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【物理】物理動(dòng)量守恒定律練習(xí)題含答案一、高考物理精講專題動(dòng)量守恒定律1.如圖所示,一輛質(zhì)量M二3kg的小車A靜止在光滑的水平面上,小車上有一質(zhì)量m二1kg的光滑小球B,將一輕質(zhì)彈簧壓縮并鎖定,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ef6J,小球與小車右壁距離為L(zhǎng)二0.4m,解除鎖定,小球脫離彈簧后與小車右壁的油灰阻擋層碰撞并被粘住,求:小球脫離彈簧時(shí)的速度人??;在整個(gè)過(guò)程中,小車移動(dòng)的距離?!敬鸢浮浚?)3m/s(2)0.Im【解析】試題分析:(1)除鎖定后彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)動(dòng)能,根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒列出等式得mvi-Mv2=0E=-mv;+丄M訐卩2'2-代入數(shù)據(jù)解得:V1二3m/sVrFlm/s(2)根據(jù)動(dòng)量守恒和各自位移關(guān)系得加玉=M土,X1+x:=Ltt代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:X1=-=Q.lm?4考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律;能量守恒定律.2.2&如圖所示,質(zhì)量為ma=2kg的木塊A靜止在光滑水平面上。一質(zhì)量為mb=Ikg的木塊B以初速度vo=lOm/s沿水平方向向右運(yùn)動(dòng),與A碰撞后都向右運(yùn)動(dòng)。木塊A與擋板碰撞后立即反彈(設(shè)木塊A與擋板碰撞過(guò)程無(wú)機(jī)械能損失)。后來(lái)木塊A與B發(fā)生二次碰撞,碰后A、B同向運(yùn)動(dòng),速度人小分別為lm/s.4m/so求:木塊A、B第二次碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能?!敬鸢浮?J【解析】試題分析:依題意,第二次碰撞后速度人的物體應(yīng)該在前,由此可知第二次碰后A、B速度方向都向左。第一次碰撞,規(guī)定向右為正向mBvo=mBVB+mAVA第二次碰撞,規(guī)定向左為正向mAvA-mBVB=mBvB^mAVA得到VA=4m/sVB=2m/s
AE=9J考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律;能量守恒定律.視頻D人站在小車上和小車一起以速度V。沿光滑水平面向右運(yùn)動(dòng)?地面上的人將一小球以速度V沿水平方向向左拋給車上的人,人接住后再將小球以同樣大小的速度V水平向右拋出,接和拋的過(guò)程中車上的人和車始終保持相對(duì)靜止.重復(fù)上述過(guò)程,當(dāng)車上的人將小球向右拋出n次后,人和車速度剛好變?yōu)?.已知人和車的總質(zhì)量為M,求小球的質(zhì)量【答案】m=一2nv【解析】試題分析:以人和小車、小球組成的系統(tǒng)為研究對(duì)彖,車上的人第一次將小球拋出,規(guī)定向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律:Mvo-mv=Mvi+mv如2w?vHr車上的人第二次將小球拋出,由動(dòng)量守恒:Mvrmv=Mv2+mv2wv2/wv同理,車上的人第n次將小球拋出后,有vn=v0-/7-—M由題意Vn=0,得:〃匸空得:〃匸空2/7V考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律如圖,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(shí)刻小孩將冰塊以相對(duì)冰面3m/s的速度向斜面體推出,冰塊平滑地滑上斜面體,在斜面體上上升的最人高度為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m日30“kg,冰塊的質(zhì)量為m2="10Hkg,小孩與滑板始終無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)?取重力加速度的大小m/s2.求斜面體的質(zhì)量;通過(guò)計(jì)算判斷,冰塊與斜面體分離后能否追上小孩?【答案】(i)20kg(ii)不能
【解析】試題分析:①設(shè)斜面質(zhì)量為M,冰塊和斜面的系統(tǒng),水平方向動(dòng)量守恒:tn2v2=(m2+M)v系統(tǒng)機(jī)械能守恒:卑g/?+*(〃j+M”=解得:M=20kg②人推冰塊的過(guò)程:加必=加2冬,得叫=l〃?/s(向右)冰塊與斜面的系統(tǒng):佗冬=〃屮;+Mi,-w.v;=-w.v;2+-Mv;2""2"-2解得:冬=—1〃7/$(向右)因|必|=叫,且冰塊處于小孩的后方,則冰塊不能追上小孩.考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律.如圖,一質(zhì)量為M的物塊靜止在桌面邊緣,桌面離水平地面的高度為h.—質(zhì)量為m的子彈以水平速度“°射入物塊后,以水平速度內(nèi)/2射出.重力加速度為g.求:(1)此過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能;(2)此后物塊落地點(diǎn)離桌面邊緣的水平距離.[IfJ\[IfJ\【答案】(1)AE=-3-—\mvl(2)5=【解析】【分析】【詳解】試題分析:(1)設(shè)子彈穿過(guò)物塊后物塊的速度為認(rèn)由動(dòng)量守恒得mvo=m—^MV①2解得m2Mm2M系統(tǒng)的機(jī)械能損失為■1—m+-AT722■匹丿2■12③由②③式得誠(chéng)④由②③式得誠(chéng)④(2)設(shè)物塊下落到地面所需時(shí)河為r,落地點(diǎn)距桌面邊緣的水平距離為s,則必二£才⑤s=Vt⑥由②⑤⑥得⑦考點(diǎn):動(dòng)量守恒定律;機(jī)械能守恒定律.點(diǎn)評(píng):本題采用程序法按時(shí)間順序進(jìn)行分析處理,是動(dòng)量守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單的綜合,比較容易.裝甲車和戰(zhàn)艦采用多層鋼板比采用同樣質(zhì)量的單層鋼板更能抵御穿甲彈的射擊.通過(guò)對(duì)一下簡(jiǎn)化模型的計(jì)算可以粗略說(shuō)明其原因.質(zhì)量為2m、厚度為2d的鋼板靜止在水平光滑桌面上.質(zhì)量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板,剛好能將鋼板射穿.現(xiàn)把鋼板分成厚度均為d、質(zhì)量均為m的相同兩塊,間隔一段距離水平放置,如圖所示.若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板,穿出后再射向第二塊鋼板,求子彈射入第二塊鋼板的深度?設(shè)子彈在鋼板中受到的阻力為恒力,且兩塊鋼板不會(huì)發(fā)生碰撞不計(jì)重力影*〃////〃〃〃〃〃〃〃〃〃扎響.mm響.mm7〃〃〃〃〃〃〃〃〃"〃/〃仇【答案】設(shè)子押初it度為%?射入斥度為2d的供板JH.■終■板和子押的共冋速度為以由動(dòng)(2x??iwp.①解得/?£%AilW中功絵損失為A£?^u?cj-ixJmF2②分成兩塊洌板IL設(shè)子鼻穿過(guò)須一塊■板時(shí)兩壽的速度分別九5和VI.由功■守tawM€^?IWF|?■%助作釧板中受踽用力枷力.核A知板的動(dòng)^失為學(xué)由“中恒得TOC\o"1-5"\h\z■卅■£“{■¥?聯(lián)立①???式.且考喪卅刊仍倚大丁*?用q?g?乎用?設(shè)子鼻射入須二塊第板幷酚在其中點(diǎn)種豬的共同速度為乃.由動(dòng)■守忸得2■匕■朋片⑥很失的動(dòng)絵為A£*?#?彳—2聯(lián)立①?S?⑦式紂af-|o*Y)x?閔為子弄左倒板中受到的用力為恫力.由⑧式可徇?財(cái)入期二農(nóng)■板的資皮=為【解析】設(shè)子彈初速度為V。,射入厚度為2d的鋼板后,由動(dòng)量守恒得:mvo=(2m+m)V(2分)此過(guò)程中動(dòng)能損失為:AEw=f-2d=—mvj——x3mV2(2分)22分成兩塊鋼板后,設(shè)子彈穿過(guò)第一塊鋼板時(shí)兩者的速度分別為V1和V1:mvi+mVi=mvo(2分)因?yàn)樽訌椩谏浯┑谝粔K鋼板的動(dòng)能損失為(1分),6由能量守恒得:1.1,1.八、ymvr+ymVr=ymv0一AE辭(2分)乙乙乙且考慮到VI必須人于V1,解得:Vi=(*+f)Vo設(shè)子彈射入第二塊鋼板并留在其中后兩者的共同速度為V2,由動(dòng)量守恒得:2mV2=mvi(1分)損失的動(dòng)能為:血=丄mvf—丄x2mV:(2分)22-聯(lián)立解得:AE'=*(1+f)x£mv;因?yàn)锳E'=fx(1分),可解得射入第二鋼板的深度x為:x二(2分)4子彈打木塊系統(tǒng)能屋損失完全轉(zhuǎn)化為了熱量,相互作用力乘以相對(duì)位移為產(chǎn)生的熱屋,以系統(tǒng)為研究對(duì)彖由能量守恒列式求解7.一個(gè)靜止的鈾核器U(原子質(zhì)量為232.0372U)放出一個(gè)a粒子(原子質(zhì)量為4.0026U)后衰變成社核芽Th(原子質(zhì)量為228.0287u).(已知:原子質(zhì)量單位lu=1.67xl0_27kg,111相當(dāng)于931MeV)(1)寫出核衰變反應(yīng)方程;(2)算出該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能:(3)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為社核和a粒子的動(dòng)能,則社核獲得的動(dòng)能冇多人?【答案】⑴盂U—MTh+;He(2)5.49MeV⑶0.095MeV【解析】【詳解】⑴gUT^Th十;He(2)質(zhì)量虧損Aw=加匕-fna-〃7口=0.0059u△E=Awc2=0.0059x931MeV=5.49MeV(3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,牡核和a粒子的動(dòng)量人小相等,即Ah=幾
PTh2叫PTh2叫^kTh+Eka='E4所以蝕核獲得的動(dòng)能瓦Th=——-—X△£=-XAE=0.095MeVma+/r?Th4+228如圖所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一豎直的墻.重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍,重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為口?使木板與重物以共同的速度V。向右運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻木板與墻發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,碰撞后木板以原速率反彈.設(shè)木板足夠長(zhǎng),重物始終在木板上?重力加速度為g?求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間.4v【答案】/=丄【解析】解:木板第一次與墻碰撞后,向左勻減速直線運(yùn)動(dòng),直到靜止,再反向向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)直到與重物有共同速度,再往后是勻速直線運(yùn)動(dòng),直到第二次撞墻.木板第一次與墻碰撞后,重物與木板相互作用直到有共同速度V,動(dòng)量守恒,有:3木板在第一個(gè)過(guò)程中,用動(dòng)量定理,有:mv-m(-3木板在第一個(gè)過(guò)程中,用動(dòng)量定理,有:mv-m(-vo)=p2mgti木板在第二個(gè)過(guò)程中,勻速直線運(yùn)動(dòng),有:s=vt2木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間口說(shuō)2=牛+;;°-::°4Vn答:木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間為器【點(diǎn)評(píng)】本題是一道考查動(dòng)量守恒和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過(guò)程復(fù)雜的好題,正確分析出運(yùn)動(dòng)規(guī)律是關(guān)鍵?如圖所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌的水平部分處于豎直向下的B=4T的勻磁場(chǎng)中,兩導(dǎo)軌間
距L=0.5m,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)金屬棒a和b的質(zhì)量都為m=lkg,電阻Ra=Rb=l£l.b棒靜止于軌道水平部分,現(xiàn)將a棒從h=80cm高處自靜止沿弧形軌道卞滑,通過(guò)C點(diǎn)進(jìn)入軌道的水平部分,已知兩棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直,且兩棒始終不相碰?求a、b兩棒的最終速度人小以及整個(gè)過(guò)程中b棒中產(chǎn)生的焦耳熱(已知重力加速度g取10m/s2)【答案】2nVs2J【解析】d棒下滑至【答案】2nVs2J【解析】d棒下滑至C點(diǎn)時(shí)速度設(shè)為爍nigh=+-0解得v'o=4in/s;則由動(dòng)能定理,有:(2分)(2分)此后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,“、b兩棒達(dá)到共速前,兩棒所受安培力始終等人反向,因此d、b兩棒組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,有:mv0=(/n+m)v(2分)解得a、b兩棒共同的最終速度為v-2111/s,此后兩棒一起做勻速直線運(yùn)動(dòng):由能量守恒定律可知,整個(gè)過(guò)程中回路產(chǎn)生的總的焦耳熱為:2=l/mr_|(2=l/mr_|(/Z7+Z77)V2則b棒中的焦耳熱a=|e聯(lián)立解得:0=2J(2分)(2分)(2分)如圖所示,質(zhì)量均為M=4kg的小車A、B,B車上用輕繩掛有質(zhì)量為m=2kg的小球C,與B車靜止在水平地面上,A車以vo=2m/s的速度在光滑水平面上向B車運(yùn)動(dòng),相碰后粘在一起(碰撞時(shí)間很短)?求:⑴碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能;⑵碰后小球C第一次回到最低點(diǎn)時(shí)的速度人小.【答案】(1)4J(2)1.6m/s【解析】【詳解】解:(1)設(shè)A、B車碰后共同速度為叫,由動(dòng)量守恒得:My°=2Mi[系統(tǒng)損失的能量為:E損=-Mv^-lx2Mv;=4J2(2)設(shè)小球C再次回到最低點(diǎn)時(shí)A、B車速為叫,小球C速度為兒,對(duì)A、B、C系統(tǒng)由水平方向動(dòng)量守恒得:2Mvx=2Mi?+〃“3由能量守恒得:解得:v3=1.6in/s(20分)如下圖所示,光滑水平面MN左端擋板處有一彈射裝置P,右端N與處于同一高度的水平傳送帶之間的距離可忽略,傳送帶水平部分NQ的長(zhǎng)度L二8m,皮帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳送帶以v二2m/s的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。MN上放置兩個(gè)質(zhì)量都為m二1的小物塊A、B,它們與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)U=0.4。開始時(shí)A、B靜止,A、B間壓縮一輕質(zhì)彈簧,其彈性勢(shì)能阮二16J?,F(xiàn)解除鎖定,彈開A、B,并迅速移走彈簧。取g=10m/s\(1)求物塊B被彈開時(shí)速度的大?。唬?)求物塊B在傳送帶上向右滑行的最遠(yuǎn)距離及返回水平面MN時(shí)的速度vj:(3)A與P相碰后靜止。當(dāng)物塊B返回水平面MN后,A被P彈出,A、B相碰后粘接在一起向右滑動(dòng),要使A、B連接體恰好能到達(dá)Q端,求P對(duì)A做的功?!敬鸢浮浚?)=4.07/7/5(2)(3)W=162J【解析】試題分析:(1)(6分)解除鎖定彈開AB過(guò)程中,系統(tǒng)機(jī)械能守恒:TOC\o"1-5"\h\zED=-加v:+-〃聽2分p2R2匕設(shè)向右為正方向,由動(dòng)量守恒mvB-mvA=02分解得vB=vA=4.0m/s①2分(2)(6分)B滑上傳送帶做勻減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度減為零時(shí),滑動(dòng)的距離最遠(yuǎn)。由動(dòng)能定理得-“"g%=0-丄〃庇2分2解得S/丄匚=2加……1分②2〃g物塊B在傳送帶上速度減為零后,受傳送帶給它的摩擦力,向左加速,若一直加速,則受力和位移相同時(shí),物塊B滑回水平面MN時(shí)的速度vH'=4m/s,高于傳送帶速度,說(shuō)明B滑回過(guò)程先加速到與傳送帶共速,后以2/H/5的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。……1分TOC\o"1-5"\h\z物塊B滑回水平面MN的速度'=v=2/77/52分(3)(8分)彈射裝置將A彈出后與B碰撞,設(shè)碰撞前A的速度為V;,碰撞后A、B共同的速度為V,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,-=2mV2分A、B恰好滑出平臺(tái)Q端,由能量關(guān)系有丄x2〃W=“?2〃?g厶……2分⑤2設(shè)彈射裝置對(duì)A做功為W,W=-mv2……2分⑥2由④?⑥解得W=162J……2分考點(diǎn):相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能定理動(dòng)量守恒如圖所示,粗細(xì)均勻的圓木棒A卞端離地面高H,上端套著一個(gè)細(xì)環(huán)B.A和B的質(zhì)量均為m,A和B間的滑動(dòng)摩擦力為f,且f<mg.用手控制A和B使它們從靜止開始自由下落.當(dāng)A與地面碰撞后,A以碰撞地面時(shí)的速度人小豎直向上運(yùn)動(dòng),與地面發(fā)生碰撞時(shí)間極短,空氣阻力不計(jì),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A始終呈豎直狀態(tài).求:若A再次著地前B不脫離A,A的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件?3『AH要使環(huán)不碰地面,則要求木棒長(zhǎng)度不小于X,即HSm2g2H解得:(mg+Q考點(diǎn):考查了牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】連接牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的紐帶就是加速度,所以在做這一類問題時(shí),特別又是多過(guò)程問題時(shí),先弄清楚每個(gè)過(guò)程
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