三年高考(2014-2016)物理試題分項版解析專題16動量(選修3-5)解析版Word版含解析

1、專題16 動量（選修3-5）一、選擇題1【2014福建30】（2）一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為 。（填選項前的字母）Av0-v2 Bv0+v2 C D【答案】D【解析】系統(tǒng)分離前后，動量守恒：，解得：，故A、B、C錯誤；D正確?！究键c定位】本題考查動量守恒定律【方法技巧】對動量守恒的使用，注意其矢量性，選擇正方向。2【2015福建30（2）】如圖，兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同一直線相向運動，滑塊

2、A的質(zhì)量為m，速度為2v0，方向向右，滑塊B的質(zhì)量為2m，速度大小為v0，方向向左，兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運動狀態(tài)是 。AA和B都向左運動 BA和B都向右運動 CA靜止，B向右運動 DA向左運動，B向右運動【答案】D【解析】取向右為正方向，根據(jù)動量守恒：，知系統(tǒng)總動量為零，所以碰后總動量也為零，即A、B的運動方向一定相反，所以D正確；A、B、C錯誤。【考點】 原子結(jié)構(gòu)和原子核【方法技巧】 本題主要考察動量守恒，在利用動量守恒解決問題時，注意動量是矢量，要先選擇正方向。3【2015北京17】實驗觀察到，靜止在勻強磁場中A點的原子核發(fā)生衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)勻速圓周運動，運動方向和軌

3、跡示意如圖，則（ ）A軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面向外 B軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面向外C軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面向里 D軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面向里【答案】D【考點定位】衰變、動量守恒定律、帶電粒子在磁場中的運動、左手定則?！疽?guī)律總結(jié)】衰變形成外切圓，衰變形成內(nèi)切圓，大圓都是射線的軌跡。二、非選擇題4【2016上海卷】如圖，粗糙水平面上，兩物體A、B以輕繩相連，在恒力F作用下做勻速運動。某時刻輕繩斷開，在F牽引下繼續(xù)前進(jìn)，B最后靜止。則在B靜止前，A和B組成的系統(tǒng)動量_（選填：“守恒”或 “不守恒”）。在B靜止后，A和B組成的系統(tǒng)動量 。（選填：“守恒”或“不守恒“

4、）【答案】守恒；不守恒【考點定位】動量守恒條件【方法技巧】先通過勻速運動分析A、B整體的合外力，再分析輕繩斷開后A、B整體的合外力，只要合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，反之不守恒。5【2016天津卷】如圖所示，方盒A靜止在光滑的水平面上，盒內(nèi)有一個小滑塊B，盒的質(zhì)量是滑塊質(zhì)量的2倍，滑塊與盒內(nèi)水平面間的動摩擦因數(shù)為。若滑塊以速度v開始向左運動，與盒的左右壁發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞，滑塊在盒中來回運動多次，最終相對盒靜止，則此時盒的速度大小為_，滑塊相對于盒運動的路程為_。【答案】 【解析】設(shè)滑塊質(zhì)量為m，則盒的質(zhì)量為2m；對整個過程，由動量守恒定律可得mv=3mv共，解得v共=，由能量守恒定律可知，解

5、得?！究键c定位】動量守恒定律、能量守恒定律【名師點睛】此題是對動量守恒定律及能量守恒定律的考查；關(guān)鍵是分析兩個物體相互作用的物理過程，選擇好研究的初末狀態(tài)，根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律列出方程；注意系統(tǒng)的動能損失等于摩擦力與相對路程的乘積。6【2015上海22A】兩小孩在冰面上乘坐“碰碰車”相向運動。A車總質(zhì)量為50kg，以2m/s的速度向右運動；B車總質(zhì)量為70kg，以3m/s的速度向左運動；碰撞后，A以1.5m/s的速度向左運動，則B的速度大小為_m/s，方向向_（選填“左”或“右”）【答案】0.5；左【解析】 由動量守恒定律得：規(guī)定向右為正方向，解得：，所以B的速度大小是0.5m/s，

6、方向向左?！究键c定位】 動量守恒定律【名師點睛】 本題考查動量守恒定律，在應(yīng)用動量守恒定律時，要特別注意動量的方向。7【2015天津9（1）】如圖所示，在光滑水平面的左側(cè)固定一豎直擋板，A球在水平面上靜止放置，B球向左運動與A球發(fā)生正碰，B球碰撞前、后的速率之比為3:1，A球垂直撞向擋板，碰后原速率返回，兩球剛好不發(fā)生碰撞，AB兩球的質(zhì)量之比為_，AB碰撞前、后兩球總動能之比為_【答案】4：1； 9：5考點：動量守恒定律【名師點睛】高中階段的動量守恒考查最多的一類模型就是碰撞，本題屬于容易題，難度不大，需要注意的是“題眼”的尋找，“剛好不發(fā)生碰撞”說明兩球碰撞后的速率大小相同，代入題目已知條件

7、，利用動量守恒定律很容易得出結(jié)果。8【2014山東39】（2）如圖，光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接，A的質(zhì)量為m，開始時橡皮筋松弛，B靜止，給A向左的初速度，一段時間后，B與A同向運動發(fā)生碰撞并粘在一起，碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍，也是碰撞前瞬間B的速度的一半。求：（i）B的質(zhì)量；（ii）碰撞過程中A、B系統(tǒng)機(jī)械能的損失?！敬鸢浮浚╥）；（ii）【解析】（i）以初速度的方向為正方向，設(shè)B的質(zhì)量為，A、B碰撞后共同速度為v，由題意知；碰撞前瞬間A的速度為，碰撞前瞬間，B的速度為2v，由動量守恒定律得 由式得 （ii）從開始到碰后的全過程，由動量守恒定律得 設(shè)碰撞過程A、

8、B系統(tǒng)機(jī)械能的損失為，則 聯(lián)立式得 【考點定位】動量守恒定律，能量守恒定律【方法技巧】在利用動量守恒時，應(yīng)先選擇正方向，碰撞損失的機(jī)械能為碰前系統(tǒng)總的機(jī)械能減去碰后總的機(jī)械能。9【2014江蘇12C】（3）牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中記載，A、B兩個玻璃球相碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為1516。分離速度是指碰撞后B對A的速度，接近速度是指碰撞前A對B的速度。若上述過程是質(zhì)量為2m的玻璃球A以速度v0碰撞質(zhì)量為m的靜止玻璃球B，且為對心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小?！敬鸢浮?v1，v2【解析】設(shè)碰撞后兩球的速度分別為v1和v2，根據(jù)動量守恒定律有：2mv02mv1mv2

9、根據(jù)題意有：聯(lián)立以上兩式解得：v1，v2【考點定位】本題主要考查了動量守恒定律的應(yīng)用問題，屬于中檔偏低題?！痉椒记伞縿恿渴睾愣傻膽?yīng)用10【2014全國35】（2）（9分）如圖，質(zhì)量分別為、的兩個小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方。 先將B球釋放，經(jīng)過一段時間后再將A球釋放。 當(dāng)A球下落t=0.3s時，剛好與B球在地面上方的P點處相碰，碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零。已知，重力加速度大小為，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失。（i）B球第一次到達(dá)地面時的速度；（ii）P點距離地面的高度。【答案】 【解析】（i）B球總地面上方靜止釋放后只有重力做功，

10、根據(jù)動能定理有可得B球第一次到達(dá)地面時的速度（ii）A球下落過程，根據(jù)自由落體運動可得A球的速度設(shè)B球的速度為， 則有碰撞過程動量守恒碰撞過程沒有動能損失則有解得，小球B與地面碰撞后根據(jù)沒有動能損失所以B離開地面上拋時速度所以P點的高度【考點定位】動量守恒定律 能量守恒【方法技巧】落地的速度可根據(jù)動能定理也可用運動學(xué)公式求解，分析題目所給信息質(zhì)點A下落時間，以及碰后的速度，又是彈性碰撞，根據(jù)動量守恒可求碰前、碰后B求的速度。11【2015江蘇12C（3）】取質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.672610-27kg，中子的質(zhì)量mn=1.674910-27kg，粒子的質(zhì)m=6.646710-27kg，光速c=3

11、108m/s，請計算粒子的結(jié)合能。（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】 【解析】 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，可求：【考點】 核能的計算【方法技巧】 本題主要是公式，即愛因斯坦質(zhì)能方程，要注意所給原子核質(zhì)量的單位。12【2015海南17（2）】運動的原子核放出粒子后變成靜止的原子核Y。已知X、Y和粒子的質(zhì)量分別是M、和，真空中的光速為c，粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動能之差以及粒子的動能?！敬鸢浮?，【考點定位】質(zhì)能方程，動量守恒定律【方法技巧】在解決核反應(yīng)問題時要掌握在核反應(yīng)過程中，遵循兩大守恒：動量守恒和能量守恒。13【2015山東39（2）】如圖，三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C，間隔

12、相等地靜置于同一水平軌道上?，F(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0，一段時間后A與B發(fā)生碰撞，碰后AB分別以、的速度向右運動，B再與C發(fā)生碰撞，碰后B、C粘在一起向右運動。滑塊A、B與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時間極短。求B、C碰后瞬間共同速度的大小?！敬鸢浮俊究键c定位】動量守恒定律；動能定理.【方法技巧】解題的關(guān)鍵是掌握動量守恒定律，搞清楚物理過程并搞清不同階段的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系.14【2015全國新課標(biāo)35（2）】如圖，在足夠長的光滑水平面上，物體A、B、C位于同一直線上，A位于B、C之間。A的質(zhì)量為，B、C的質(zhì)量都為，三者都處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)使A以某一速度向右運動，求和之間滿足什么條件才能使

13、A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設(shè)物體間的碰撞都是彈性的。【答案】【解析】設(shè)A運動的初速度為A向右運動與C發(fā)生碰撞，根據(jù)彈性碰撞可得可得要使得A與B發(fā)生碰撞，需要滿足，即A反向向左運動與B發(fā)生碰撞過程，彈性碰撞整理可得由于，所以A還會向右運動，根據(jù)要求不發(fā)生第二次碰撞，需要滿足即整理可得解方程可得【考點定位】 彈性碰撞【名師點睛】對于彈性碰撞的動量守恒和能量守恒要熟知，對于和一個靜止的物體發(fā)生彈性碰撞后的速度表達(dá)式要熟記，如果考場來解析，太浪費時間。15【2015全國新課標(biāo)35（2）】滑塊a、b沿水平面上同一條直線發(fā)生碰撞；碰撞后兩者粘在一起運動；經(jīng)過一段時間后，從光滑路段進(jìn)入粗糙路段。兩者的位置

14、x隨時間t變化的圖像如圖所示。求：（）滑塊a、b的質(zhì)量之比；（）整個運動過程中，兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）設(shè)a、b質(zhì)量分別為m1、m2，a、b碰撞前的速度為v1、v2。由題給圖像得v1=-2m/sv2=1m/sa、b發(fā)生完全非彈性碰撞，碰撞后兩滑塊的共同速度為v，由題給圖像可得由動量守恒定律得：m1v1+m2v2=（m1+m2）v解得【考點定位】動量守恒定律；能量守恒定律【方法技巧】本題主要是碰撞過程的動量守恒和能量守恒，但機(jī)械能是不一定守恒。要求掌握從動量和能量兩個角度認(rèn)識碰撞問題。16（8分）【2016海南卷】如圖，物塊A通過一不

15、可伸長的輕繩懸掛在天花板下，初始時靜止；從發(fā)射器（圖中未畫出）射出的物塊B沿水平方向與A相撞，碰撞后兩者粘連在一起運動；碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由傳感器（圖中未畫出）測得。某同學(xué)以h為縱坐標(biāo)，v2為橫坐標(biāo)，利用實驗數(shù)據(jù)作直線擬合，求得該直線的斜率為k=1.92 10-3 s2/m。已知物塊A和B的質(zhì)量分別為mA=0.400 kg和mB=0.100 kg，重力加速度大小g=9.80 m/s2。（i）若碰撞時間極短且忽略空氣阻力，求hv2直線斜率的理論值k0；（ii）求k值的相對誤差（=100%，結(jié)果保留1位有效數(shù)字）。【答案】（i）2.04103 s2/m （ii

16、）6%【解析】（i）設(shè)物塊A和B碰撞后共同運動的速度為v，由動量守恒定律有mBv=(mA+mB)v 在碰后A和B共同上升的過程中，由機(jī)械能守恒定律有聯(lián)立式得由題意得代入題給數(shù)據(jù)得k0=2.04103 s2/m（ii）按照定義=100%由式和題給條件得=6%【考點定位】動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律【名師點睛】本題考查動量守恒定律的應(yīng)用，要注意正確選擇研究對象，并分析系統(tǒng)是否滿足動量守恒以及機(jī)械能守恒，然后才能列式求解。17【2016全國新課標(biāo)卷】（10分）某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計算方便起見，假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴

17、出；玩具底部為平板（面積略大于S）；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱悖谒椒较虺闹芫鶆蛏㈤_。忽略空氣阻力。已知水的密度為，重力加速度大小為g。求（i）噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；（ii）玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度?！敬鸢浮浚╥） （ii）【解析】（i）設(shè)時間內(nèi)，從噴口噴出的水的體積為，質(zhì)量為，則由式得，單位時間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為（ii）設(shè)玩具懸停時其底面相對于噴口的高度為，水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時的速度大小為。對于時間內(nèi)噴出的水，有能量守恒得在高度處，時間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎直方向的動量變化量的大小為設(shè)水對玩具的作用力的大小為F，根據(jù)動量定理有由

18、于玩具在空中懸停，由力的平衡條件得聯(lián)立式得【考點定位】動量定理、機(jī)械能守恒定【名師點睛】本題考查了動量定理的應(yīng)用，要知道玩具在空中懸停時，受力平衡，合力為零，也就是水對玩具的沖力等于玩具的重力。本題的難點是求水對玩具的沖力，而求這個沖力的關(guān)鍵是單位時間內(nèi)水的質(zhì)量，注意空中的水柱并非圓柱體，要根據(jù)流量等于初刻速度乘以時間后再乘以噴泉出口的面積S求出流量，最后根據(jù)m=V求質(zhì)量。18【2016全國新課標(biāo)卷】（10分）如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上。某時刻小孩將冰塊以相對冰面3 m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面

19、體上上升的最大高度為h=0.3 m（h小于斜面體的高度）。已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m1=30 kg，冰塊的質(zhì)量為m2=10 kg，小孩與滑板始終無相對運動。取重力加速度的大小g=10 m/s2。（i）求斜面體的質(zhì)量；（ii）通過計算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？【答案】（i）20 kg （ii）不能（ii）設(shè)小孩推出冰塊后的速度為v1，由動量守恒定律有m1v1+m2v20=0代入數(shù)據(jù)得v1=1 m/s設(shè)冰塊與斜面體分離后的速度分別為v2和v3，由動量守恒和機(jī)械能守恒定律有m2v20= m2v2+ m3v3聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得v2=1 m/s由于冰塊與斜面體分離后的速度與小孩推出冰塊后的速

20、度相同且處在后方，故冰塊不能追上小孩?！究键c定位】動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律【名師點睛】此題是動量守恒定律及機(jī)械能守恒定律的綜合應(yīng)用問題；解題關(guān)鍵是要知道動量守恒的條件及兩物體相互作用時滿足的能量關(guān)系，列方程即可；注意動量守恒定律的矢量性，知道符號的含義；此題難度中等，意在考查考生靈活利用物理知識解決問題的能力。19【2015安徽22】一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的A點，距離A點5 m的位置B處是一面墻，如圖所示。長物塊以vo=9 m/s的初速度從A點沿AB方向運動，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s，碰后以6 m/s的速度把向運動直至靜止。g取10 m/s2。（1）求物塊與

21、地面間的動摩擦因數(shù)；（2）若碰撞時間為0.05s，求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F；（3）求物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功W?！敬鸢浮浚?） （2） （3）【解析】（1）由動能定理，有： 可得。（2）由動量定理，有 可得。（3）?？键c：本題考查動能定理、動量定理、做功等知識【名師點睛】動能定理是整個高中物理最重要的規(guī)律，計算題肯定會考，一三問都用動能定理；碰撞過程，動量守恒必然用到，學(xué)生很容易想到20【2016全國新課標(biāo)卷】如圖，水平地面上有兩個靜止的小物塊a和b，其連線與墻垂直：a和b相距l(xiāng)；b與墻之間也相距l(xiāng)；a的質(zhì)量為m，b的質(zhì)量為m。兩物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均相同，現(xiàn)

22、使a以初速度向右滑動。此后a與b發(fā)生彈性碰撞，但b沒有與墻發(fā)生碰撞，重力加速度大小為g，求物塊與地面間的動摩擦力因數(shù)滿足的條件?！敬鸢浮俊窘馕觥吭O(shè)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為，若要物塊a、b能夠發(fā)生碰撞，應(yīng)有即設(shè)在a、b發(fā)生彈性碰撞前的瞬間，a的速度大小為，由能量守恒可得設(shè)在a、b碰撞后的瞬間，a、b的速度大小分別為，根據(jù)動量守恒和能量守恒可得，聯(lián)立可得根據(jù)題意，b沒有與墻發(fā)生碰撞，根據(jù)功能關(guān)系可知，故有，綜上所述，a與b發(fā)生碰撞，但b沒有與墻發(fā)生碰撞的條件是【考點定位】考查了動量守恒定律、能量守恒定律的應(yīng)用【方法技巧】該題要按時間順序分析物體的運動過程，知道彈性碰撞過程遵守動量守恒和能量守恒，

23、要結(jié)合幾何關(guān)系分析b與墻不相撞的條件。21（20分）【2016北京卷】（1）動量定理可以表示為p=Ft，其中動量p和力F都是矢量。在運用動量定理處理二維問題時，可以在相互垂直的x、y兩個方向上分別研究。例如，質(zhì)量為m的小球斜射到木板上，入射的角度是，碰撞后彈出的角度也是，碰撞前后的速度大小都是v，如圖1所示。碰撞過程中忽略小球所受重力。a分別求出碰撞前后x、y方向小球的動量變化px、py；b分析說明小球?qū)δ景宓淖饔昧Φ姆较?。?）激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運動。激光照射到物體上，在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時，也會對物體產(chǎn)生作用。光鑷效應(yīng)就是一個實例，激光束可

24、以像鑷子一樣抓住細(xì)胞等微小顆粒。一束激光經(jīng)S點后被分成若干細(xì)光束，若不考慮光的反射和吸收，其中光束和穿過介質(zhì)小球的光路如圖所示。圖中O點是介質(zhì)小球的球心，入射時光束和與SO的夾角均為，出射時光束均與SO平行。請在下面兩種情況下，分析說明兩光束因折射對小球產(chǎn)生的合力的方向。a光束和強度相同；b光束比強度大。 【答案】（1）a，方向沿y軸正方向 b沿y軸負(fù)方向 （2）a兩光束對小球的合力的方向沿SO向左 b兩光束對小球的合力的方向指向左上方（2）a僅考慮光的折射，設(shè)時間內(nèi)沒每束光穿過小球的粒子數(shù)為n，每個粒子動量的大小為p。這些粒子進(jìn)入小球前的總動量為從小球出射時的總動量為、的方向均沿SO向右根據(jù)動量定理 可知，小球?qū)@些粒子的作用力F的方向沿SO向右；根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對小球的合力的方向沿SO向左。b建立如圖所示的Oxy直角坐標(biāo)系x方向：根據(jù)（2）a同理可知，兩光束對小球的作用力沿x軸負(fù)方向。y方向：設(shè)時間內(nèi)，光束穿過小球的粒子數(shù)為，光束穿過小球的粒子數(shù)為，。這些粒子