高考物理动量守恒定律模拟试题含解析

1、高考物理动量守恒定律模拟试题含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1 运载火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m=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m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vo 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

2、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，求两种模型上升的最大高度之差。【答案】 116.54m【解析】对模型甲：0mm v甲mv0v甲21085h甲 =9m 200.56 m2g对模型乙第一级喷气：0mmv乙1m v022解得： v乙130 ms2s 末： v乙1=v乙1gt10 msh乙1 = v乙21v 乙2140m2 g对模型乙第一级喷气：m v乙1 =（ mm )v乙2m v02222解得： v乙2670 m=9sh乙 2 = v乙2222445 m277.10 m2g81可得：hh乙1 +h乙 2h甲 = 9440 m116.54m 。8

3、12 如图所示，在倾角为30的光滑斜面上放置一质量为m 的物块b，b 的下端连接一轻质弹簧，弹簧下端与挡板相连接，b 平衡时，弹簧的压缩量为x0， o 点为弹簧的原长位置在斜面顶端另有一质量也为m 的物块a，距物块b 为 3x0，现让a 从静止开始沿斜面下滑， a 与 b 相碰后立即一起沿斜面向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又一起向上运 ，并恰好回到o 点 (a、b 均 点 )，重力加速度 g求：（ 1） a、 b 相碰后瞬 的共同速度的大小；（ 2） a、 b 相碰前 簧具有的 性 能；（ 3）若在斜面 端再 接一光滑的半径r x0 的半 道 pq， 弧 道与斜面相切于最高点p， 物 a

4、 以初速度v 从 p 点沿斜面下滑，与b 碰后返回到p 点 具有向上的速度， v 至少 多大 物 a 能沿 弧 道运 到q 点（ 算 果可用根式表示）【答案】 v213gx0 ep1 mgx0 v(20 4 3) gx024【解析】 分析：（ 1） a 与 b 球碰撞前后， a 球的速度分 是 v1 和 v2 ，因 a 球滑下 程中，机械能守恒，有：12mg（3x0）sin30 = mv 12解得： v1 3gx0 又因 a 与 b 球碰撞 程中， 量守恒，有：mv 1=2mv2得： v211 立 v13gx02 2（ 2）碰后， a、 b 和 簧 成的系 在运 程中，机械能守恒 有： ep+

5、12?2mv220+2mg?x0sin30 12=mgx0-31解得： ep 2mg?x0sin30 -?2mv2mgx0mgx0244（3） 物 在最高点c 的速度是vc，物 a 恰能通 弧 道的最高点c 点 ，重力提供向心力，得：mg m vc2r30若本 允 的最大 差 4，此所以： vc grgx0 c 点相 于o 点的高度：h=2x0sin30 +r+rcos30(43)=x02物 从 o 到 c的 程中机械能守恒，得：1mvo2 mgh+ 1mvc222 立 得：vo (53) gx0 ?设 a 与 b 碰撞后共同的速度 vb，碰撞前 a 的速度 va，滑 从 p 到 b 的 程中

6、机械能守恒，得： 1mv2+mg（ 3x0sin30）1mva222a 与 b 碰撞的 程中 量守恒得：mva=2mvba 与 b 碰撞 束后从 b 到 o 的 程中机械能守恒，得：1b2p?2mv+e 21?2mvo 2+2mg?x0sin30 2由于 a 与 b 不粘 ，到达 o 点 ，滑 b 开始受到 簧的拉力，a 与 b 分离 立 解得： v3 3gx0考点： 量守恒定律；能量守恒定律【名 点睛】分析清楚物体运 程、抓住碰撞 簧的 量与 a、b 到达 p 点 簧的伸 量相等， 簧 能相等是关 ， 用机械能守恒定律、 量守恒定律即可正确解 3物理 修3 5（1）天然放射性元素23994

7、pu 经过次 衰 和次 衰 ，最后 成 的同位素。（填入 的三种同位素20682 pb 、 20782 pb 、 20882 pb 中的一种）（2）某同学利用如 所示的装置 量守恒定律 中两 相同， 挂于同一高度， a、 b 两 球均很小， 量之比 12当两 均 于自由静止状 ，其 面 好接触向右上方拉 b 球使其 伸直并与 直方向成45角，然后将其由静止 放 果 察到两 球粘在一起 ，且最大 角成 是否成功地 了 量守恒定律？【答案】（ 1） 8， 4， 20782 pb ；（ 2） p2p1 4%p1【解析】【详解】（ 1）设发生了 x 次 衰变和 y 次 衰变，根据质量数和电荷数守恒可知

8、，2x-y+82=94，239=207+4x；由数学知识可知，x=8， y=4若是铅的同位素206，或 208，不满足两数守恒，因此最后变成铅的同位素是20782 pb2ab的质量分别为ma 、mb ，摆长为 l ，b 球的初始高度为h1，碰撞前 b 球（）设摆球 、的速度为vb.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h1l (1cos45 ) 1 mb vb2mb gh1 2设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1 2、 p 有p1=mbvb 联立式得pm2gl (1 cos45 ) 1b同理可得p2( mamb )2gl (1 cos30 ) 联立式得p2ma mb1cos

9、30p1mb1cos45代入已知条件得p221.03 p1由此可以推出pp21p1 4%所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律4 氡是一种放射性气体，主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料呼吸时氡气会随气体进入肺脏，氡衰变时放出射线，这种射线像小“炸弹 ”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等若有一静止的氡核22286 rn 发生衰变，放出一个速度为 v0 、质量为 m 的 粒子和一个质量为 m 的反冲核钋21884 po 此过程动量守恒，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能。（ 1）写衰变方程；（ 2）求出反冲核钋的速度； ( 计算结果用题中字母表

10、示 )（ 3）求出这一衰变过程中的质量亏损。( 计算结果用题中字母表示 )【答案】（ 1） 86222 rn84218 po 24 he ；（ 2） vmv0 ，负号表示方向与离子速度方向m相反；（ 3）mm mv02m2mc 2【解析】【分析】【详解】（1）由质量数和核电荷数守恒定律可知，核反应方程式为22286 rn21884 po+42 he（ 2）核反应过程动量守恒，以 离子的速度方向为正方向由动量守恒定律得mv0mv0解得 vmv0，负号表示方向与m离子速度方向相反（3）衰变过程产生的能量1mv21mv2m m mv02e2022m由爱因斯坦质能方程得emc2解得m m mv02m2

11、mc25 如图所示，在光滑水平面上有一个长为l的木板b，上表面粗糙，在其左端有一个光滑的 1 圆弧槽 c 与长木板接触但不连接，圆弧槽的下端与木板的上表面相平，b、 c 静止在水4平面上，现有滑块 a 以初速度 v0 从右端滑上 b 并以 v0 滑离 b，恰好能到达c 的最高点 .a、2b、 c 的质量均为m，试求：（ 1）滑块与木板 b 上表面间的动摩擦因数 ；（ 2） 1 圆弧槽 c 的半径 r422【答案】（ 1） 5v0；（ 2） r v016gl64 g【解析】由于水平面光滑，a 与 b、 c 组成的系统动量守恒和能量守恒，有：1mv0 m(v0 ) 2mv1 2121121 mgl

12、mv0m(v0) 22222mv1 2 2联立解得：5v0.16 gl当 a 滑上 c， b 与 c分离， a、 c 间发生相互作用 a 到达最高点时两者的速度相等 a、 c 组成的系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒：1m(v0) mv1 (m m)v221121212 mgr m(2v0)mv1(2m)v22222联立解得：rv064g点睛：该题考查动量守恒定律的应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况，列出动量守恒以及能量转化的方程；注意使用动量守恒定律解题时要规定正方向6 如图，一质量为m 的物块静止在桌面边缘，桌面离水平地面的高度为h.一质量为m 的子弹以水平速度v0 射入物块后，以

13、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）此后物块落地点离桌面边缘的水平距离【答案】 (1) e1m2mv0h3mv0(2) s2g8mm【解析】【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0mv =m +mv解得系统的机械能损失为e=由式得e=（2）设物块下落到地面所需时间为t ，落地点距桌面边缘的水平距离为s,则s=vt由s=得考点：动量守恒定律；机械能守恒定律点评：本题采用程序法按时间顺序进行分析处理，是动量守恒定律与平抛运动简单的综合，比较容易7 如图所示，带有1 光滑圆弧的小车a 的半径为r，静止在光滑

14、水平面上滑块c 置于4木板b 的右端，a、 b、 c 的质量均为m， a、 b 底面厚度相同现b、 c 以相同的速度向右匀速运动，b 与a 碰后即粘连在一起，c 恰好能沿a 的圆弧轨道滑到与圆心等高处则 ： (已知重力加速度为g)(1)b、c 一起匀速运动的速度为多少？(2)滑块 c 返回到 a 的底端时ab 整体和 c 的速度为多少？【答案】 （1） v023gr（ 2） v12 3gr ， v253gr33【解析】本题考查动量守恒与机械能相结合的问题(1)设 b、 c 的初速度为 v0， ab 相碰过程中动量守恒，设碰后ab 总体速度 u，由mv02mu ，解得 uv02c 滑到最高点的过

15、程：mv02mu3mu1mv0212mu213mu 2mgr222解得 v02 3gr(2)c从底端滑到顶端再从顶端滑到底部的过程中，满足水平方向动量守恒、机械能守恒，有 mv02mumv12mv21mv0212mu21mv1212mv222222解得 ： v123gr， v253gr338 如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块b 上，另一端与滑块c 接触但未连接，该整体静止放在离地面高为h 的光滑水平桌面上.现有一滑块a 从光滑曲面上离桌面h 高处由静止开始滑下，与滑块b 发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块c 向前运动，经一段时间，滑块c 脱离弹簧，继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞

16、出.已知mam, mb2m, mc3m ，求：（1）滑块 a 与滑块 b 碰撞结束瞬间的速度v；（ 2）被压缩弹簧的最大弹性势能epmax；（ 3）滑块 c 落地点与桌面边缘的水平距离s.【答案】（ 1）11mgh23 v132gh （）6（ ）3hhv23【解析】【详解】解： (1)滑块 a 从光滑曲面上h 高处由静止开始滑下的过程，机械能守恒，设其滑到底面的速度为 v1 ，由机械能守恒定律有：ma gh1 ma v122解之得： v2gh1滑块 a 与 b 碰撞的过程， a 、 b 系统的动量守恒，碰撞结束瞬间具有共同速度设为v ，由动量守恒定律有：mav1mamb v解之得： v1 v1

17、12gh33(2)滑块 a 、 b 发生碰撞后与滑块c 一起压缩弹簧，压缩的过程机械能守恒，被压缩弹簧的弹性势能最大时，滑块a 、 b 、 c 速度相等，设为速度v2由动量守恒定律有：ma v1mambmc v2由机械能守恒定律有：ep max1 (mamb )v2mambmc v222ep max1解得被压缩弹簧的最大弹性势能：mgh6(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时，滑块c 脱离弹簧，设滑块a 、 b 的速度为 v3 ，滑块c 的速度为 v4 ，分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有：mamb v mamb v3 mc v41 mambv21 mambv321 mc v42222解之得：

18、v30 ， v412gh3滑块 c 从桌面边缘飞出后做平抛运动：sv4th 1 gt 22解之得滑块 c 落地点与桌面边缘的水平距离：s2hh39 （ 20 分）如下图所示，光滑水平面mn左端挡板处有一弹射装置p，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 = 0.4。开始时a、 b 静止， a、 b 间压缩一轻质弹pa、 b，并迅速移走弹簧。取2簧，其弹性势能 e = 16 j 。现解除锁定，弹开

19、g=10m/s 。（1）求物 b 被 开 速度的大小；（2）求物 b 在 送 上向右滑行的最 距离及返回水平面mn 的速度vb；（ 3） a 与 p 相碰后静止。当物 b 返回水平面 mn后， a 被 p 出， a、 b 相碰后粘接在一起向右滑 ，要使 a、 b 接体恰好能到达 q端，求 p 对 a 做的功。【答案】（ 1） vb4.0m / s （ 2） vb 2m / s （ 3） w162 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 ：ep1 mva21 mvb2 2 分22 向右 正方向，由 量守恒mv

20、bmva 0 2 分解得4.0/ 2 分vbvams（2）（ 6 分） b 滑上 送 做匀减速运 ，当速度减 零 ，滑 的距离最 。由 能定理得mgsm01mvb2 2 分2解得 s mvb22m 1 分2g物 b 在 送 上速度减 零后，受 送 它的摩擦力，向左加速，若一直加速， 受力和位移相同 ，物 b 滑回水平面 mn 的速度 vb 4m / s ，高于 送 速度， 明b滑回 程先加速到与 送 共速，后以2m / s的速度做匀速直 运 。1 分物 b 滑回水平面 mn的速度 vb v2m / s 2 分（3）（ 8 分） 射装置将a 出后与 b 碰撞， 碰撞前a 的速度 va ，碰撞后

21、a、 b 共同的速度 v，根据 量守恒定律，mvamvb2mv 2 分a、 b 恰好滑出平台q端，由能量关系有1 2mv 22mgl 2 分2 射装置 wmva 2 分 a 做功 w ， 122由解得 w162 j 2 分考点：相 运 能定理 量守恒10 如 所示，可看成 点的a 物体叠放在上表面光滑的滑的水平 道匀速运 ，与静止在同一光滑水平 道上的木板b 物体上，一起以v0 的速度沿光c 生完全非 性碰撞，b， c 的上表面相平且b， c 不粘 ， 量均相等，木板c 长为 l，求a 滑上c 后恰好能到达c 板的最右端，已知a， b， c a 物体的最终速度 a 在木板 c上滑行的时间【答案】 3v0 ； 4l4v0【解析】试题分析： 设 a 、 b 、 c 的质量为 m ， b 、 c 碰撞过程中动量守恒，令 b 、 c 碰后的共同速度为，则，解得，b 、 c 共速后 a 以 v0 的速度滑上 c ， a 滑上 c 后， b 、 c 脱离a 、 c 相互作用过程中动量守恒，设最终a 、 c 的共同速度，则解得 在 a 、 c 相互作用过程中，根据功能关系有（ f 为 a 、 c 间的摩擦力）代入解得fmv02 16 l此过程中对 c ，根据动量定理有4l代入相关数据解得tv0考点：动量守恒定律；能量守恒定律及动量定理11 如图所示，在光滑的水平面上，质量为4m、长为 l 的