2023版高考物理一轮复习新题精练专题七碰撞与动量守恒课件

专题七

碰撞与动量守恒考点1

动量和动量定理题型专练创新集训1[2022广东广州一模](多选)如图,水平飞向球棒的垒球被击打后,动量的变化量为12.6kg·m/s,则A.球的动能可能不变B.球的动量大小一定增加12.6kg·m/sC.球对棒的作用力与棒对球的作用力大小一定相等D.球受到棒的冲量方向可能与球被击打前的速度方向相同题组1冲量和动量答案1.AC

垒球被击打后,可能以与被击打前等大的速度反向飞出,所以球的动能可能不变,动量大小可能不变,故A正确,B错误;由牛顿第三定律知,球对棒的作用力与棒对球的作用力大小一定相等,故C正确;球受到棒的冲量方向是棒对球弹力的方向,与球被击打前的速度方向相反,故D错误.2[2022广东深圳一模]明朝的《天工开物》记载了我国古代劳动人民的智慧.如图所示,可转动的把手上a点到转轴的距离为2R,辘轳边缘b点到转轴的距离为R.甲转动把手,把井底的乙加速拉起,则A.a点的角速度大于b点的角速度B.a点的线速度小于b点的线速度C.绳对乙拉力的冲量等于乙的动量变化量D.绳对乙的拉力大于乙的动量变化率题组1冲量和动量答案

题组1冲量和动量答案

题组2用动量定理解决连续流体作用问题答案

5[2022浙江绍兴诊断]小明参观了景区的悬空大茶壶(图甲)后尝试做了如下实验,其原理如图乙所示,开口向下的水桶代替大茶壶,水桶下面有一水管,水桶的重心位于水管中心之上,水管内的水流忽略重力的影响且各处速度方向竖直向上,速度大小均为v=10m/s,水管的横截面积S=0.003m2,水的密度为ρ=1000kg/m3,假设水碰到水桶底部瞬间速度大小不变、方向反向,忽略水流质量的损耗,水碰水桶底部过程忽略水的重力、阻力的影响,水桶处于悬停状态,g取10m/s2.下列说法正确的是A.水桶的质量为60kgB.水桶的质量为40kgC.连接水管的水泵输出功率为15kWD.连接水管的水泵输出功率为20kW题组2用动量定理解决连续流体作用问题答案

关键能力强化提升1[2022山东济宁测试]如图所示,学生练习用头颠球.某次足球由静止开始下落20cm后,被竖直顶起,离开头部后上升的最大高度仍为20cm.已知足球与头部的作用时间为0.1s,足球的质量为0.4kg,g取10m/s2,不计空气阻力.下列说法正确的是A.足球与头部刚接触时,足球的动量大小为1.6kg·m/sB.与头部作用过程中,足球的动量变化量大小为1.6kg·m/sC.与头部作用过程中,头部对足球的冲量大小为1.6N·s,方向竖直向下D.从最高点下落至重新回到最高点的过程中,足球重力的冲量为0答案

答案

答案

答案

答案

6[2022北师大附中考试]随着我国经济的快速发展,生态环境保护的重要性日渐凸显.高压清洗是世界公认最科学、经济、环保的清洁方式之一.如图所示为某高压水枪工作时的场景.若该高压水枪正常工作时的额定输出功率为P,水枪出水口直径为d,水的密度为ρ.(1)求水从枪口喷出时的速度大小;(2)用高压水枪冲洗物体时,在物体表面能够产生一定的压力.若水从枪口喷出时的速度大小为100m/s,近距离垂直喷射到某物体表面,水枪出水口直径为5mm.忽略水从枪口喷出后的发散效应,水喷射到物体表面时速度在短时间内变为零.由于水柱前端的水与物体表面相互作用时间很短,因此在分析水对物体表面的作用力时可忽略这部分水所受的重力.已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g=10m/s2,估算水枪在物体表面产生的冲击力大小.答案

高频易错高效快攻7[2022山东烟台一模]图甲是建房时往高处抛送建筑材料的情景,其简化图如图乙所示.李师傅站在离房屋水平距离L=3.2m的A点,王师傅站在离地面高H=3.4m的屋檐上的B点,李师傅将质量m=2kg的砖头从A点正上方高h1=1.0m处斜向上抛出,砖头运动至最高点时恰被王师傅接住,接住点在B点正上方高h2=0.8m处,砖头与王师傅接触的时间t=0.4s.重力加速度g=10m/s2,A、B两点在同一竖直面内,忽略空气阻力.求:(1)砖头被李师傅抛出时的速度大小v;(2)王师傅在接砖头的过程中受到的砖头给他的平均作用力大小.易错点

对含有变力的动量问题理解不清

答案考点2动量守恒定律及其应用必备知识新题精练1[2022江苏连云港调研]短道速滑接力比赛中,两运动员交接时,后方队员要用力将前方队员推出.某次比赛中,交接前前方队员速度大小为v1=10m/s,后方队员的速度大小为v2=12m/s,已知前方队员的质量m1=60kg,后方队员的质量m2=66kg,后方队员将前方队员推出后瞬间速度大小变为v'2=8m/s,方向不变,此时前方队员的速度大小v'1为A.14.4m/s B.13.1m/sC.23.2m/s D.21.1m/s题组1动量守恒定律的理解答案1.A

由题意知两运动员组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',解得前方队员被推出后瞬间的速度大小为v1'=14.4m/s,故A正确,BCD错误.

题组1动量守恒定律的理解答案

[2022江苏泰州测试]如图所示,一边长a=0.1m的正方体木块静止于光滑水平面上,木块内部有一通道,已知木块质量为M=3kg,一个质量为m=1kg的小球由静止开始从图示轨道的上端运动到下端,在该过程中,木块的位移为A.0.750m B.0.075mC.0.025m D.0.250m题组2人船模型答案

题组2人船模型答案

5[2022吉林长春监测]50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出,质量为1.00kg的模型火箭成功升空.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)A.30kg·m/s B.5.7×102kg·m/sC.6.0×102kg·m/s D.6.3×102kg·m/s题组3爆炸与反冲答案5.A

燃气从火箭喷口喷出的瞬间,火箭和燃气组成的系统动量守恒,设燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为p,根据动量守恒定律,可得p-mv0=0,解得p=mv0=0.050kg×600m/s=30kg·m/s,选项A正确.

题组3爆炸与反冲答案

关键能力强化提升

答案

答案

答案【规律总结】

爆炸问题分析1.动量守恒:爆炸在极短的时间内完成,爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力,所以爆炸过程,系统总动量守恒.2.动能增加:在爆炸过程中,有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,因此爆炸后系统总动能增加.3.位置不变:爆炸时间极短,因而作用过程中物体产生的位移很小,一般忽略不计,可以认为爆炸后仍然从爆炸位置以新的动量开始运动.

答案

答案

答案

7[2022安徽名校联盟]如图所示,一质量m=5kg的平板小车静止在光滑的水平地面上,一质量M=1kg的小滑块(可视为质点)从小车左端以v0=8m/s的速度开始向右运动,一段时间后从小车右端滑离,小滑块着地瞬间与小车右端的水平距离s0=1m.已知小车上表面水平且与水平地面间的距离h=1.25m.小车长度l=5m,不计空气阻力,重力加速度大小g=10m/s2.求:(1)小滑块滑离小车时,小滑块和小车各自的速度大小;(2)小滑块与小车上表面间的动摩擦因数和小滑块在小车上运动的时间.

答案高频易错高效快攻

易错点1弄不清反冲运动中的相对运动答案

9[2022江西鹰潭模拟](多选)如图所示,光滑的水平地面上有一木板C,C板上表面粗糙,A、B两个物体紧挨在一起,初始时刻A、B和C均处于静止状态,mA=1kg,mB=2kg.A、B间夹有少量火药,某时刻火药爆炸,爆炸瞬间释放了E=27J的能量并全部转化为A和B的动能,使A、B分别水平向左、向右运动,C板足够长,以下结论正确的是A.爆炸后瞬间A、B的速度大小满足vA=2vBB.若A、B与木板C上表面间的动摩擦因数相同,爆炸后A、B组成的系统动量守恒C.若A、B与木板C上表面间的摩擦力大小不相等,则A、B、C组成的系统动量不守恒D.整个过程中,A、B、C组成的系统由于摩擦产生的内能为27J易错点2不能正确判断系统动量是否守恒答案9.AD

爆炸瞬间,以A、B为系统,根据动量守恒定律,有mAvA-mBvB=0,代入数据得vA=2vB,A正确;若A、B与木板C上表面间的动摩擦因数相同,因A、B的质量不同,所以A、B受到的摩擦力大小不同,A、B组成的系统受到的合外力不为零,动量不守恒,故B错误;对A、B、C整体分析,整体受到的合力为零,动量守恒,故C错误;由于A、B、C组成的系统动量守恒,系统的初动量为零,所以三者最终的速度也为零,即爆炸释放的27J能量全部转化为内能,故D正确.

考点3碰撞问题必备知识新题精练

题组1弹性碰撞答案

题组1弹性碰撞答案

3[2022福建南平联考](多选)水平冰面上有A、B两位同学,A的质量为50kg,B静止在冰面上,A以一定的初速度向B滑去,一段时间后抱住B一起向右运动.若以向右为正方向,A运动的位移-时间图象(x-t图象)如图乙所示,不计空气阻力以及冰面的摩擦,则下列说法正确的是A.B的质量为60kgB.B的质量为75kgC.A抱住B的过程中损失的机械能为375JD.A抱住B的过程中损失的机械能为400J题组2非弹性碰撞答案

题组2非弹性碰撞答案

5[2022山东潍坊考试](多选)在冬奥会冰壶比赛中,某队员用红壶去碰撞对方静止的蓝壶,如图甲所示,两壶发生对心正碰(碰撞时间极短),碰后运动员用冰壶刷擦蓝壶前进方向上的冰面来减小阻力,碰撞前后两壶运动的v-t图线如图乙中的实线所示,已知两壶质量相等且均可视为质点,重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是A.两壶碰撞过程是弹性碰撞B.蓝壶与冰面间的动摩擦因数为0.0225C.碰撞后瞬间蓝壶的速度大小为0.8m/sD.从碰撞后瞬间至停止运动的过程中,蓝、红两壶所受摩擦力的冲量大小之比为3∶1题组2非弹性碰撞

答案关键能力强化提升

答案

答案

答案

4[2022辽宁沈阳模拟]如图甲所示,物体A、B的质量分别是m1=4kg和m2=4kg,用轻弹簧相连后放在光滑的水平面上,物体B左侧与竖直墙相接触但不粘连.另有一个物体C从t=0时刻起,以一定的速度向左运动,在t=5s时刻与物体A相碰,碰后立即与A粘在一起,此后A、C不再分开.物体C在前15s内的v-t图象如图乙所示.求:(1)物体C的质量m3;(2)B离开墙壁后所能获得的最大速度大小.答案

5[2022山东潍坊考试]如图所示,质量均为m=2kg、大小相同的长木板甲、乙相隔一段距离静置于光滑水平面上,甲上表面粗糙、乙上表面光滑.乙的右端固定一轻质弹簧,弹簧原长小于木板长度.一质量M=4kg的小铜块以v0=6m/s的速度从左端滑上木板甲,当铜块滑到甲右端时两者速度相等,此后甲与乙发生碰撞并粘在一起,铜块在乙表面与弹簧相互作用过程中弹簧始终处于弹性限度内.已知铜块与甲之间的动摩擦因数μ=0.6,g取10m/s2.(1)求甲、乙碰后瞬间的共同速度的大小.(2)求弹簧的最大弹性势能Ep.(3)求乙的最大速度.(4)判断铜块能否从甲左端滑出.若能,求其滑出时的速度;若不能,求其最终离甲左端的距离.答案

答案

答案

答案

考点4验证动量守恒定律必备知识新题精练1[2022四川绵阳诊断]用如图所示的装置验证碰撞过程中的动量守恒.气垫导轨左端固定弹射装置,滑块甲压缩弹射装置并被锁定,滑块乙静置于光电门1与光电门2之间.滑块甲(含挡光片)质量用m1表示,滑块乙(含挡光片)质量用m2表示,滑块甲和乙上的挡光片宽度相同,均用L表示.调平导轨并充气,解除弹射装置锁定,测得滑块甲第一次通过光电门1的时间为t0,第二次通过光电门1的时间为t1,滑块乙通过光电门2的时间为t2.(1)滑块甲和乙碰撞前总动量大小的表达式是p=

.

(用上述物理量符号表示)(2)要验证滑块甲和乙碰撞过程中动量守恒,三个物理量m1、m2和L中,必须要测量的有

.

(3)若等式

成立,则可验证滑块甲和乙碰撞过程中动量守恒.(用上述物理量符号表示)

题组1实验原理

答案

题组2数据处理与误差分析

答案关键能力强化提升1[2022山东济南模拟]某研究性学习小组从北京冬奥会冰壶比赛项目中获得启发,利用冰壶碰撞来验证动量守恒定律.该小组在两个相同的奶粉罐中加入不同液体,放在户外结冰后制成两只质量不同的冰壶A和B,在户外一块平整的水平地面上泼水结冰形成冰面,两冰壶与冰面间的动摩擦因数近似相等.小组成员用如图甲(俯视)所示的装置压缩弹簧后将冰壶弹出,此冰壶与另一只静止的冰壶发生碰撞.主要实验步骤如下:①固定发射装置,将冰壶A压缩弹簧后释放;②标记冰壶A停止时的位置,在冰壶运动路径上适当位置标记一定点O,测出冰壶A停止时右端到O点的距离,如图乙所示.重复多次,计算该距离的平均值记为x1;③将冰壶B静置于冰面,左端位于O点.重新弹射冰壶A,使两冰壶对心正碰,测出冰壶A停止时右端距O点的距离和冰壶B停止时左端距O点的距离.重复多次,分别计算距离的平均值记为x2和x3,如图丙所示.(1)实验中,应如何操作才能确保冰壶A每次到达O点时的速度均相同?

.

(2)为完成实验,还需要测出

,验证动量守恒定律的表达式为

(用x1、x2、x3和测量物理量对应的字母表示).

答案2[2022北京海淀区考试]如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球碰撞前后的动量关系.图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影.实验时,先使A球多次从斜轨上位置P静止释放,找到其平均落地点的位置E.然后,把半径相同的B球静置于水平轨道的末端,再将A球从斜轨上位置P静止释放,与B球相碰后两球均落在水平地面上,多次重复上述A球与B球相碰的过程,分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F.用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF.测得A球的质量为mA,B球的质量为mB.(1)实验中,通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度.本实验必须满足的条件是

.

A.两球的质量必须相等B.轨道末端必须水平C.A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放(2)当满足表达式

时,即说明两球碰撞中动量守恒;如果再满足表达式

时,则说明两球的碰撞为弹性碰撞.(用所测物理量表示)

答案

专项

动量和能量的综合应用模型1子弹打木块模型1.[2022河南开封模拟](多选)如图所示,木块静止在光滑水平面上,两颗不同的子弹A、B从木块两侧同时射入木块,最终都停在木块内,这一过程中木块始终保持静止.若子弹A射入木块的深度大于子弹B射入木块的深度,则A.子弹A的质量一定比子弹B的质量小B.入射过程中子弹A受到的阻力比子弹B受到的阻力小C.子弹A在木块中运动的时间比子弹B在木块中运动的时间长D.子弹A射入木块时的初动能一定比子弹B射入木块时的初动能大答案

模型1子弹打木块模型2[2022河南郑州检测](多选)如图,一表面光滑的平板小车放在光滑水平面上,木块和轻弹簧置于小车表面,轻弹簧一端与固定在小车上的挡板连接,整个装置静止.一颗子弹以一定速度水平射入木块,留在木块中并与木块一起向前滑行,与弹簧接触后压缩弹簧.不计挡板与弹簧质量,弹簧始终在弹性限度内.下列说法正确的是A.子弹射入木块过程中,子弹与木块组成的系统动量及机械能均守恒B.子弹和木块一起压缩弹簧过程中,子弹、木块、小车组成的系统动量及机械能均守恒C.整个过程,子弹、木块、小车组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量及弹簧的弹性势能之和D.其他条件不变时,若增大小车的质量,弹簧的最大压缩量增大答案

模型2弹簧系统模型

答案

模型2弹簧系统模型

答案

模型2弹簧系统模型

答案

模型3滑块-木板模型6[2022广东广州模拟](多选)长木板a放在光滑的水平地面上,在其上表面放一小物块b.以地面为参考系,给a和b大小均为v0、方向相反的初速度,最后b没有滑离a.设a的初速度方向为正方向,a、b的v-t图象可能正确的是答案6.ABC

长木板与物块组成的系统,水平方向上不受外力,故水平方向上动量守恒.若长木板a的质量M大于小物块b的质量m,二者初速度大小相等、方向相反,系统总动量与木板速度方向相同,故共速后运动方向与木板运动方向相同,B项正确.若长木板a的质量M小于小物块b的质量m,二者初速度大小相等、方向相反,系统总动量与物块的速度方向相同,故共速后运动方向与物块运动方向相同,A项正确.若长木板a的质量M等于小物块b的质量m,二者初速度大小相等、方向相反,系统总动量为零,故共速后速度为零,且两者在运动过程中加速度大小相等,故C项正确,D项错.【光速解法】

长木板与物块之间的摩擦力使二者产生加速度,二者只要存在相对运动,就会有滑动摩擦力产生,速度就会发生变化;共速后,二者之间无相对运动,无摩擦力产生,二者相对静止,故A、B、C项正确,D项错.模型3滑块-木板模型

答案

模型3滑块-木板模型

答案

疑难点专练疑难点

力学三大观点的综合应用

答案

疑难点

力学三大观点的综合应用2[2022江苏苏州调研]在研究原子物理时,科学家们经常借用宏观的力学模型模拟原子间的相互作用,如图所示,在水平面上固定着一个半径为R的内壁光滑的圆管轨道(R远大于圆管内径),A、B、C、D四个点将圆轨道等分为四等份,在轨道的A点静止放着一个甲球,某一时刻另一个乙球从D点以某一速度沿顺时针方向运动,与甲球发生弹性碰撞(碰撞时间极短),小球(可视为质点)直径略小于圆管内径,已知m甲=7m乙,则下列说法错误的是A.第一次碰撞后瞬间乙球被反向弹回B.第一次碰撞后到第二次碰撞前,乙球对圆管的弹力方向始终不变C.第一次碰撞后到第二次碰撞前,甲、乙两球做圆周运动的向心力大小之比为7∶9D.第二次碰撞发生在B点答案

疑难点

力学三大观点的综合应用

答案

疑难点

力学三大观点的综合应用

答案

疑难点

力学三大观点的综合应用5[2022山东济南检测]如图所示,质量为m=6kg的小物块B(可视为质点)放在质量为M=2kg的木板A的最左端,A和B一起以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动,一段时间后A与右侧一竖直固定挡板P发生弹性碰撞.A、B之间的动摩擦因数μ=0.1,取重力加速度g=10m/s2,小物块B始终未从木板A上滑下.(1)求木板A与挡板P第一次碰撞后木板A向左运动的最远距离sA;(2)木板A与挡板P第一次碰撞后到第二次碰撞前A、B的相对位移Δs1;(3)木板A与挡板P第n次碰撞后到第n+1次碰撞前的时间间隔ΔTn;(4)求木板A长度的最小值L.答案

答案

疑难点

力学三大观点的综合应用

答案

答案

情境创新专练提升素养拓展思维

答案2[2022北京顺义区考试](基础建设:打夯机)建筑工地将桩料打入泥土中以加固地基的打夯机工作示意图如图甲所示,打夯前先将桩料扶正立于地基上,桩料进入泥土的深度忽略不计.已知夯锤的质量为M=450kg,桩料的质量为m=50kg.如果每次打夯都通过卷扬机牵引将夯锤提升到距离桩料顶h0=5m处由静止释放,让夯锤自由下落,夯锤砸在桩料上后立刻随桩料一起向下运动.桩料进入泥土后所受阻力大小随打入深度h的变化关系如图乙所示,直线斜率k=5.05×104N/m.g取10m/s2,下列说法正确的是A.夯锤与桩料碰撞后瞬间的速度大小为10m/s

B.因夯锤与桩料碰撞损失的机械能为20475JC.若桩料进入泥土的深度超过1.5m,至少需打夯三次D.若桩料进入泥土的深度超过1.5m,至少需打夯两次

答案题型专练创新集训1[2022山东潍坊测评](设问创新:用数学知识解决物理问题)长木板上固定着“V”形支架,总质量为M,静止在光滑水平面上.在支架右端O处,通过长为L的轻质绳悬挂质量为m、可视为质点的小锥体,板上A点位于锥体正下方h处.将小锥体移到O点右侧,并使绳水平伸直,然后由静止释放.(1)求锥体和木板最大速度的大小;(2)以释放前O点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,写出小锥体运动的轨迹方程;(3)若小锥体运动到最低点时,绳子与锥体连接处忽然断开,求小锥体在木板上的落点到A点的距离;(4)若小锥体落在木板上不反弹,且没有相对木板滑动,碰撞时间极短,分析锥体和木板间的动摩擦因数应满足什么条件(最大静摩擦力等于滑动摩擦力).

答案

答案专题综合检测1[2022重庆质检]在某学校秋季运动会的跳高比赛中,小阳决定采用背越式跳高完成比赛.如图所示是小阳采用背越式跳高的频闪照片示意图.若小阳起跳后的重心轨迹与同速度的小球(不计阻力)做斜上抛运动的轨迹重合,D位置时小阳恰好到达最高点.小阳从D位置处水平飞出后,在落地前的过程中,他在任意相等的时间间隔内A.动能变化量不相同B.动能变化量相同C.动量变化率不相同D.动量变化率保持为零答案

答案

3[2022浙江温州质检]两个质量相同的小圆环A、B用细线相连,A穿在光滑的水平直杆上.A、B从如图所示的位置由静止开始运动.在B摆到最低点的过程中A.B的机械能守恒B.A、B组成的系统动量守恒C.B重力的功率一直减小D.B摆到最低点时,A的速度最大答案3.D

由题意可知,A、B组成的系统机械能守恒,B下摆过程中,B的重力势能转化为A、B运动的动能,故B的机械能不守恒,系统在水平方向上动量守恒,在竖直方向上动量不守恒,AB错误;根据PG=mgvy,在B摆到最低点的过程中,B球速度的竖直分量从零开始增大再减小到零,所以B重力的功率也先从零增大再减小到零,C错误;水平方向系统动量守恒,则有mAvA=mBvx,因为B摆到最低点时水平方向的速度最大,所以此时A的