高考物理试题真题分类汇编物理动量守恒定律

1、高考物理试题真题分类汇编物理动量守恒定律一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上，用质量分别为3kg和1kg的甲、乙两滑块，将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P.现将两滑块由静止释放，当弹簧恢复原长时，甲的速度大小为2m/s，此时乙尚未与P相撞. 求弹簧恢复原长时乙的速度大小； 若乙与挡板P碰撞反弹后，不能再与弹簧发生碰撞求挡板P对乙的冲量的最大值.【答案】v亍6m/s.I=8N【解析】【详解】(1) 当弹簧恢复原长时，设甲乙的速度分别为门和：，对两滑块及弹簧组成的系统，设向左的方向为正方向，由动量守恒定律可得：讯1巧+TH2V20又知I联立以上方

2、程可得!，：1"，方向向右。(2) 乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞，则说明乙反弹的的速度最大为.hi由动量定理可得，挡板对乙滑块冲量的最大值为:/一-一】x2N*s-1x(-6)Ns一8N-S2.水平放置长为L=4.5m的传送带顺时针转动，速度为v=3m/s，质量为m2=3kg的小球被长为l=1m的轻质细线悬挂在O点，球的左边缘恰于传送带右端B对齐；质量为mT=1kg的物块自传送带上的左端A点以初速度v0=5m/s的速度水平向右运动，运动至B点与球m21发生碰撞，在极短的时间内以碰撞前速率的-反弹，小球向右摆动一个小角度即被取走。已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为尸0.1，取重力加速度g

3、二10m/s2。求：(1) 碰撞后瞬间，小球受到的拉力是多大？(2) 物块在传送带上运动的整个过程中，与传送带间摩擦而产生的内能是多少？【答案】(1)42N(2)13.5J【解析】【详解】解：设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动，根据动能定理：-umgL=mv2mv212ii2io解之可得：7=4m/s因为v,说明假设合理1滑块与小球碰撞，由动量守恒定律：mv=-怎mv2+mv1121122解之得：v=2m/s2mv2碰后，对小球，根据牛顿第二定律：F-mg=222l小球受到的拉力：F=42N(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为，则L=；(v+v)t12011解之得：t1=1s在这过程中，传

4、送带运行距离为：S1=vt1=3m滑块与传送带的相对路程为：AX1=L-X1=1.5m设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端，向左运动最大时间为(1则根据动量定理：-um1gt2=-mv1V21J解之得：t2=2s1(1、滑块向左运动最大位移：x.-v-t=2mm2V21丿2因为x<L，说明假设成立，即滑块最终从传送带的右端离开传送带m1再考虑到滑块与小球碰后的速度2v1<v，说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为2?在滑块与传送带碰撞后的时间内，传送带与滑块间的相对路程AX=2vt=12m22因此，整个过程中，因摩擦而产生的内能是=13.5JQ=umg(Ax+Ax)1123. 如图

5、所示，在水平地面上有两物块甲和乙，它们的质量分别为2m、m,甲与地面间无摩擦，乙与地面间的动摩擦因数恒定.现让甲以速度v°向着静止的乙运动并发生正碰，且碰撞时间极短，若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞，试求：1）第一次碰撞过程中系统损失的动能2）第一次碰撞过程中甲对乙的冲量1【答案】（1）4吧;(2)mv0解析】详解】解：（i）设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为v、v2，之后甲做匀速直线运动，乙以v初速度做匀减速直线运动，在乙刚停下时甲追上乙碰撞，因此两物体在这段时间平均速2v度相等，有：v二才12而第一次碰撞中系统动量守恒有：2mv0二2mvi+mv2v由以上两式可得：v

6、i=-2，v2vo所以第一次碰撞中的机械能损失为：AEg2mgv2一g2mgv2一2o2i1mv2221mv240（2）根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量：1mv2-0mvo4. 如图所示，两块相同平板P、P2置于光滑水平面上，质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧，左端A与弹簧的自由端B相距L。物体P置于P勺最右端，质量为2m且可以看作质点。P与P以共同速度v向右运动，与静止的P发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后P与P10212粘连在一起，P压缩弹簧后被弹回并停在A点（弹簧始终在弹性限度内）。P与匚之间的动摩擦因数为卩，求：占严訓卄（1）P、P刚碰完时的共同速度v和P的最终速度v；121

7、2（2）此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能E。pv3vv2mv2【答案】（1）v十，vo（2）X-L，E0122432卩gp16v【解析】（1）P、P碰撞过程，动量守恒，mv2mv，解得v。12o112对P、P、P组成的系统，由动量守恒定律，（m+2m）v4mv，解得v0-12o224（2）当弹簧压缩最大时，PP2、P三者具有共同速度v2,对匕、P组成的系统，从PP2碰撞结束到P压缩弹簧后被弹回并停在A点，用能量守恒定律丄二-L32卩g111x2mv2+x2mv2(m+2m+m)v2+u(2mg)2(L+x)解得x212022对P1、P2、P系统从P1、P2碰撞结束到弹簧压缩量最大，用能

8、量守恒定律1112mv2+2mv2=(m+2m+m)v2+u(2mg)(L+x)+E21202-最大弹性势能E=亠P16注意三个易错点：碰撞只是PP2参与；碰撞过程有热量产生；P所受摩擦力，其正压力为2mg【考点定位】碰撞模型、动量守恒定律、能量守恒定律、弹性势能、摩擦生热。中档题5. 如图，质量分别为的两个小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h=0.8m,A球在B球的正上方.先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放.当A球下落t=0.3s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰为零.已知:二重力加速度大小为g二二皿L,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.AO

9、08m（i）B球第一次到达地面时的速度；（ii）P点距离地面的高度.【答案】Vp-4m/sh=0.75m【解析】试题分析：（i）B球总地面上方静止释放后只有重力做功，根据动能定理有mgh=mv2B2BB可得B球第一次到达地面时的速度vB=x!2gh=4m/s（ii）A球下落过程，根据自由落体运动可得A球的速度v二gt=3m/sA设B球的速度为v'，则有碰撞过程动量守恒Bmv+mv'=mv''AABBBB111碰撞过程没有动能损失则有只mv2+mv2二mv22AA2BB2BB=1m/svB''二2m/S小球B与地面碰撞后根据没有动能损失所以B离开地

10、面上抛时速度v0二性二4m/s0Bv2v2所以P点的高度hp=一=0.75m考点：动量守恒定律能量守恒6. (1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到2K时，可以发生“氦燃烧”。 完成“氦燃烧”的核反应方程：4He+T8Be+Y24 8Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6X10-16S。一定质量的8Be，经7.8X10-16S44后所剩下的8Be占开始时的。4(2) 如图所示，光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为m=2kg、m=1kg、m=2kg。开始时C静止，A、B起以ABCv=5m/s的速度匀速向右运动，A与C发生

11、碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段0时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。1【答案】(1)4He(或a)(或12.5%)28(2)2m/S【解析】(1)由题意结合核反应方程满足质量数和电荷数守恒可得答案。11由题意可知经过3个半衰期，剩余的8Be的质量m二m(二)3二m。40280(2)设碰后A的速度为v，C的速度为v，由动量守恒可得mv二mv+mv,ACA0AACC碰后A、B满足动量守恒，设A、B的共同速度为v，则mv+mv二(m+m)v1AAB0AB1由于A、B整体恰好不再与C碰撞，故v二v1C联立以上三式可得v=2m/s。A

12、【考点定位】(1)核反应方程，半衰期。(2)动量守恒定律。7. 如图所示，光滑水平面上依次放置两个质量均为m的小物块A和C以及光滑曲面劈B，B的质量为M=3m，劈B的曲面下端与水平面相切，且劈B足够高，现让小物块C以水平速度v0向右运动，与A发生弹性碰撞，碰撞后小物块A又滑上劈B,求物块A在B上能够达到的最大高度.【答案】h二芋8g解析】试题分析：选取久C系统碰撞过程动量守恒，机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出人的速度；久B系统在水平方向动量守恒，由动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题小物块C与A发生弹性碰撞，由动量守恒得：mv=mv+mv0CA由机械能守恒定律得：111mv2=

13、mv2+mv2202c2a联立以上解得：v=0,v=vCA0设小物块A在劈B上达到的最大高度为h,此时小物块A和B的共同速度大小为v,对小物块A与B组成的系统,11由机械能守恒得：并mv2二mgh+-（m+M）v22A2水平方向动量守恒mvA=（m+M）v联立以上解得：h二芋8g点睛：本题主要考查了物块的碰撞问题，首先要分析清楚物体运动过程是正确解题的关键，应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题要注意久B系统水平方向动量守恒，系统整体动量不守恒8. 如图所示，一光滑弧形轨道末端与一个半径为R的竖直光滑圆轨道平滑连接，两辆质量均为m的相同小车（大小可忽略），中间夹住一轻弹簧后连接在一起（轻弹簧

14、尺寸忽略不计），两车从光滑弧形轨道上的某一高度由静止滑下，当两车刚滑入圆环最低点时连接两车的挂钩突然断开，弹簧瞬间将两车弹开，其中后车刚好停下，前车沿圆环轨道运动恰能（1）前车被弹出时的速度J;(2) 前车被弹出的过程中弹簧释放的弹性势能Ep；(3) 两车从静止下滑处到最低点的高度差h.【答案】(1)v=$5Rg(2)mgR(3)h二R148【解析】试题分析：(1)前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点，根据牛顿第二定律求出最高点速度，根据机械能守恒列出等式求解(2)由动量守恒定律求出两车分离前速度，根据系统机械能守恒求解(3)两车从h高处运动到最低处机械能守恒列出等式求解.(1)设前车在最

15、高点速度为v，依题意有mg二mV2设前车在最低位置与后车分离后速度为I,根据机械能守恒得2mv2+mgx2R二2mv2由得：V=j5Rg(2)设两车分离前速度为v°，由动量守恒定律得2mv°=mv115设分离前弹簧弹性势能E，根据系统机械能守恒得：E=恳mv2-x2m2二mgRpp212041(3)两车从h咼处运动到最低处过程中，由机械能守恒定律得：2mgh-x2mv220解得：h二R89.如图所示，质量均为M=4kg的小车人、B，B车上用轻绳挂有质量为m=2kg的小球C,与B车静止在水平地面上，A车以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向B车运动，相碰后粘在一起(碰撞时间很

16、短).求：(1)碰撞过程中系统损失的机械能；碰后小球C第一次回到最低点时的速度大小.【答案】(1)4J(2)1.6m/s【解析】【详解】解：设A、B车碰后共同速度为vx，由动量守恒得：Mv°二2Mvi11系统损失的能量为：E=Mv2x2Mv2=4J损2021设小球C再次回到最低点时A、B车速为v2，小球C速度为v3，对A、B、C系统由水平方向动量守恒得：2Mvi二2Mv2+mv3111由能量守恒得一x2Mv2=x2Mv2+mv2212223解得：v3二1.6m/s10. 如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块A,其上面再放一个质量为m=O.1Okg的爆竹B,木块的质量为M=6.0kg当

17、爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度h=5cm，而木块所受的平均阻力为f=80N.若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，g取10m/s2,求爆竹能上升的最大高度.【答案】h=60m【解析】试题分析：木块下陷过程中受到重力和阻力作用，根据动能定理可得1(mg一f)h=0一Mv2(1)21爆竹爆炸过程中木块和爆竹组成的系统动量守恒，故有mv2=Mv1(2)爆竹完后，爆竹做竖直上抛运动，故有v甲物与乙物体碰撞过程中，甲物体受到的冲量.甲物体与乙物体碰撞后的瞬间，甲乙构成的整体对轨道最低点的压力甲乙构成的整体从B运动到D的过程中，摩擦力对其做的功.=2gAh(3)2联立三式可得：Ah=600m考

18、点：考查了动量守恒定律，动能定理的应用点评：基础题，比较简单，本题容易错误的地方为在A下降过程中容易将重力丢掉11. 在竖直平面内有一个半圆形轨道ABC，半径为R,如图所示，A、C两点的连线水平，B点为轨道最低点-其中AB部分是光滑的，BC部分是粗糙的-有一个质量为m的乙物体静止在B处，另一个质量为2m的甲物体从A点无初速度释放，甲物体运动到轨道最低点与乙物体发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后结合成一个整体，甲乙构成的整体滑上BC轨道，最高运动到D点，OD与OB连线的夹角6=600甲、乙两物体可以看作质点，重力加速度为g，求：【答案】3m阴,方向水平向右.压力大小为：17mg，方向竖直向下【解析】

19、【分析】先研究甲物体从人点下滑到B点的过程，根据机械能守恒定律求出A刚下滑到B点时的速度，再由动量守恒定律求出碰撞后甲乙的共同速度，即可对甲，运用动量定理求甲物与乙物体碰撞过程中，甲物体受到的冲量(2) 甲物体与乙物体碰撞后的瞬间，对于甲乙构成的整体，由牛顿第二定律求出轨道对整体的支持力，再由牛顿第三定律求得整体对轨道最低点的压力(3) 甲乙构成的整体从B运动到D的过程中，运用动量定理求摩擦力对其做的功.【详解】(1)甲物体从A点下滑到B点的过程，1根据机械能守恒定律得：2mgR二恳-2mv2,20解得：v°=j2gR,甲乙碰撞过程系统动量守恒，取向左方向为正，根据动量守恒定律得：2

20、mv=(m+2m)mv0，解得：v=3v；2gR,甲物与乙物体碰撞过程，对甲，由动量定理得：I中=2mv-2mv=-fmOgR，方甲o3w向：水平向右；(2)甲物体与乙物体碰撞后的瞬间，对甲乙构成的整体，由牛顿第二定律得：F-(m+2m)g=(m+2m),R解得：F=£mg,根据牛顿第三定律，对轨道的压力F'=F=17mg，方向：竖直向下;(3)对整体，从B到D过程，由动能定理得：-3mgR(1一cos6°o)+Wf=0一2-3mv2解得，摩擦力对整体做的功为：W=-6mgR;f6【点睛】解决本题的关键按时间顺序分析清楚物体的运动情况，把握每个过程的物理规律，知道碰

21、撞的基本规律是动量守恒定律.摩擦力是阻力，运用动能定理是求变力做功常用的方法.12如图所示，装置的左边是足够长的光滑水平台面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=1kg的小物块A.装置的中间是水平传送带，它与左、右两边的台面等高，并能平滑对接.传送带始终以v=1m/s的速率逆时针转动，装置的右边是一光滑曲面，质量m=0.5kg的小物块B从其上距水平台面高h=0.8m处由静止释放.已知物块B与传送带之间的动摩擦因数卩=0.35,i=i.om.设物块A、B间发生的是对心弹性碰撞，第一次碰撞前物块A处于静止状态.取g=10m/s2(1)求物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小；物块A、B间发生碰撞过程中，物块B受到的冲量；通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边的曲面上？厂1-1所以不能；(4)-k3丿(4) 如果物块A、B每次碰撞后，弹簧恢复原长时都会立即被锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，试求出物块B第n次碰撞后的运动速度大小.【答案】(1)3m/s；(2)2kgm/s；7<l【解析】【分析】物块B沿光滑曲面下滑到水平位置由机械能守恒列出等式，物块B在传送带上滑动根据牛顿第二定律和运动学公式求解；物块A、B第一次碰撞前后运用动量守恒，能量守恒列出等式求解；当物块B在传送带上向右运动的速度为零时，将会沿传送带向左