高考物理动量守恒定律解析版汇编含解析

1、高考物理动量守恒定律解析版汇编含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1两个质量分别为 ma 0.3kg 、 mb0.1kg 的小滑块a、 b 和一根轻质短弹簧，弹簧的一端与小滑块a 粘连，另一端与小滑块b 接触而不粘连 . 现使小滑块 a 和 b 之间夹着被压缩的轻质弹簧，处于锁定状态，一起以速度v0 3m / s 在水平面上做匀速直线运动，如题8图所示 . 一段时间后，突然解除锁定（解除锁定没有机械能损失），两滑块仍沿水平面做直线运动，两滑块在水平面分离后，小滑块b 冲上斜面的高度为h 1.5m . 斜面倾角37o ，小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.15 ，水平面与斜面圆滑连接 . 重力加速

2、度g 取 10m / s2. 求：（提示： sin 37 o0.6 ， cos37 o0.8 ）（ 1） a、 b 滑块分离时， b 滑块的速度大小 .（ 2）解除锁定前弹簧的弹性势能 .【答案】（ 1） vb6m / s（2） ep0.6 j【解析】试题分析：（ 1）设分离时 a、b 的速度分别为 va 、 vb ，小滑块 b 冲上斜面轨道过程中，由动能定理有：mb ghmb gh cos1 mb vb2 （ 3sin2分）代入已知数据解得：vb6m / s（ 2 分）（2）由动量守恒定律得：(mamb )v0ma vamb vb（3 分）解得： va 2m / s（2 分）由能量守恒得：1

3、 (mamb )v02ep1 mava21 mb vb2（ 4 分）222解得： ep 0.6j（ 2 分）考点：本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律.2 如图所示，两块相同平板 p1 、p2 置于光滑水平面上，质量均为 m。 p2 的右端固定一轻质弹簧，左端 a 与弹簧的自由端 b相距 l。物体 p 置于 p1 的最右端，质量为 2m且可以看作质点。 p1 与p 以共同速度v0 向右运动，与静止的p2 发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后p1 与p2粘连在一起，p 压缩弹簧后被弹回并停在a 点（弹簧始终在弹性限度内）。p 与 p2 之间的动摩擦因数为 ，求：（1） p1、 p2 刚碰完时

4、的共同速度v1 和 p 的最终速度v2；（2）此过程中弹簧最大压缩量x 和相应的弹性势能ep。【答案】（ 1） v1v0， v23v0（ 2） xv02l ， epmv022432g16【解析】（ 1） p1、 p2 碰撞过程，动量守恒，mv02mv1，解得 v1v0。2对 p1、 p2、 p 组成的系统，由动量守恒定律， ( m2m)v04mv2，解得 v23v04（2）当弹簧压缩最大时，1、2、p三者具有共同速度v2，对1、2、p组成的系统，从ppp pp1、p2 碰撞结束到 p 压缩弹簧后被弹回并停在a 点，用能量守恒定律121212m2u(2mg)2( lx)解得 xv0222mv12

5、mv0(mm) v2l2232 g对 p1、 p2、 p 系统从 p1、 p2 碰撞结束到弹簧压缩量最大，用能量守恒定律12mv12 12mv021(m 2mm)v22u(2mg )( lx)ep222最大弹性势能epmv0216注意三个易错点：碰撞只是p1 、p2 参与；碰撞过程有热量产生；p 所受摩擦力，其正压力为 2mg【考点定位】碰撞模型、动量守恒定律、能量守恒定律、弹性势能、摩擦生热。中档题3 如图所示，光滑水平直导轨上有三个质量均为m的物块 a、 b、 c，物块 b、 c 静止，物块 b 的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计）；让物块a 以速度 v0 朝 b 运动，压缩弹簧；

6、当a、 b 速度相等时， b 与 c 恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设b 和 c碰撞过程时间极短那么从a 开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，求（ 1） a、 b 第一次速度相同时的速度大小；（ 2） a、 b 第二次速度相同时的速度大小；（ 3）弹簧被压缩到最短时的弹性势能大小【答案】（ 1） v0（ 2） v0 （3）【解析】试题分析：（ 1）对 a、b 接触的过程中，当第一次速度相同时，由动量守恒定律得，mv0=2mv 1，解得 v1v0（2）设 ab 第二次速度相同时的速度大小v2，对 abc 系统，根据动量守恒定律：mv0=3mv2解得 v2= v0（ 3） b 与 c接触的瞬

7、间， b、 c 组成的系统动量守恒，有：解得 v3 v0系统损失的机械能为当 a、 b、c 速度相同时，弹簧的弹性势能最大此时v2= v0根据能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能考点：动量守恒定律及能量守恒定律【名师点睛】本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强，关键合理地选择研究的系统，运用动量守恒进行求解。4 如图所示，光滑水平面上依次放置两个质量均为m 的小物块 a 和 c 以及光滑曲面劈b， b 的质量为 m=3m，劈 b 的曲面下端与水平面相切，且劈b 足够高，现让小物块 c 以水平速度 v0 向右运动，与 a 发生弹性碰撞，碰撞后小物块a 又滑上劈 b，求物块 a 在 b

8、 上能够达到的最大高度【答案】 h3v028g【解析】试题分析 ：选取 a、c 系统碰撞过程动量守恒，机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出 a 的速度； a、b 系统在水平方向动量守恒，由动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题小物块 c与 a 发生弹性碰撞，由动量守恒得：mv0 mvc mva由机械能守恒定律得：1 mv021 mvc21 mva2222联立以上解得：vc 0，va v0设小物块 a在劈 b 上达到的最大高度为 h，此时小物块 a 和 b 的共同速度大小为v，对小物块 a 与 b组成的系统，由机械能守恒得：1mva2mgh1m m v222水平方向动量守恒mvam m

9、v联立以上解得：h3v028g点睛 ：本题主要考查了物块的碰撞问题，首先要分析清楚物体运动过程是正确解题的关键，应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题要注意 a、 b 系统水平方向动量守恒，系统整体动量不守恒2325 一个静止的铀核92u （原子质量为232.0372u ）放出一个粒子（原子质量为2284.0026u ）后衰变成钍核90th （原子质量为228.0287 u ）（已知：原子质量单位1u1.6710 27 kg ， 1u 相当于 931mev ）(1)写出核衰变反应方程；(2)算出该核衰变反应中释放出的核能；(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和粒子的动能，则钍核获得的动

10、能有多大？【答案】 (1) 23292 u22890th+ 42 he(2)5.49mev(3)0.095mev【解析】【详解】(1)23292 u22890th+ 24 he(2)质量亏损m mu m mth 0.0059u e= mc2=0.0059 931mev=5.49mev(3)系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等，即pthpekthpth22mthekp22mekthek e所以钍核获得的动能 ekthme4mthe 0.095mevm42286 在日常生活中，我们经常看到物体与物体间发生反复的多次碰撞如图所示，一块表面水平的木板静止放在光滑的水平地面上，它的右端与墙之间的距离l

11、 0.08 m 现有一小物块以初速度 v02 m/s 从左端滑上木板 ，已知木板和小物块的质量均为1 kg，小物块与木板之间的动摩擦因数 0.1，木板足够长使得在以后的运动过程中小物块始终不与墙接触，木板与墙碰后木板以原速率反弹，碰撞时间极短可忽略，取重力加速度g 10 m/s 2求：(1)木板第一次与墙碰撞时的速度大小；(2)从小物块滑上木板到二者达到共同速度时，木板与墙碰撞的总次数和所用的总时间；(3)小物块和木板达到共同速度时，木板右端与墙之间的距离【答案】 （1） 0.4 s0.4 m/s（ 2） 1.8 s.（3） 0.06 m【解析】试题分析：（ 1）物块滑上木板后，在摩擦力作用下

12、，木板从静止开始做匀加速运动，设木板加速度为 a，经历时间 t 后与墙第一次碰撞，碰撞时的速度为 v1则mg ma ，解得 ag 1m / s2 l1 at 2 ， v1at 2联立 解得 t0.4s， v1 0.4m / s （ 2）在物块与木板两者达到共同速度前，在每两次碰撞之间，木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的匀减速直线运动，因而木板与墙相碰后将返回至初态，所用时间也为 t设在物块与木板两者达到共同速度v 前木板共经历n 次碰撞，则有：vv02ntt aa t 式中 t 是碰撞n 次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间由于最终两个物体一起以相同的速度匀速前进，故 式可

13、改写为2vv02nta由于木板的速率只能处于0 到 v1 之间，故有0v02nta2v1 求解上式得 1.5n2.5由于 n 是整数，故有n=2由得： t 0.2s ； v 0.2m / s 从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为：t 4tt 1.8s（ 11）即从物块滑上木板到两者达到共同速度时，木板与墙共发生三次碰撞，所用的时间为18s（3）物块与木板达到共同速度时，木板与墙之间的距离为sl1 a t 2 （ 12）2联立 与（ 12）式，并代入数据得s0.06m即达到共同速度时木板右端与墙之间的距离为006m 考点：考查了牛顿第二定律，运动学公式【名师点睛】本题中开始小木块受到向

14、后的摩擦力，做匀减速运动，长木板受到向前的摩擦力做匀加速运动；当长木板反弹后，小木块继续匀减速前进，长木板匀减速向左运动，一直回到原来位置才静止；之后长木板再次向右加速运动，小木块还是匀减速运动；长木板运动具有重复性，由于木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触，故直到两者速度相同，一起与墙壁碰撞后反弹；之后长木板向左减速，小木块向右减速，两者速度一起减为零7 在光滑的水平面上，质量 m1 =1kg 的物体与另一质量为 m2 物体相碰，碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所示。求：（ 1）碰撞前 m 的速度 v和 m 的速度 v ；1122（2）另一物体的质量 m2。【答案】（ 1） v14

15、 m s， v20；（ 2） m23kg 。【解析】试题分析：（ 1）由 s t 图象知：碰前， m1 的速度s16 - 04 m s2处于静止v14 - 0， mt状态，速度 v20（2）由 s t 图象知：碰后两物体由共同速度，即发生完全非弹性碰撞碰后的共同速度s24161m sv124t根据动量守恒定律，有：m1v1(m1m2 )v另一物体的质量m2 m1v1v3m13kgv考点： st 图象，动量守恒定律8 如图所示，带有1a的半径为rc置于光滑圆弧的小车，静止在光滑水平面上滑块4木板 b 的右端，匀速运动， b 与a、 b、 c 的质量均为 a 碰后即粘连在一起，m， a、 b 底面

16、厚度相同现 b、 c 以相同的速度向右 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） v2 3gr （ 2）v12 3gr ，v253gr033【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mv0v02mu ，解得 u2c 滑到最高点的过程： mv02mu3mu1 mv021 2mu21 3mu 2mgr222解得 v02 3gr(2)c从底端滑到顶端

17、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 mv02mumv12mv21 mv0212mu21 mv1212mv222222解得 ： v123gr， v253gr339 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m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？【答案】（ 1） v02（ 2）mv022g2( mm)g【解析】（1）槽固定时，设球上升的高度为h1，由机械能守恒得：mgh11mv022解得： h1v02；2g（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

18、，由动量守恒定律得：mv0m mv再由机械能守恒定律得：1 mv021 mm v2mgh222 立解得，上球上升的高度：h2mv 022 mmg10 （ 20 分）如下 所示，光滑水平面mn左端 板 有一 射装置p，右端 n 与 于同一高度的水平 送 之 的距离可忽略， 送 水平部分nq 的 度l=8m，皮 逆 送 以 v = 2m/s 的速度匀速 。mn 上放置两个 量都 m = 1 kg 的小物 a、 b，它 与 送 的 摩擦因数 = 0.4。开始 a、 b 静止， a、 b 一 簧，其 性 能 ep = 16 j 。 解除 定， 开a、 b，并迅速移走 簧。取 g=10m/s2。（1）求

19、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mvb mva 0 2 分解得

20、4.0/ 2 分vb vams（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mgsm01 mvb2 2 分2vb 2 1 分解得 s m2m2g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 a、 b 共同的速

21、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 a 做功 w12，mvaw 2分 2由解得 w162 j 2 分考点：相 运 能定理 量守恒11 （ 18 分）、如 所示，固定的光滑平台左端固定有一光滑的半 道， 道半径 r，平台上静止放着两个滑 a、 b，其 量ma=m，mb=2m，两滑 有少量炸 。平台右 有一小 ，静止在光滑的水平地面上，小 量m=3m ， l=2r， 面与平台的台面等高， 面粗糙， 摩擦因数=0.2 ，右 地面上有一立 ，立 与小 右端的距离 s， s在 0s2r的范 内取 ，当小

22、运 到立 立即被牢固粘 。点燃炸 后，滑 a 恰好能 通 半 道的最高点d，滑 b 冲上小 。两滑 都可以看作 点，炸 的 量忽略不 ，爆炸的 极短，爆炸后两个滑 的速度方向在同一水平直 上，重力加速度 g=10m/s 2。求：（1）滑 a 在半 道最低点c 受到 道的支持力fn。（2）炸 爆炸后滑 b 的速度大小vb。（3） 滑 b 从滑上小 在小 上运 的 程中，克服摩擦力做的功wf 与 s 的关系。【答案】（ 1）（ 2）（3）（ a） 当 ，小 到与立 粘 未与滑 b 达到共速。分析可知滑 会滑离小 ，滑 b 克服摩擦力做功 ：（b ）当 ，小 与滑 b 先达到共速然后才与立 粘 共速后， b 与立 粘 后，假 滑 b 做匀减速运 直到停下，其位移 ，假 不合理，滑 b 会从小 滑离滑 b 从滑上小 到共速 克服摩擦力做功 ：【解析】试题分析：（1）、以水平向右为正方向，设爆炸后滑块a 的速度大小为va，滑块 a 在半圆轨道运动，设到达最高点的速度为vad，则1 分得到1 分滑块 a 在半圆轨道运动过程中，据动能定理：1 分得：滑块 a 在半圆轨道最低点：1 分得：1 分（2）、在 a、 b 爆炸过程，动量守恒。则1