【物理】物理动量守恒定律练习题含答案

【物理】物理动量守恒定律练习题含答案一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示，一辆质量M二3kg的小车A静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m二1kg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Ef6J,小球与小车右壁距离为L二0.4m,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人小；在整个过程中，小车移动的距离。【答案】（1）3m/s（2）0.Im【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mvi-Mv2=0E=-mv;+丄M讦卩2'2-代入数据解得：V1二3m/sVrFlm/s（2）根据动量守恒和各自位移关系得加玉=M土，X1+x：=Ltt代入数据联立解得:X1=-=Q.lm・4考点：动量守恒定律；能量守恒定律.2.2&如图所示，质量为ma=2kg的木块A静止在光滑水平面上。一质量为mb=Ikg的木块B以初速度vo=lOm/s沿水平方向向右运动，与A碰撞后都向右运动。木块A与挡板碰撞后立即反弹（设木块A与挡板碰撞过程无机械能损失）。后来木块A与B发生二次碰撞，碰后A、B同向运动，速度人小分别为lm/s.4m/so求：木块A、B第二次碰撞过程中系统损失的机械能。【答案】9J【解析】试题分析：依题意，第二次碰撞后速度人的物体应该在前，由此可知第二次碰后A、B速度方向都向左。第一次碰撞,规定向右为正向mBvo=mBVB+mAVA第二次碰撞，规定向左为正向mAvA-mBVB=mBvB^mAVA得到VA=4m/sVB=2m/s

AE=9J考点：动量守恒定律；能量守恒定律.视频D人站在小车上和小车一起以速度V。沿光滑水平面向右运动•地面上的人将一小球以速度V沿水平方向向左抛给车上的人，人接住后再将小球以同样大小的速度V水平向右抛出，接和抛的过程中车上的人和车始终保持相对静止.重复上述过程，当车上的人将小球向右抛出n次后，人和车速度刚好变为0.已知人和车的总质量为M,求小球的质量【答案】m=一2nv【解析】试题分析：以人和小车、小球组成的系统为研究对彖，车上的人第一次将小球抛出，规定向右为正方向，由动量守恒定律：Mvo-mv=Mvi+mv如2w?vHr车上的人第二次将小球抛出，由动量守恒:Mvrmv=Mv2+mv2wv2/wv同理，车上的人第n次将小球抛出后，有vn=v0-/7-—M由题意Vn=0,得:〃匸空得:〃匸空2/7V考点：动量守恒定律如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最人高度为h=”0.3”m(h小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m日30“kg,冰块的质量为m2="10Hkg,小孩与滑板始终无相对运动・取重力加速度的大小m/s2.求斜面体的质量;通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩?【答案】(i)20kg(ii)不能

【解析】试题分析：①设斜面质量为M,冰块和斜面的系统，水平方向动量守恒：tn2v2=（m2+M）v系统机械能守恒：卑g/?+*（〃j+M”=解得：M=20kg②人推冰块的过程：加必=加2冬,得叫=l〃?/s（向右）冰块与斜面的系统：佗冬=〃屮;+Mi,-w.v；=-w.v；2+-Mv;2""2"-2解得：冬=—1〃7/$（向右）因|必|=叫，且冰块处于小孩的后方，则冰块不能追上小孩.考点：动量守恒定律、机械能守恒定律.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.—质量为m的子弹以水平速度“°射入物块后，以水平速度內/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.[IfJ\[IfJ\【答案】(1)AE=-3-—\mvl(2)5=【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认由动量守恒得mvo=m—^MV①2解得m2Mm2M系统的机械能损失为■1—m+-AT722■匹丿2■12③由②③式得诚④由②③式得诚④（2）设物块下落到地面所需时河为r,落地点距桌面边缘的水平距离为s,则必二£才⑤s=Vt⑥由②⑤⑥得⑦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.装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板，刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块，间隔一段距离水平放置，如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板，穿出后再射向第二块钢板，求子弹射入第二块钢板的深度•设子弹在钢板中受到的阻力为恒力，且两块钢板不会发生碰撞不计重力影*〃////〃〃〃〃〃〃〃〃〃扎响.mm响.mm7〃〃〃〃〃〃〃〃〃"〃/〃仇【答案】设子押初it度为％•射入斥度为2d的供板JH.■终■板和子押的共冋速度为以由动(2x♦•iwp.①解得/・£%AilW中功絵損失为A£«^u»cj-ixJmF2②分成两块洌板IL设子鼻穿过須一块■板时两壽的速度分别九5和VI.由功■守tawM€^♦IWF|・■%助作钏板中受踽用力枷力.核A知板的动^失为学由“中恒得TOC\o"1-5"\h\z■卅■£“{■¥®联立①®®©式.且考喪卅刊仍倚大丁*・用q・g♦乎用®设子鼻射入須二块第板幷酚在其中点种猪的共同速度为乃.由动■守忸得2■匕■朋片⑥很失的动絵为A£*・#・彳—2联立①®S©⑦式紂af-|o*Y)x?闵为子弄左倒板中受到的用力为恫力.由⑧式可徇・财入期二农■板的资皮=为【解析】设子弹初速度为V。，射入厚度为2d的钢板后，由动量守恒得：mvo=(2m+m)V(2分)此过程中动能损失为：AEw=f-2d=—mvj——x3mV2(2分)22分成两块钢板后，设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为V1和V1：mvi+mVi=mvo（2分）因为子弹在射穿第一块钢板的动能损失为（1分），6由能量守恒得：1.1,1.八、ymvr+ymVr=ymv0一AE辭（2分）乙乙乙且考虑到VI必须人于V1,解得：Vi=（*+f）Vo设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2，由动量守恒得：2mV2=mvi（1分）损失的动能为：血=丄mvf—丄x2mV：（2分）22-联立解得：AE'=*（1+f）x£mv；因为AE'=fx（1分），可解得射入第二钢板的深度x为：x二（2分）4子弹打木块系统能屋损失完全转化为了热量，相互作用力乘以相对位移为产生的热屋，以系统为研究对彖由能量守恒列式求解7.一个静止的铀核器U（原子质量为232.0372U）放出一个a粒子（原子质量为4.0026U）后衰变成社核芽Th（原子质量为228.0287u）.（已知：原子质量单位lu=1.67xl0_27kg,111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社核和a粒子的动能，则社核获得的动能冇多人？【答案】⑴盂U—MTh+；He（2）5.49MeV⑶0.095MeV【解析】【详解】⑴gUT^Th十;He（2）质量亏损Aw=加匕-fna-〃7口=0.0059u△E=Awc2=0.0059x931MeV=5.49MeV（3）系统动量守恒，牡核和a粒子的动量人小相等，即Ah=几

PTh2叫PTh2叫^kTh+Eka='E4所以蚀核获得的动能瓦Th=——-—X△£=-XAE=0.095MeVma+/r?Th4+228如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为口・使木板与重物以共同的速度V。向右运动，某时刻木板与墙发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后木板以原速率反弹.设木板足够长，重物始终在木板上•重力加速度为g•求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.4v【答案】/=丄【解析】解：木板第一次与墙碰撞后，向左匀减速直线运动，直到静止，再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度，再往后是匀速直线运动，直到第二次撞墙.木板第一次与墙碰撞后，重物与木板相互作用直到有共同速度V,动量守恒，有：3木板在第一个过程中，用动量定理，有：mv-m(-3木板在第一个过程中，用动量定理，有：mv-m(-vo)=p2mgti木板在第二个过程中，匀速直线运动，有：s=vt2木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间口说2=牛+；；°-：：°4Vn答：木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间为器【点评】本题是一道考查动量守恒和匀变速直线运动规律的过程复杂的好题，正确分析出运动规律是关键・如图所示，光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的B=4T的匀磁场中，两导轨间

距L=0.5m,导轨足够长金属棒a和b的质量都为m=lkg,电阻Ra=Rb=l£l.b棒静止于轨道水平部分，现将a棒从h=80cm高处自静止沿弧形轨道卞滑，通过C点进入轨道的水平部分，已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直，且两棒始终不相碰•求a、b两棒的最终速度人小以及整个过程中b棒中产生的焦耳热（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点时速度设为烁nigh=+-0解得v'o=4in/s；则由动能定理,有:（2分）（2分）此后的运动过程中，“、b两棒达到共速前，两棒所受安培力始终等人反向，因此d、b两棒组成的系统动量守恒，有：mv0=（/n+m）v（2分）解得a、b两棒共同的最终速度为v-2111/s,此后两棒一起做匀速直线运动:由能量守恒定律可知，整个过程中回路产生的总的焦耳热为：2=l/mr_|(2=l/mr_|(/Z7+Z77)V2则b棒中的焦耳热a=|e联立解得：0=2J（2分）（2分）（2分）如图所示，质量均为M=4kg的小车A、B,B车上用轻绳挂有质量为m=2kg的小球C,与B车静止在水平地面上，A车以vo=2m/s的速度在光滑水平面上向B车运动，相碰后粘在一起（碰撞时间很短）•求:⑴碰撞过程中系统损失的机械能;⑵碰后小球C第一次回到最低点时的速度人小.【答案】(1)4J(2)1.6m/s【解析】【详解】解：（1）设A、B车碰后共同速度为叫，由动量守恒得：My°=2Mi[系统损失的能量为：E损=-Mv^-lx2Mv；=4J2（2）设小球C再次回到最低点时A、B车速为叫，小球C速度为儿，对A、B、C系统由水平方向动量守恒得：2Mvx=2Mi?+〃“3由能量守恒得:解得：v3=1.6in/s（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二8m,皮带轮逆时针转动带动传送带以v二2m/s的速度匀速转动。MN上放置两个质量都为m二1的小物块A、B,它们与传送带间的动摩擦因数U=0.4。开始时A、B静止，A、B间压缩一轻质弹簧，其弹性势能阮二16J。现解除锁定，弹开A、B,并迅速移走弹簧。取g=10m/s\（1）求物块B被弹开时速度的大小；（2）求物块B在传送带上向右滑行的最远距离及返回水平面MN时的速度vj:（3）A与P相碰后静止。当物块B返回水平面MN后，A被P弹出，A、B相碰后粘接在一起向右滑动，要使A、B连接体恰好能到达Q端，求P对A做的功。【答案】（1）=4.07/7/5（2）（3）W=162J【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：TOC\o"1-5"\h\zED=-加v：+-〃听2分p2R2匕设向右为正方向，由动量守恒mvB-mvA=02分解得vB=vA=4.0m/s①2分（2）（6分）B滑上传送带做匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。由动能定理得-“"g%=0-丄〃庇2分2解得S/丄匚=2加……1分②2〃g物块B在传送带上速度减为零后，受传送带给它的摩擦力，向左加速，若一直加速，则受力和位移相同时，物块B滑回水平面MN时的速度vH'=4m/s,高于传送带速度，说明B滑回过程先加速到与传送带共速，后以2/H/5的速度做匀速直线运动。……1分TOC\o"1-5"\h\z物块B滑回水平面MN的速度'=v=2/77/52分（3）（8分）弹射装置将A弹出后与B碰撞，设碰撞前A的速度为V；,碰撞后A、B共同的速度为V,根据动量守恒定律,-=2mV2分A、B恰好滑出平台Q端，由能量关系有丄x2〃W=“・2〃?g厶……2分⑤2设弹射装置对A做功为W,W=-mv2……2分⑥2由④©⑥解得W=162J……2分考点：相对运动动能定理动量守恒如图所示，粗细均匀的圆木棒A卞端离地面高H,上端套着一个细环B.A和B的质量均为m,A和B间的滑动摩擦力为f,且f<mg.用手控制A和B使它们从静止开始自由下落.当A与地面碰撞后，A以碰撞地面时的速度人小竖直向上运动，与地面发生碰撞时间极短，空气阻力不计，运动过程中A始终呈竖直状态.求：若A再次着地前B不脱离A,A的长度应满足什么条件？3『AH要使环不碰地面，则要求木棒长度不小于X,即HSm2g2H解得：(mg+Q考点：考查了牛顿第二定律与运动学公式的综合应用【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题时，先弄清楚每个过程