(物理)物理动量守恒定律练习题及答案

1、（物理）物理动量守恒定律练习题及答案一、高考物理精讲专题动量守恒定律1. （16分）如图，水平桌面固定着光滑斜槽，光滑斜槽的末端和一水平木板平滑连接，设物 块通过衔接处时速率没有改变。质量mi=0.40kg的物块A从斜槽上端距水平木板高度h=0.80m处下滑，并与放在水平木板左端的质量m2=0.20kg的物块B相碰，相碰后物块B滑行x=4.0m到木板的C点停止运动，物块 A滑到木板的D点停止运动。已知物块 B与木板间 的动摩擦因数#=0.20，重力加速度g=10m/s2,求：（1）物块A沿斜槽滑下与物块 B碰撞前瞬间的速度大小；（2）滑动摩擦力对物块 B做的功； 物块A与物块B碰撞过程中损失的

2、机械能。【答案】（1） vo=4.0m/s （2） W=-1.6J （3） E=0.80J【解析】试题分析：设物块A滑到斜面底端与物块 B碰撞前时的速度大小为 vo,根据机械能守恒定律有 m1gh= m1 v2 （1 分）vo= J2gh ,解得：vo= 4.0 m/s（1 分） 设物块B受到的滑动摩擦力为 f,摩擦力做功为 W,则f=2g（1分）W=2gx 解得：W=- 1.6 J（1 分）设物块A与物块B碰撞后的速度为 V1,物块B受到碰撞后的速度为 v,碰撞损失的机械1 能为E,根据动能te理有一pm2gx= 0m2v22解得：v= 4.0 m/s（1 分）根据动量守恒定律 mv0= m

3、v+m2V（1分） 解得：v1 = 2.0 m/s（1 分）能量守恒m1 v2 = m1 v2 + m2v2+ E（1 分） 222解得：E= 0.80 J（1 分）考点：考查了机械能守恒，动量守恒定律2.如图所示，固定的凹槽水平表面光滑，其内放置U形滑板N,滑板两端为半径 R=0. 45m的1/4圆弧面.A和D分别是圆弧的端点，BC段表面粗糙，其余段表面光滑.小滑块P1和P2的质量均为m.滑板白质量 M=4m P1和P2与BC面的动摩擦因数分别为科1=0. 10和科2=0. 20,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.开始时滑板紧靠槽的左端，B静止在粗糙面的B点，P1以vo=4. 0m/s的初速度

4、从A点沿弧面自由滑下，与 B发生弹性碰撞后，R处 在粗糙面B点上.当P2滑到C点时，滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连，P2继续运动，到达D点时速度为零.P1与P2视为质点，取g=10m/s2.问：(1) Pl和P2碰撞后瞬间R、P2的速度分别为多大？(2) P2在BC段向右滑动时，滑板的加速度为多大？(3) N、P1和P2最终静止后，P1与P2间的距离为多少？2 S=1. 47mmv2 mgR mvf 22Vi、 v2【答案】(1), 0、v2 5m/s(2) a2 0.4m/s(3)【解析】试题分析：(1) Pi滑到最低点速度为 vi,由机械能守恒定律有：解得：V1=5m/sP1、P2碰

5、撞，满足动量守恒，机械能守恒定律，设碰后速度分别为则由动量守恒和机械能守恒可得：mv1 mv1 mv212 12 12mv1 一 mv1mv2222解得：v1 0、v2 5m/s(2) P2向右滑动时，假设 P1保持不动，对 P2有：f2= umg=2m(向左)设P1、M的加速度为 a2；对P1、M有：f= (m+M a2f 2m2a2 0.4m/sm M 5m此时对P1有：f1=ma=0. 4m< f m=1. 0m,所以假设成立.故滑块的加速度为 0. 4m/s2;12(3) P2滑到C点速度为v2,由mgR mv22得 v2 3m/sP1、P2碰撞到P2滑到C点时，设R、M速度为v

6、,由动量守恒定律得：mv2 (m M )v mv2解得：v=0. 40m/s1 o 1o对 P1、P2、M为系统：f2L -mv22 (m M)v22 2代入数值得：L=3. 8m2滑板碰后，P1向右滑行距离：s 0.08m 2a12B向左滑行距离：s 9 2.25m2 a2所以P1、心静止后距离： S=L-S1-S2=1.47m考点：考查动量守恒定律；匀变速直线运动的速度与位移的关系；牛顿第二定律；机械能 守恒定律.题名师点睛】本题为动量守恒定律及能量关系结合的综合题目，难度较大；要求学生能正 确分析过程，并能灵活应用功能关系；合理地选择研究对象及过程；对学生要求较高.3.如图所示，一辆质量

7、 M=3 kg的小车A静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m=l kg的光滑小球B,将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为&=6J,小球与小车右壁距离为L=0.4m,解除锁定，小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住，求：小球脱离弹簧时的速度大小；在整个过程中，小车移动的距离。【答案】(1) 3m/s (2) 0.1m【解析】试题分析：(1)除锁定后弹簧的弹性势能转化为系统动能，根据动量守恒和能量守恒列出 等式得mv-Mv2=01 212EP mv1 Mv22 2代入数据解得：V1=3m/s v 2=1m/s(2)根据动量守恒和各自位移关系得m M , x1+x2=Lt

8、t代入数据联立解得：x2 -=0.1m4考点：动量守恒定律；能量守恒定律.4 . 一质量为斑的子弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块d并留在其中，且与木块用用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，开始弹簧处于原长，如图所示.已知弹簧 被压缩瞬间A的速度F = -，木块A、力的质量均为 V .求:?子弹射入木块且时的速度；?弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能.2Mm a2(M m)(2M m)b试题分析：（1）普朗克为了对于当时经典物理无法解释的 灾外灾难”进行解释，第一次提 出了能量量子化理论， A正确；爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B正确；卢瑟福通过对 江粒子散射实验的研究，提出了

9、原子的核式结构模型，故正确；贝克勒尔通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；德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，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：牺心=解得:气=口 2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 X的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：ma（3/ 一再）QJF十祝）官解得: 由机械能守恒定律可知:r 11£p =三（£+时）-次）=考点：本题考查了物理学史和动量守恒定律5 .匀强电场的方向沿 x轴正向，电场强度 E

10、随x的分布如图所示.图中 Eo和d均为已知 量.将带正电的质点 A在。点由能止释放.A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点 B放在。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离开电场后，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和彳.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离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） ,器（2） -QEDd （3）mQ【解析】【分析】【详解】解：（1）由牛顿第二定律得，A在电场

11、中的加速度 a =出hl mA在电场中做匀变速直线运动，由d三大口得运动时间t =种=、* Q Qed（2）设A B离开电场时的速度分别为VAo、vb0,由动能定理得QEod = mJ%1 TB 注qE0d =塞*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靠近的过程中，B的路程大于A的路程，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.所以，当A、B最接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

12、得：（ m +：） v = mvAo +；vbo由能量守恒定律得：Epm= GmU；口+酒丫台口）二（m + 吃）且 q =-Q解得相互作用能的最大值Epm= QEod45（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一mm根据动量守恒定律得：mvA+ VB= mvA0+ VB0j-L4根据能量守恒定律得：尸.+_ , = m'4，+迄解得：Vb= -=,，+-.因为B不改变运动方向，所以 VB= -fvB0 >0解得：q< Q则B所带电荷量的最大值为：qm三Q6 .牛顿的自然哲学的数学原理中记载，A、B两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接

13、近速度之比总是约为15 ： 16.分离速度是指碰撞后 B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度.若上述过程是质量为 2m的玻璃球A以速度vo碰撞质量为m 的静止玻璃球B,且为对心碰撞，求碰撞后 A、B的速度大小.1? 31【答案】V0V04S 24【解析】设A、B球碰撞后速度分别为 vi和V2由动量守恒定律得 2mvo= 2mvi + mv2且由题意知H二乜=11 %16.,曰1731斛得V1 =V0 V2=V0 4s 247 .如图所示，静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列，质量均为m,人在极端的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动，当车运动了距离L时与第二辆车相碰，两车以共同速度继续运

14、动了距离 L时与第三车相碰，三车以共同速度又运动了距离L时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍，重力加速度为g,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，碰撞时间很短，忽略空气阻力，求：(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功；(2)人给第一辆车水平冲量的大小；(3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比。【答案】* 工X”，'£”九 - 61217 ：»建八；叫氏“ ih后懵力m "同41"”b二同过犍*.：I除小1的水甲冲总工L、mr； Vniui2 "：1 - - 5 Ml % *S ,' = fd * 0 Z 2 FIT %

15、m、同工建撞中菜疑遭能粉失分别为血 和&%廿r茁二二九I * '如 ;4 =彳&巾£。» JT3 F F一上二=-w-mg£ 一_/-,二F3 - 13y3【解析】略8.氢是一种放射性气体，主要来源于不合格的水泥、墙砖、石材等建筑材料.呼吸时氨气 会随气体进入肺脏，氢衰变时放出射线，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.若有一静止的氢核222Rn发生 衰变，放出一个速度为V。、质量为m的 粒子和一个质量为 M的反冲核针288 Po此过程动量守恒，若氢核发 生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和针核的动能。(

16、1)写衰变方程；(2)求出反冲核针的速度；(计算结果用题中字母表示 )(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 ） 222 Rn 248 Po 2 He ； （2） vmvo,负号表不'方向与 “离子速度方向相反；(3) m【解析】【分析】【详解】2M m mvo2Mc2(1)由质量数和核电荷数守恒定律可知，核反应方程式为2222184 86 Rn 84 Po+2He(2)核反应过程动量守恒，以 口离子的速度方向为正方向 由动量守恒定律得mv0 Mv 0解得Vmv0，负号表示方向与 “离子速度方向相反M(3)衰变过程产生的能量由爱因斯坦质能方程得解得1

17、212Mm mv2E -mv2 - Mv20222M2E mc2M m mvo2Mc29.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V。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上能【答案】h -v0-8g【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： mvo= mv+

18、 mvA 1 C 11 1 c由机械能寸恒th律得：一mv0 mvC mvA222联立以上解得：Vc= 0 , Va= Vo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， 1 O1O由机械能寸恒得：一 mvA mgh m M v22水平方向动量守恒 mvA m M v2联立以上解得：h 3Vo8g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.10.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，

19、在其左端有一个光-1 一滑的一圆弧槽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4水平面上，现有滑块 A以初速度vo从右端滑上B并以£滑离B,恰好能到达C的最高点.A、B、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1 一C的半径R(2)圆弧槽4(2)16gL2R=反64 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:1mvo= m( vo)+ 2mv1 2m mgL 2 mvo2 2 m('2 Vo) 2- 2 x mv12 5v2联立解得：尸.16gL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(2V0)+ mvi= (m+ m)v2 2 m(2v0)2+ ；mvi2= 2 (2m)v22+mgR 2联立解得：R= -v0-64g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.11.在光滑的水平面上，质量 m=1kg的物体与另一质量为 m物体相碰，碰撞前后它们的位 移随