高考物理动量守恒定律-培优精炼教学提纲

1、高考物理动量守恒定律-培优精炼教学提纲一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示，小明站在静止在光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱，木箱最终以速度v向右匀速运动.已知木箱的质量为 人与车的总质量为 2m ,木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞，反弹回来后被小明接住.求:(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度vi的大小;(2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v2的大小.【答案】v;史23【解析】试题分析：取向左为正方向，由动量守恒定律有：0=2mvi-mv得Vi 小明接木箱的过程中动量守恒，有mv+2mvi= (m+2m) V2解得v2 2v 3考点：动量守恒定律.运载火

2、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Am=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 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必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

3、两种模型上升的最大高度之差。【答案】116.54m0 M m v甲mvo200.56 m mm0 M 丫乙1v0 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 22【解析】对模型甲： 2, v 甲 1085 h 甲= m2g 9对模型乙第一级喷气解得：v乙1 30 m2s 末：V乙1 =Q 1gt 10msv2140m2g对模型乙第一级喷气:M , M m、 V乙1 =( )7乙2222mV02解得：v乙2 = 670 m s2g22445m81277.10m可得： h h 1+八乙2h甲=94竺m81116.54m。.如图所示，质量分别为 m1和m2的两

4、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.JX 上叫 m?【答案】【解析】设两个小球第一次碰后 m1和m2速度的大小分别为上；和上1 , 由动量守恒定律得： 叫3-叱=叫学 +根2注 （4分） 两个小球再一次碰撞， 叫可一叫H =。 （4分）r WiVi 4 ffh1Vs得：=三（4分）二吗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.如图所示，在光滑的水平面上放置一个质量为 m的物块A,已知A、B之间的动摩擦因数为 与A

5、物块碰撞后立即粘住，在整个运动过程中物块 均可视为质点（重力加速度g）.求：2m的木板B, B的左端放置一个质量为,现有质量为m的小球以水平速度 飞来 A始终未滑离木板 B,且物块A和小球 物块A相对B静止后的速度大小;木板B至少多长. 2【答案】0.25v 0.L v016 g【解析】试题分析：(1)设小球和物体 A碰撞后二者的速度为 V1 ,三者相对静止后速度为 V2,规 定向右为正方向，根据动量守恒得， mvo=2mvi,(2 分)2mvi=4mv2 (2 分)联立 得，V2=O.25vo.(1分)(2)当A在木板B上滑动时，系统的动能转化为摩擦热，设木板B的长度为L,假设A刚好滑到B的

6、右端时共速，则由能量守恒得，；鬲一1脸二/ (2分)联立得，L=上一6建考点：动量守恒，能量守恒.【名师点睛】小球与 A碰撞过程中动量守恒，三者组成的系统动量也守恒，结合动量守恒 定律求出物块 A相对B静止后的速度大小；对子弹和A共速后到三种共速的过程，运用能量守恒定律求出木板的至少长度.5.如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m (h小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg,冰块的质量为 m2

7、=10 kg,小孩与滑板始终无相对运动.取重力加速度的大小g=10 m/s2.(i)求斜面体的质量；(ii)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？【答案】(i) 20 kg (ii)不能【解析】试题分析：设斜面质量为 M,冰块和斜面的系统，水平方向动量守恒:m2v2 (m2 M )v TOC o 1-5 h z 212 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 系统机械能守恒： m2gh(m2 M )vm2v2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2解得：M 20kg人推冰块的过程：m1v1 m2

8、v2,得 1m/s (向右)冰块与斜面的系统:m2 v2 m2v2 Mv3212 12m2v2m2v2 + Mv 322解得：v21m/s (向右)因卜2 =v1,且冰块处于小孩的后方，则冰块不能追上小孩.考点：动量守恒定律、机械能守恒定律.卢瑟福用“粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为：州+加17。+田。已知氮核质量为 mN=14.00753u,氧核的质量为 mo=17.00454u ,氯核质量 mHe=4.00387u,质 子(氢核)质量为 mp=1.00815u。(已知：1uc2=931MeV,结果保留2位有效数字)求： (1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为

9、多少？(2)若入射氨核以vo=3X 17m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1:50。求氧核的速度大小。【答案】(1)吸收能量，1.20MeV; (2) 1.8X16m/s【解析】(1)这一核反应中，质量亏损：m=mN+mHe-mo-mp=14.00753+4.00387-17.00454-1.00815=-0.00129u由质能方程，贝U有 庄=Am c2=-0.00129 x 931=-1.20MeV故这一核反应是吸收能量的反应，吸收的能量为1.20MeV(2)根据动量守恒定律，则有：mHe vo=mH vH+movo又：vo： vh

10、=1 ： 50解得：vO=1.8X6m/s.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 越过圆弧轨道最高点.求：(1)前车被弹出时的速度v1 ;(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.55【答案】(1) v1 j5Rg (2) mgR (3) h - R【解析】试题分析：(1)

11、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.2v(1)设前车在取tWj点速度为 V2,依题思有 mg m怎 R TOC o 1-5 h z 设前车在最低位置与后车分离后速度为Vi,1c1c根据机械能寸恒得 一 mv2 mg 2Rmv122由得：v15Rg(2)设两车分离前速度为 V0,由动量守恒定律得 2mvo mv112 12 5设分离刖弹黄弹性势能 Ep ,根据系统机械能守恒得：Ep mv； 2m0 mgR2241-2

12、(3)两车从h局处运动到最低处过程中，由机械能守恒定律得：2mgh 2mv02, 一 5解得：h -R88.光滑水平面上放着一质量为 M的槽，槽与水平面相切且光滑，如图所示，一质量为的小球以V0向槽运动.(1)若槽固定不动，求小球上升的高度(槽足够高)(2)若槽不固定，则小球上升多高？22【答案(1) 九 (2) Mv一2g 2(M m)g1 2一 mvo2【解析】(1)槽固定时，设球上升的高度为h1,由机械能守恒得：mgh12解得：。2g TOC o 1-5 h z (2)槽不固定时，设球上升的最大高度为h2,此时两者速度为v,由动量守恒定律得：mvom M v 1 O 1O再由机械能寸恒t

13、h律得：一mv0 m M v mgh222联立解得，上球上升的高度：h22Mv09.两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态.在它们左边 有一垂直于轨道的固定挡板 P,右边有一小球 C沿轨道以速度V0射向B球，如图所示.C 与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变，然后，A球与挡板P发生碰撞，碰后 A、D都静止不动，A与P接触而不粘连.过一段时间，突然解除锁定(锁定及解除锁定无机械能损 失).已知 A、B、C三球的质量均为 m.求：(1)弹簧长度刚被锁定后 A球的速度.(2)在A球离开挡板P之后的运动过程

14、中，弹簧的最大弹性势能.12【答案】(1) - v0(2) mv036【解析】(1)设C球与B球发生碰撞并立即结成一个整体D时，D的速度为V1,由动量守恒有:mv= (m+m V1当弹簧压缩至最短时，D与A的速度相等，设此速度为 V2,由动量守恒有：2mv=5mM1由两式得A的速度为：v2= v05(2)设弹簧长度被锁定后，贮存在弹簧中的势能为Ep,由能量守恒有： TOC o 1-5 h z 1 _212_一 2mv1 一 5mv2 Ep HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 22p撞击P后，A与D的动能都为零，解除锁定后，当弹簧刚恢复到自然长度时

15、，势能全部转 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 12变成D的动能，设D的速度为V3,则有：Ed-2m拈p23以后弹簧伸长，A球离开档板 巳并获得速度，当弹簧再次恢复到原长时，A的速度最大,1919由动重寸恒th律及能重关系可知：2mv3 3mv4 2mv5 ； Ep 一 3mv4 一 2mv5p 22(3)当A D的速度相等时，弹簧压缩到最短时，此时D球速度最小.设此时的速度为V6,由动量守恒定律得：2mvs=5m6设此使弹性势能为 巳，由能量守恒定律得：EP = - 2m v3215m v2 - mv2222010. (20分)如下图所示，光

16、滑水平面MN&端挡板处有一弹射装置巳右端N与处于同一高度的水平传送带之间的距离可忽略，传送带水平部分NQ的长度L=8m,皮带轮逆时针转动带动传送带以 v = 2m/s 的速度匀速转动。 MN上放置两个质量都为 m = 1 kg 的小物块 A B,它们与传送带间的动摩擦因数 科=0.4 。开始时 A B静止，A B间压缩一轻质弹 簧，其弹性势能 & = 16 J 。现解除锁定，弹开 A B,并迅速移走弹簧。取 g=10m/s2。彳卫区柒办，万个勿”沁 过6L（1）求物块B被弹开时速度的大小；（2）求物块B在传送带上向右滑行的最远距离及返回水平面MN时的速度Vb;（3） A与P相碰后静止。当物块

17、B返回水平面 MN后，A被P弹出，A、B相碰后粘接在一 起向右滑动，要使 A B连接体恰好能到达 Q端，求P对A做的功。【答案】（1） vB 4.0m/s vB 2m/s（3） W= 162 J【解析】试题分析：（1 ）（ 6分）解除锁定弹开 AB过程中，系统机械能守恒：Ep 1mvA 1mvB 2 分 22设向右为正方向，由动量守恒 mvB mvA 02分解得Vb Va 4.0m/s 2分（6分）B滑上传送带做匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。由动能定理得 mgSM 0 m mvB 2分2v 一斛得S M 2 m 1分 2 g物块B在传送带上速度减为零后，受传送带给它的摩擦力，向左

18、加速，若一直加速，则受力和位移相同时，物块 B滑回水平面MN时的速度VB 4m/s ,高于传送带速度，说明 B滑回过程先加速到与传送带共速，后以2m/s的速度做匀速直线运动。 1分 TOC o 1-5 h z 物块B滑回水平面MN勺速度vB v 2m/s 2分（8分）弹射装置将 A弹出后与B碰撞，设碰撞前 A的速度为VA ,碰撞后A、B共同的速度为V,根据动量守恒定律，mvA mvB 2mV 2分一 一 一 一 .12八.A B恰好滑出平台Q端，由能量关系有 一2mV 2mgL2分2C设弹射装置对 A做功为 W , W= -mvA22分 由解得W=162 J2分考点：相对运动动能定理动量守恒1

19、1.如图所示，一质量为 M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为 m的小 木块A, mvM,A、B间粗糙，现给 A和B以大小相等、方向相反的初速度 v0,使A开始向 左运动，B开始向右运动，最后 A不会1t离B,求：A、B最后的速度大小和方向；(2)从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车的速度大小和方向.Mm2M m 2【答案】(1) v (2) vMm2 Mg【解析】试题分析：(1)由A、B系统动量守恒定律得:Mv0 mv0= (M +m ) v M -fn 八所以v=v0M十班方向向右v则由动量守恒定律得:A向左运动速度减为零时，到达最远处，设此时速度为,.Mvo mvo、，.Mv0 mv0=Mv v 方向向右M考点：动量守恒定律；点评：本题主要考查了动量守恒定律得直接应用，难度适中.12.如图所示，物块质量 m=4kg