高考物理动量守恒定律试题经典及解析3

高考物理动量守恒定律试题经典及分析(1)高考物理动量守恒定律试题经典及分析(1)高考物理动量守恒定律试题经典及分析(1)高考物理动量守恒定律试题经典及分析(1)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1．以下列图，小明站在静止在圆滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱，木箱最后以速度v向右匀速运动．已知木箱的质量为m，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v1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】①v；②2v23【分析】试题分析：①取向左为正方向，由动量守恒定律有：0=2mv1-mv得v1v2②小明接木箱的过程中动量守恒，有mv+2mv1=（m+2m）v2解得v22v3考点：动量守恒定律2．在相互平行且足够长的两根水平圆滑的硬杆上，穿着三个半径相同的刚性球A、B、C，三球的质量分别为mABC=1kg、m=2kg、m=6kg，初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止，B、C连线与杆垂直并且弹簧恰巧处于原长状态，A球以v0=9m/s的速度向左运动，与同一杆上的B球发生完好非弹性碰撞（碰撞时间极短），求：1）A球与B球碰撞中耗费的机械能；2）在此后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；3）在此后的运动过程中B球的最小速度．【答案】（1）；（2）；（3）零．【分析】试题分析：（1）A、B发生完好非弹性碰撞，依照动量守恒定律有：碰后A、B的共同速度损失的机械能2）A、B、C系统所受合外力为零，动量守恒，机械能守恒，三者速度相同时，弹簧的弹性势能最大依照动量守恒定律有：三者共同速度最大弹性势能（3）三者第一次有共同速度时，弹簧处于伸长状态，速，A、B的加速度沿杆向右，直到弹簧恢复原长，故

A、B在前，C在后．此后C向左加A、B连续向左减速，若能减速到零则再向右加速．弹簧第一次恢复原长时，取向左为正方向，依照动量守恒定律有：依照机械能守恒定律：此时A、B的速度，C的速度可知碰后A、B已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的，故的最小速度为零．考点：动量守恒定律的应用，弹性碰撞和完好非弹性碰撞．【名师点睛】A、B发生弹性碰撞，碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒，结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A球与B球碰撞中耗费的机械能．当B、C速度相等时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，结合B、C在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能．弹簧第一次恢复原长时，由系统的动量守恒和能量守恒结合解答

B3．以下列图，一辆质量M=3kg的小车A静止在圆滑的水平面上，小车上有一质量m=lkg的圆滑小球B，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为Ep=6J，小球与小车右壁距离为，清除锁定，小球走开弹簧后与小车右壁的油灰阻截层碰撞并被粘住，求：①小球走开弹簧时的速度大小；②在整个过程中，小车搬动的距离。【答案】（1）3m/s（2）【分析】试题分析：（1）除锁定后弹簧的弹性势能转变成系统动能，依照动量守恒和能量守恒列出等式得mv1-Mv2=0EP1mv121Mv2222代入数据解得：v1=3m/sv2=1m/s（2）依照动量守恒和各自位移关系得mx1Mx2，x1+x2=Ltt代入数据联立解得：x2L4考点：动量守恒定律；能量守恒定律.4．一质量为的子弹以某一初速度水平射入置于圆滑水平面上的木块并留在其中，与木块用一根弹性优异的轻质弹簧连在一起，开始弹簧处于原长，以下列图．已知弹簧被压缩刹时的速度，木块、的质量均为．求：?子弹射入木块时的速度；?弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能．【答案】Mm2ab2(Mm)(2Mm)【分析】试题分析：（1）普朗克为了对于当时经典物理无法讲解的“紫外灾祸”进行讲解，第一次提出了能量量子化理论，A正确；爱因斯坦经过光电效应现象，提出了光子说，B正确；卢瑟福经过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故正确；贝克勒尔经过对天然放射性的研究，发现原子核有复杂的结构，但没有发现质子和中子，D错；德布罗意英勇提出假设，认为实物粒子也拥有颠簸性，E错．(2)1以子弹与木块A组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：解得：．弹簧压缩最短时，两木块速度相等，以两木块与子弹组成的系统为研究对象，以木块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：解得：由机械能守恒定律可知：．考点：本题观察了物理学史和动量守恒定律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．下落t=0.3s时，恰巧与B球在地面上方的P点处相碰，碰撞时间极短，碰后刹时

当A球A球的速度恰为零．已知

，重力加速度大小为

，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失．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】vB4m/shp【分析】试题分析：（i）B球总地面上方静止释放后只有重力做功，依照动能定理有mBgh1mBvB22可得B球第一次到达地面时的速度vB2gh4m/s（ii）A球下落过程，依照自由落体运动可得A球的速度vAgt3m/s设B球的速度为vB'，则有碰撞过程动量守恒mAvAmBvB'mBvB''碰撞过程没有动能损失则有1212122mAvA2mBvB'2mBvB''解得vB'1m/s，vB''2m/s小球B与地面碰撞后依照没有动能损失因此B走开地面上抛时速度v0vB4m/s因此P点的高度hpv02vB'22g0.75m考点：动量守恒定律能量守恒6．如图，一质量为

M的物块静止在桌面边缘，桌面离水平川面的高度为

h.一质量为

m的子弹以水平速度v0射入物块后，以水平速度

v0/2射出.重力加速度为

g.求：1）此过程中系统损失的机械能；2）此后物块落地址离桌面边缘的水平距离．1m2mv0h【答案】(1)E3mv0(2)s2g8MM【分析】【分析】【详解】试题分析：（1）设子弹穿过物块后物块的速度为V，由动量守恒得mv0=m+MV①解得②系统的机械能损失为E=③由②③式得E=

④（2）设物块下落到地面所需时间为

t，落地址距桌面边缘的水平距离为

s,则⑤s=Vt

⑥由②⑤⑥S=

得⑦考点：动量守恒定律；机械能守恒定律．议论：本题采用程序法准时间序次进行分析办理，是动量守恒定律与平抛运动简单的综合，比较简单．7．匀强电场的方向沿x轴正向，电场强度E随x的分布以下列图．图中E0和d均为已知量．将带正电的质点A在O点由能止释放．A走开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放，当B在电场中运动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零；B走开电场后，A、B间的相作用视为静电作用．已知A的电荷量为Q，A和B的质量分别为m和．不计重力．（1）求A在电场中的运动时间t，（2）若B的电荷量q=Q，求两质点相互作用能的最大值Epm（3）为使B走开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm【答案】（1）（2）1QE0d（3）Q45【分析】【分析】【详解】解：（1）由牛顿第二定律得，A在电场中的加速度a==A在电场中做匀变速直线运动，由d=a得运动时间t==（2）设A、B走开电场时的速度分别为vA0、vB0，由动能定理得QE0d=mqE0d=A、B相互作用过程中，动量和能量守恒．A、B相互作用为斥力，A受力与其运动方向相同，B受的力与其运动方向相反，相互作用力对A做正功，对B做负功．A、B凑近的过程中，B的行程大于A的行程，由于作用力大小相等，作用力对B做功的绝对值大于对A做功的绝对值，因此相互作用力做功之和为负，相互作用能增加．因此，当A、B最凑近时相互作用能最大，此时两者速度相同，设为v，，由动量守恒定律得：（m+）v，=mvA0+vB0由能量守恒定律得：EPm=(m+)—）且q=Q1解得相互作用能的最大值EPm=QE0d45（3）A、B在x>d区间的运动，在初始状态和末态均无相互作用依照动量守恒定律得：mvA+vB=mvA0+vB0依照能量守恒定律得：m+=m+解得：vB=-+由于B不改变运动方向，因此vB=-+≥0解得：q≤Q则B所带电荷量的最大值为：qm=Q8．一轻质弹簧一端连着静止的物体B，放在圆滑的水平面上，静止的物体A被水平速度为v0的子弹射中并且嵌入其中，随后一起向右运动压缩弹簧，已知物体A的质量是物体B的质量的

3，子弹的质量是物体

B的质量的

1，求：4

4(1)物体A被击中后的速度大小；(2)弹簧压缩到最短时B的速度大小。【答案】(1)v11v0；(2)v1v048【分析】【分析】【详解】(1)设子弹射入A后，A与子弹的共同速度为v1，由动量守恒定律可得113mv0(mm)v1444解得v11v04(2)当AB速度相等时，弹簧的压缩量最大，设此时A、B的共同速度为v，取向右为正方向，对子弹、A、B组成的系统，由动量守恒定律可得113mv0(mmm)v444解得v1v089．卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为：。已知氮核质量为mN，氧核的质量为mO=17.00454u，氦核质量mHe，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）这一核反应是吸取能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？（2）若入射氦核以7v0=3×10m/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）吸取能量，61.20MeV；（2）1.8×10m/s【分析】1）这一核反应中，质量损失：△m=mN+mHe-mO-mp=14.00753+4.00387-17.00454-1.00815=-由质能方程，则有△E=△mc2×故这一核反应是吸取能量的反应，吸取的能量为1.20MeV（2）依照动量守恒定律，则有：mHev0=mHvH+mOvO又：vO：vH=1：50×6解得：vO10m/s10．以下列图，一质量m1=0.45kg的平顶小车静止在圆滑的水平轨道上．车顶右端放一质量m2=0.4kg的小物体，小物体可视为质点．现有一质量m0=0.05kg的子弹以水平速度v0=100m/s射中小车左端，并留在车中，已知子弹与车相互作用时间极短，小物体与车间的动摩擦因数为μ，最后小物体以5m/s的速度走开小车．g取10m/s2．求：1）子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小．2）小车的长度．【答案】（1）4.5Ns（2）【分析】①子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，有：m0vo(m0m1)v1，可解得v110m/s；对子弹由动量定理有：Imv1mv0，s(或kgm/s)；②三物体组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有：(m0m1)v1(m0m1)v2m2v；设小车长为L，由能量守恒有：m2gL1(m0m1)v121(m0m1)v221m2v2222联立并代入数值得L＝5.5m；点睛：子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可以求出小车的速度，依照动量定理可求子弹对小车的冲量；对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒，对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度．11．以下列图，一圆滑弧形轨道尾端与一个半径为R的竖直圆滑圆轨道圆滑连接，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），两车从圆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，弹簧刹时将两车弹开，其中后车恰巧停下，前车沿圆环轨道运动恰能高出圆弧轨道最高点．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．【答案】（1）v15Rg（2）55mgR（3）hR48【分析】试题分析：（1）前车沿圆环轨道运动恰能高出圆弧轨道最高点，依照牛顿第二定律求出最高点速度，依照机械能守恒列出等式求解（2）由动量守恒定律求出两车分别前速度，依照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）设前车在最高点速度为v2，依题意有mgmv22①R设前车在最低地址与后车分别后速度为v1，依照机械能守恒得1mv22mg2R1mv12②22由①②得：v15Rg（2）设两车分别前速度为v0，由动量守恒定律得2mv0mv1设分别前弹簧弹性势能EP，依照系统机械能守恒得：EP1mv1212m025mgR224（3）两车从h高处运动到最低处过程中，由机械能守恒定律得：2mgh12mv0225解得：hR812．以下列图，小球

A质量为

m，系在细线的一端，线的另一端固定在

O点，O点到水平面的距离为

h．物块

B质量是小球的

5倍，置于粗糙的水平面上且位于

O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ．现拉动小球使线水平挺直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h．小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求碰撞过程物块获得的冲16量及物块在地面上滑行的距离．h【答案】16【分析】【分析】对小球下落过程由机械能守恒定律可求得小球与物块碰撞前的速度；对小球由机械能守恒可求得反弹的速度，再由动量守恒定律可求得物块的速度；对物块的碰撞过程依照动量定理列式求解获得的冲量；对物块滑行过程由动能定理可求得其滑行的距离．【详解】小球的质量为m,设运动到最低点与物块相撞前的速度大小为v1,取小球运