到的支持力fn(mm