动量及动量守恒定律习题大全含解析答案

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终的共同速度为终的共同速度为。在完全非弹性碰撞过程中，系统的动能损失最大，为：。（这个结论最好背下来，以后经常要用到。）例题：【例【例1】质量为M的楔形物块上有圆弧轨道，静止在水平面上。质量为m的小球以速度v1向物块运动。不计一切摩擦，圆弧小于90°且足够长。求小球能上升到的最大高度H和物块的最终速度v。2．子弹打木块类问题【例3】设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。33．反冲问题在某些情况下，原来系统内物体具有相同的速度，发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开。这类问题相互作用过程中系统的动能增大，有其它能向动能转化。可以把这类问题统称为反冲。【例4】质量为m的人站在质量为M，长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？【例5】总质量为M的火箭模型从飞机上释放时的速度为v0，速度方向水平。火箭向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气后，火箭本身的速度变为多大？4．爆炸类问题【例6】抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时忽然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向。55．某一方向上的动量守恒【例7】如图所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一质量为M的小圆环，环上系一长为L质量不计的细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则当线绳与AB成θ角时，圆环移动的距离是多少？6．物块与平板间的相对滑动【例8】如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M,A、B间动摩擦因数为μ，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：（1）A、B最后的速度大小和方向；（2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小。【例9】两块厚度相同的木块A和B，紧靠着放在光滑的水平面上，其质量分别为，，它们的下底面光滑，上表面粗糙；另有一质量的滑块C（可视为质点），以的速度恰好水平地滑到A的上表面，如图所示，由于摩擦，滑块最后停在木块B上，B和C的共同速度为3.0m/s，求：（1）木块A的最终速度；（2）滑块C离开A时的速度。三、针对练习练习11．质量为M的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动。当车中的砂子从底部的漏斗中不断流下时，车子速度将（）A．减小B．不变C．增大D．无法确定2．某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计，那么在这段时间内人和船的运动情况是（）A．人匀速走动，船则匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成反比B．人匀加速走动，船则匀加速后退，且两者的速度大小一定相等C．不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比D．人走到船尾不再走动，船则停下3．如图所示，放在光滑水平桌面上的A、B木块中部夹一被压缩的弹簧，当弹簧被放开时，它们各安闲桌面上滑行一段距离后，飞离桌面落在地上。A的落地点与桌边水平距离0.5m，B的落地点距离桌边1m，那么（）A．A、B离开弹簧时的速度比为1∶2B．A、B质量比为2∶1AA．b的速度方向一定与原速度方向相反B．从炸裂到落地的这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大C．a、b一定同时到达水平地面D．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等8．两质量均为M的冰船A、B静止在光滑冰面上，轴线在一条直线上，船头相对，质量为m的小球从A船跳入B船，又马上跳回，A、B两船最后的速度之比是_________________。答案【例1】解析：系统水平方向动量守恒，全过程机械能也守恒。在小球上升过程中，由水平方向系统动量守恒得：由系统机械能守恒得：解得全过程系统水平动量守恒，机械能守恒，得点评：本题和上面分析的弹性碰撞基本相同，唯一的不同点仅在于重力势能代替了弹性势能。【例4】解析：先画出示意图。人、船系统动量守恒，总动量始终为零，所以人、船动量大小始终相等。从图中可以看出，人、船的位移大小之和等于L。设人、船位移大小分别为l1、l2，则：mv1=Mv2，两边同乘时间t，ml1=Ml2，而l1l2=L，∴点评：应该注重到：此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人最终到达船的左端，那么结论都是相同的。做这类题目，首先要画好示意图，要非凡注重两个物体相对于地面的移动方向和两个物体位移大小之间的关系。以上所列举的人、船模型的前提是系统初动量为零。假如发生相互作用前系统就具有一定的动量，那就不能再用m1v1=m2v2这种形式列方程，而要利用(m1m2)v0=m1v1m2v2列式。【例5】解析：火箭喷出燃气前后系统动量守恒。喷出燃气后火箭剩余质量变为M-m，以v0方向为正方向，【例6】分析：手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G=(m1m2)g，可见系统的动量并不守恒。但在爆炸瞬间，内力远大于外力时，外力可以不计，系统的动量近似守恒。设手雷原飞行方向为正方向，则整体初速度；m1=0.3kg的大块速度为m/s、m2=0.2kg的小块速度为，方向不清，暂设为正方向。由动量守恒定律：m/sm/s此结果表明，质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反【例7】解析：虽然小球、细绳及圆环在运动过程中合外力不为零（杆的支持力与两圆环及小球的重力之和不相等）系统动量不守恒，但是系统在水平方向不受外力，因而水平动量守恒。设细绳与AB成θ角时小球的水平速度为v，圆环的水平速度为V，则由水平动量守恒有：MV=mv且在任意时刻或位置V与v均满足这一关系，加之时间相同，公式中的V和v可分别用其水平位移替代，则上式可写为：Md=m［（L-Lcosθ）-d］解得圆环移动的距离：d=mL（1-cosθ）/（Mm）点评：以动量守恒定律等知识为依托，考查动量守恒条件的理解与灵活运用能力易出现的错误：（1）对动量守恒条件理解不深刻，对系统水平方向动量守恒感到怀疑，无法列出守恒方程.（2）找不出圆环与小球位移之和（L-Lcosθ）。【例8】解析：（1）由A、B系统动量守恒定律得：Mv0-mv0=（Mm）v①所以所以v=v0方向向右（2）A向左运动速度减为零时，到达最远处，此时板车移动位移为s,速度为v′,则由动量守恒定律得：Mv0-mv0=Mv′①对板车应用动能定理得：-μmgs=mv′2-mv02②联立①②解得：s=v02【例9】解析：这是一个由A、B、C三个物体组成的系统，以这系统为研究对象，当C在A、B上滑动时，A、B、C三个物体间存在相互作用，但在水平方向不存在其他外力作用，因此系统的动量守恒。（1）当C滑上A后，由于有摩擦力作用，将带动A和B一起运动，直至C滑上B后，A、B两木块分离，分离时木块A的速度为。最后C相对静止在B上，与B以共同速度运动，由动量守恒定律有∴（（2）为计算，我们以B、C为系统，C滑上B后与A分离，C、B系统水平方向动量守恒。C离开A时的速度为，B与A的速度同为，由动量守恒定律有∴三、针对练习练习1参考答案1．B砂子和小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律，在初状态，砂子落下前，砂子和车都以向前运动；在末状态，砂子落下时具有与车相同的水平速度，车的速度为v′，由得，车速不变。此题易错选C，认为总质量减小，车速增大。这种想法错在研究对象的选取，应保持初末状态研究对象是同系统，质量不变。2．A、C、D人和船组成的系统动量守恒，总动量为0，∴不管人如何走动，在任意时刻两者的动量大小相等，方向相反。若人停止运动而船也停止运动，∴选A、C、D。B项错在两者速度大小一定相等，人和船的质量不一定相等。33．A、B、DA、B组成的系统在水平不受外力，动量守恒，从两物落地点到桌边的距离，∵两物体落地时间相等，∴与x成正比，∴，即A、B离开弹簧的速度比。由，可知，未离开弹簧时，A、B受到的弹力相同，作用时间相同，冲量I=F·t也相同，∴C错。未离开弹簧时，F相同，m不同，加速度，与质量成反比，∴。4．提示：在发炮瞬间，炮车与炮弹组成的系统在水平方向上动量守恒，∴发炮后，炮车受地面阻力作用而做匀减速运动，利用运动学公式，，其中，，∴5．0甲提示：甲、乙和篮球组成的系统动量守恒，根据题设条件，可知甲与篮球的初动量与乙的初动量大小相等，方向相反，∴总动量为零。由动量守恒定律得，系统末动量也为零。因乙速度恰好为零，∴甲和球一起速度为零。6．解：爆竹爆炸瞬间，木块获得的瞬时速度v可由牛顿第二定律和运动学公式求得，，，爆竹爆炸过程中，爆竹木块系统动量守恒练习3参考答案1．A、DA为弹性碰撞模型，即有mv-mv=mv′-mv′，等式两侧分别为始末状态系统动量和。B如用数学表达式表示，则违反了动量守恒定律。对于C，令两球的质量分别是M和m，且M>m，碰前两球速率相同，合动量方向与大球的动量方向相同，碰后两球速率相等但方向相反，合动量方向仍与质量大者方向相同，由动量守恒定律可知，碰撞前后合动量不变（包括大小和方向）；而C项，碰后合动量反向，∴C项错。D答案的数学表达式为，v′方向和质量大的物体初速方向相同，此结论是动量守恒定律中“合二为一”类问题。物理模型为“完全非弹性碰撞”。2．B取向右为正方向，由动量守恒定律，，∴3．A气球和人组成系统所受合外力为零，系统动量守恒，人相对地的速度是v，气球相对地的速度是V，有mv-MV=0人相对地的位移是h，设气球相对地的位移是x，得提示：根据提示：根据，∴合肥一中2012届高三第一轮复习“动量、能量”测试题满分：120分考试时间：100分钟一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上易碎，掉在沙地上不易碎，这是因为玻璃杯落到水泥地上时（）A.受到的冲量大B.动量变化率大C.动量改变量大D.动量大2.物体在恒定的合力F作用下做直线运动，在时间△t内速度由0增大到v，在时间△t内速度由v增大到2v.F在△t做的功为W，冲量I；在△t做的功为W，冲量 1 1 1 2 2I.那么（）2A.I<I，W=WB.I<I，W<W 1 2 1 2 1 2 1 2C.I=I，W=WD.I=I，W<W 12 1 2 12 1 23.如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上.其正上方A位置有一只小球.小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零，小球下降阶段下列说法中正确的是（） AA.在B位置小球动能最大BB.在C位置小球动能最大CC.从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加DD.从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加4.如图所示，质量相同的A、B两质点从同一点O分别以相同的水平速度v沿x轴正0方向抛出，A在竖直平面内运动，落地点为P，B沿光滑斜面运动，落地点为P.P1 21和P在同一水平面上，不计空气阻力，则下面说法中正确的是（）P1P1xA、B的运动时间相同 OA、B沿x轴方向的位移相同A、B落地时的动量相同A、B落地时的动能相同 P25.汽车保持额定功率在水平路面上匀速行驶，汽车受到的阻力大小恒定，则下列说法正确的是（）A.若汽车的速度突然增大，汽车将做一段时间的加速度增大的减速运动B.若汽车的速度突然增大，汽车将做一段时间的加速度减小的减速运动C.若汽车的速度突然减小，汽车将做一段时间的加速度增大的加速运动D.若汽车的速度突然减小，汽车将做一段时间的匀加速运动6.物体在地面附近以2m/s2的加速度匀减速竖直上升，则在上升过程中，物体的机械能的变化是（）A.不变B.减小C.增大D.无法判断7.如图所示，材料不同，但是质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6m/s，B球的速度是-2m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞.对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的哪一种猜测结果一定无法实现() v vAB正方向A.v/=-2m/s，v/=6m/sB.vAB正方向B A BC.v/=1m/s，v/=3m/sD.v/=-3m/s，v/=7m/s8.如所示，光水平面上停着一辆车，小车固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球．开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放．在小铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是（）A.小车和小球系统动量守恒B.小球向右摆动过程小车一直向左加速运动C.小球摆到右方最高点时刻，由于惯性，小车仍在向左运动D.小球摆到最低点时，小车的速度最大9.如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A、B从木块两侧同时水平射入木块，最终都停在木块中，这一过程中木块始终保持静止.现知道子弹A射入的深度d大于子弹B射入的深度d.若用t、t表示它们在木块中运动的时间，用E、E示它们A B kA kB的初动能，用v、v表示它们的初速度大小，用m、m表示它们的质量，则可判断 A B A B （） d dABABAB AB kA kBC.v>vD.m>m A B A B10.如图甲所示，一轻质弹簧的两端与质量分别为m和m的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上.现使A瞬时获得水平向的3m/s，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图象信息可得（）A.在t、t时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都是处于压缩状态3B.从t到t时刻弹簧由压缩状态恢复到原长C.两体质量之比为m:m=1:2D.在t时刻A和B的动之为E:E=1:8k1 k2v/m•s-1BAv/m•s-1BAt1t2t3t4B A 1O -1 t/s甲 乙三、计算题：本题6小题，共66分.解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.11、（13）．（12分）质量为M的火箭以速度v飞行在太空中，现在突然向后喷出一份质量为Δm的气体，喷出的气体相对于．．．．．．．．火箭的速度v，喷气后火箭的速度是多少？11、（14）.（15分）如图所示，ABC是光滑轨道，其中BC部分是半径为R的竖直放置的半圆．一质量为M的小木块放在轨道水平部分，木块被水平飞来的质量为m的子弹射中，并滞留在木块中．若被击中的木块沿轨道能滑到最高点C，已知木块对C点的压力大小为(M+m)g，求：子弹射入木块前瞬间速度的大小．11、（15）．（18分）如图所示，在足够长的光滑水平轨道上静止三个小木块A、B、C，质量分别为m=1kg，m=1kg，m=2kg，其中B与C用一个轻弹簧固定连接，开始时整个装置A和之间有许塑胶炸药，A的左边有一个弹性挡板（小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失）。现在引爆塑胶炸药，若炸药爆炸产生的能量有E=9J转化为A和B沿轨道方向的动能，A和B分开后，A恰好在BC之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B，并且在碰撞后和B粘到一起。求：（1）在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值；（2）A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值。

13．(10分)如图所示，质量为3.0kg的小车在光滑水平轨道上以2.0m/s速度向右运动．一股水流以2.4m/s的水平速度自右向左射向小车后壁，已知水流流量为5.0105m3/s，射到车壁的水全部流入车厢内．那么，经多长时间可使小车开始反向运动？（水的v1水流密度为1.0103v1水流14.(10分)如图所示，在小车的一端高h的支架上固定着一个半径为R的1/4圆弧光滑导轨，一质量为m=0.2kg的物体从圆弧的顶端无摩擦地滑下，离开圆弧后刚好从车的另一端擦过落到水平地面，车的质量M=2kg，车身长L=0.22m，车与水平地面间摩擦不计，图中h=0.20m，重力加速度g=10m/s2，求R.mRRhLM15.(10分)如图所示，光滑轨道的DP段为水平直轨道，PQ段为半径是R的竖直半圆轨道，半圆轨道的下端与水平轨道的右端相切于P点.一轻质弹簧两端分别固定质量为2m的小球A和质量为m的小球B，质量为m的小球C靠在B球的右侧.现用外力作用在A和C上，弹簧被压缩(弹簧仍在弹性限度内)，这时三个小球均静止于距离P端足够远的水平轨道上.若撤去外力，C球恰好可运动到轨道的最高点Q.已知重力加速度为g，求撤去外力前的瞬间，弹簧ABCORABCOR D PAhB16.(12分)如图所示，A、B两物体与一轻质弹簧相连，静止在地面上.AhB17.(12分)质量为M=3kg的平板车放在光滑的水平面上，在平板车的最左端有一小物块(可视为质点)，物块的质量为m=1kg，小车左端上方如图所示固定着一障碍物A，初始时，平板车与物块一起以水平速度v=2m/s向左运动，当物块运动到障碍物A处时与A发生无机械能损失的碰撞，而取重力加速度g=10m/s2.⑴设平板车足够长，求物块与障碍物第一次碰撞后，物块与平板车所能获得的共同速度；⑵设平板车足够长，物块与障碍物第一次碰撞后，物块向右运动对地所能达到的最大距离是s=0.4m，求物块与A第一次碰撞后到第二次碰撞前相对小车滑动的距离. AA18.(12分)如图所示，质量为M=4kg的木板长L=1.4m，静止在光滑的水平地面上，其上端右侧静置一个质量为m=1kg的小滑块，小滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.4.今用一水平力F=28N向右拉木板，要使小滑块从木板上掉下来，求此力至少作用多长时间？(重力加速度g取10m/s2)mMMFL合肥一中2012届高三第一轮复习“动量、能量”测试题参考答案B.解析：从同一高度落下的玻璃杯与地接触前和最终速度相同，所以ACD错.D.解析：设物体的质量为m，由动量定理可知I=△p=mv；I=△p=mv.由动能定理 1 1 2 2 1 1 1 3可知W=△E=mv2；W=△E=m(2v)2mv2mv2. 1 k12 2 k22 2 23.BCD.解析：在C位置，小球的合外力为零，速度最大.从A→C位置小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量加弹性势能的增加量.从A→D位置，小球的动能增量为零，所以小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加.4.D.解析：A、B两质点机械能守恒，D正确；A平抛，B类平抛的加速度小，而加速度方向的位移却大，所用时间长，所以AB错；A、B落地时的速度方向不同，故C错.B.解析：若汽车的速度突然增大，则牵引力减小，阻力大于牵引力，汽车做减速运动，由于功率不变，速度减小牵引力又增大，则加速度减小.若汽车的速度突然减小，则牵引力增大，牵引力大于阻力，汽车做加速运动，由于功率不变，速度增大牵引力又减小，则加速度减小.C.解析：物体的加速度竖直向下且小于重力加速度，说明除重力外物体还受到向上的外力，这个外力对物体做正功，由功能关系可知物体的机械能必然增加.D.解析：A、B、C三个选项都满足动量守恒和动能不能增加的原则，所以是可能的.D选项碰撞前后动量虽然守恒，但动能增加了，所以不可能实现.D.解析：因为小球在摆动的过程中，竖直方向上有加速度，所以系统所受合外力不为零，总动量不守恒，则A选项错误.但系统在水平方向不受外力，系统在水平方向动量守恒，则选项B、C错误.小球在摆动到最低点之前，细线对车做正功，小车速度增大，小球通过到最低点之后，细线对车做负功，小车速度减小，所以小球摆到最低点时，小车的速度最大.9.BC.解析：子弹A、B射入木块的过程中木块始终保持静止，则两子弹和木板间的摩擦力必定大小相等，由动量守恒定律知两子弹的初动量也大小相等，由动量定理可知，它们在木块中运动的时间t=t.由动能定理和子弹A射入的深度d大于子弹B射入B Ap2的深度d可知E>E.由动能和动量的关系式E可知m<m.动量大小相kA kB k2m A B等，质量大的速度必定小，则v>v.所以选项BC正确. A B10.CD.解析：由图可知t时刻弹簧处于压缩状态，A、B具有共同速度，压缩量最大；t时刻弹簧处于伸长态，A、B具有共同速度，伸长量最大.t时刻弹簧处于自然度，A、B速度大小之比为1∶2，对系统由动量守恒得m×=m×(-1)+m×2，1 1 2即m:m=1:2，则t时刻A和B的动能之比为1:8.11、（13）：据Mv=（M-Δm）V-Δm(v-V)0所以：V=(Mv+Δmv)/M011、（14）.解：设子弹射入木块瞬间速度为v，射入木块后的速度为v，到达C点B时的速度为v。C子弹射入木块时，系统动量守恒，可得：mvmMv①0木块(含子弹)在BC段运动，满足机械能守恒条件，可得1mMv22R(mM)g1(mM)v2② 2 B 2 C木块(含子弹)在C点做圆周运动，设轨道对木块的弹力为T，木块对轨道的压力为T′，(mM)v2可得：T(mM)g C③R又：T=T′=(M+m)g④由①、②、③、④方程联立解得：(mM)子弹射入木块前瞬间的速度：v 6Rgm11、（15）（1）塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象，假设爆炸后瞬间AB的速度大小分别为v、v，取向右为正方向由－mv+mm=0 AA BB 1 1爆炸产生的热量由9J转化为AB的动能：Emv2mv22AA2BB带入数据解得：v=v=3m/s 由于A在炸药爆后次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长，则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短，（即弹性势能最大）爆炸后取BC和弹簧为研究系统，当弹簧第一次被压缩到最短时BC达到共速v，此时弹簧的弹性势能最大，设为EBC p1由动量守恒：mv=（m+m）v BB B C BC1由能量定恒定定律：mv2(mm)v2E BB2B C Bc P带入数据得：E=3J （2）设BC之的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度大小分别为v和v，则由 B1 C1 动量守恒和能量守恒：mv=mv+mv BB BB1 CC11 1 mv2mv2mv2 BB2BB12CC1带入数据解得：v=－1m/sv=2m/s（v=3m/sv=0/s不A炸后先向匀速运动，与弹性挡板碰撞以后速度大小不变，反向弹回。当A追上B，发生碰撞瞬间达到共速v由动量守恒：mv+v=（m+m）v AA BB1 A B AB解得：v=1m/s 当ABC者达到共同速度v时，弹簧的弹性势能最大为E ABC P2由动量守恒：（m+m）v+mv=（m+m+m）v A B AB CC1 A B C ABC1 1由能量守恒：(mm)v2mv2(mmm)v2EA B AB2C12A B C ABC P2带入数据得：E=0.5JP213.解:由题意知，小车质量m=3.0kg，速度v=2.0m/s；水流速度v=2.4m/s，水流流 1 2量Q=5.0105m3/s，水的密度ρ=1.0103kg/m3.设经t时间，流人车内的水的质量为M，此时车开始反向运动，车和水流在水平方向没有外力，动量守恒，所以有mv-Mv=0①(3分) 1 2又因为M=ρV②(2分)V=Qt③(3分)由以上各式带入数据解得t=50s④(2分)14.解:物体从圆弧的顶端无摩擦地滑到圆弧的底端过程中，水平方向没有外力.设物体滑到圆弧的底端时车速度为v，物体速度为v 1 2对物体与车，由动量及机械能守恒得 0=Mv-mv (2分) 1 21mgR=Mv2+mv2(2分)12 2物体滑到圆弧底端后车向右做匀速直线运动，物体向左做平抛运动，所以有1h=gt2(2分)2L=（v+v）t(2分)由以上各式带据解得R=0.055m(2分)15.解:对A、B、C及弹簧组成的系统，当弹簧第一次恢复原长时，设B、C共同速度大小为v，A的速度大小为v，由动量守恒定律有： 0 A 2mv=(m+m)v ①(2分) A 0即v=v A 01由系统能量守恒有：E2mv2(mm)v2②(2分)A2 0此后B、C分离，设C恰好运动至最高点Q的速度为v，由机械能守恒有：1mg2Rmv2mv2③(2分)02v2在最高点Q，由牛顿第二定律有：mgm④(2分)R联立①～④式解得：E=10mgR(2分)16.解:开始时A处于平衡状态，有k△x=mg(1分)1设当C下落h高度时的速度为v，则有：mghmv2(1分)2设C与A碰撞粘在一起时速度为v′，根据动量守恒定律有：mv=2mv′(2分)由题意可知A与C运动到最高点时，B对地面无压力，即k△x′=mg(1分)可见：△x=△x′(2分)所以最高点时弹性势能与初始位置弹性势能相等.1根据机械能守恒定律有：(mm)v22mg(xx)(3分)28mg 解得：h (2分)k17.解:⑴以物块和车为系统，由动量守恒定律得：Mvmv(Mm)v(2分)0代入已知数据解得，共同速度：v=1m/s(2分)⑵设物块受到的摩擦力为f，对物块由动能定理得：1fs0mv2(2分)20代入已知数据解得：f=5N(2分)物块与A第二次碰撞前已与车保持相对静止，对系统由能量守恒定律得：1fs＝（M＋m)v2(Mm)v2(2分)相对2 02代入已知数据解得：s=1.2m(2分)18.解：以地面为参考系，个过程中，小滑块向右做初速为零的匀加速直线运动.撤去拉力F前，木板向右做初速为零的匀加速直线运动；撤去拉力F后，木板向右做匀减速直线运动.要使小滑块从木板上掉下来，拉力F作用的最短时间对应的过程是：小滑块滑到木板左端时恰好与木板保持相对静止（即与木板达到共同的速度）.设拉力F作用的最短时间为t，撤去拉力前木板的位移为s，小滑块滑到木板左端0并恰好与木板达到的共同速度为v.整个过程对系统由动量定理得：Ft（Mm)v(3分)1Fmg02 M撤去拉力F前木板的位移为：st2(3分)1整个过程对系统由功能关系得：FsmgL(Mm)v2(4分) 0 2联立以上各式，代入已知数据求得：t=1s.(2分)2011－2012学年度下学期高三物理同步测试－动量和能量本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共150分，考试时间120分钟.第I卷（选择题共40分）一、选择题(本题共10小题；每小题4分，共40分。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1．如图所示，物体A在水平传送带上随传送带一起向右运动，则 （）A．摩擦力一定对A做正功B．摩擦力一定对A做负功C．摩擦力一定对A不做功D．条件不足，不能确定2．甲、乙两物体质量相等，并排静止在光滑的水平面上，现用一水平外力F推动甲物体，同时给乙一个与F同方向的瞬时冲量I，使两物体开始运动，当两物体重新相遇时，下列说法正确的是 （）A．甲的动量为IB．甲的动量为2IC．所经历的时间为2I/FD．所经历的时间为I/F3．质量为m的小球用长度为L的轻绳系住，在竖直平面内做圆周运动，运动过程中小球受空气阻力作用．已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7mg，经过半周小球恰好能通过最高点，则此过程中小球克服空气阻力做的功为 （） A．mgL/4 B．mgL/3 C．mgL/2 D．mgL4．在一种叫做“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软的橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时达到最低点，若不计空气阻力，则在弹性绳从原长达最低点的过程中，以下说法正确的是 （）A．速度先减小后增大B．加速度先减小后增大C．动能增加了mgLD．重力势能减少了mgL5．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地面间摩擦不计．开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F和F，设两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于m、1 2M和弹簧组成的系统 （）A．由于F、F等大反向，故系统机械能守恒 1 2B．当弹簧弹力大小与F、F大小相等时，1 2m、M各自的动能最大C．由于F、F大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动 1 2D．由于F、F等大反向，故系统的动量始终为零 1 26．如图所示，a、b是两个带有同种电荷的小球，用绝缘细线系于同一点。两球静止时它们在同一水平线上，与竖直方向的夹角依次为α、β，且α<β。若同时剪断细线，不计空αβαβA．a、b两小球将同时落到同一水平地面上B．落地过程中a小球水平飞行的距离比b小球小C．落地过程中a、b小球受到的冲量大小相同 abD．落地瞬间a小球重力的瞬时功率大于b小球重力的瞬时功率7．加拿大中微子观察站揭示了中微子失踪的原因，即观察到的中微子数目比理论值少，是因为中微子在运动的过程中，转化成了一个μ子和一个τ子，对上述转化有以下说法，其中正确的是 （）A．该研究过程中牛顿第二定律和动量守恒定律都能使用B．该研究过程中牛顿第二定律和动量守恒定律都不能再使用C．若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向也可能一致D．若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向也可能相反8．在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m，小车（和单摆）以恒定的速度v0沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短。在此碰撞过程中，下列哪个或哪些说法是可能发生的 （）A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v、v、v，满足（M+m）v=M2 3 0 0v+mv+mv1 2 03B．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v和v，满足Mv=Mv+mv 1 2 0 1 2C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v，满足Mv=（M+m）v0D．小车和摆球的速度都变为v，木块的速度变为v，满足（M+m）v=（M+m）v+mv 1 2 0 0 0 1 29．如图所示，A、B两滑块的质量均为m，分别穿在光滑的足够长的水平固定导杆上，两导杆平行，间距为d。用自然长度也为d的轻弹簧连接两滑块。开始时两滑块均处于静止状态，今给滑块B一个向右的瞬时冲量I，则以后滑块A的最大速度为 （） I I A． B． 2m m I 3I C． D． 4m 4m10．如图所示，分别用两个恒力F和F，先后两次将质量为m的物体从静止开始沿着同一 1 2个粗糙的固定斜面由底端推到顶端。第一次力F的方向沿斜面向上，第二次力F的方 1 2 向沿水平向右，两次所用的时间相同。在这两个过程中 （）A．F和F所做的功相同 1 2B．物体机械能变化相同 m mF1F1F2 1 2D．物体动量的变化量相同 第Ⅱ卷（非选择题共110分）三、本题共6小题，共88分。解答应写出必要的文字说明、重要方程式和主要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位．14．（12分）如图所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一质量为M的小圆环，环上系一长为L质量不计的细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则当线绳与AB成θ角时，圆环移动的距离是多少？15．（14分）如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M，A、B间动摩擦因数为μ，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：0（1）A、B最后的速度大小和方向；（2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小。16．（1）（6分）质量为M的小车，如图所示，上面站着一个质量为m的人，以v的速度在光滑的水平面上前进。现在人用相对于地面速度大小为u水平向求：人跳出后车的速度？（7分）质量为m的物体,在倾角为的光滑斜面上由静止开始下滑,经过时间t,物体速度为v,如图所示,求物体的重力,斜面对物体支持力及物体所受合力对该物体的冲量？、（9分）如图所示，有两个物体A，B，紧靠着放在光滑水平桌面上，A的质量为2kg，B的质量为3kg。有一颗质量为100g的子弹以800m/s的水平速度射入A，经过0.01s又射入物体B，最后停在B中，A对子弹的阻力为3×103N，求A，B最终的速度。、（10分）如图所示，在光滑水平面上有一辆质量M=4kg的平板小车，车上的质量为m=1.96kg的木块，木块与小车平板间的动摩擦因数μ=0.2，木块距小车左端1.5m，车与木块一起以V=0.4m/s的速度向右行驶。一颗质量m=0.04kg的子弹水平飞来，在很短的时间内击中木块，并留在木块中，（g=10m/s2）如果块不从平板车上掉下来，子弹的初速度可能多大？17．（14分）平板小车C放在光滑水平面上，现有质量为2m的物块A和质量为m的木块2和 B，分别以0 0的初速度沿同一直线从小车的两端水平相向滑上小车，如图所示，设A、B两物块与小车的动摩擦因数分别为和2，小车的质量为3m，A、B均可视为质点。在A、B物块同时相对小车滑动过程中，简要分析小车的运动状态。为使A、B两物块不相碰，平板小车至少要多长？18．（16分）如图所示，光滑水平面上放有用绝缘材料制成的“L”型滑板，其质量为M，平面部分的上表面光滑且足够长。在距滑板的A端为l的B处放置一个质量为m、带电荷量为+q的物体C（可视为质点），在水平的匀强电场作用下，由静止开始运动。已知：M=3m，电场强度为E。假设物体C在运动及与滑板A端相碰过程中电荷量不变。求物体C第一次与滑板A端相碰前瞬间的速度大小。若物体C与滑板A端相碰的时间极短，而且碰后弹回的速度大小是碰前速度大小1的，求滑板被碰后的速度大小。5求物体C从开始运动到与滑板A第二次碰撞这段时间内，电场力对物体C做的功。AABCl答案1．D（物体A随传送带的运动有三种可能情况，加速、减速或匀速，摩擦力做功情况不明确。）v2．BC（两物体相遇时位移相等，即vtt，得v2v，甲的动量为mv=2mv=2I，0 2 0 0所用时间为v/a=2I/F，故BC正确）3．C（由牛顿运动定律得，小球经过最低点时7mg-mg=mv2/L，小球恰好能通过最高点，则mg=mv2/L，由动能定理得，mv2/2-mv2/2=mg2L-W，解上各式得，W=mgL/2，2 1 2 f f故选项C正确。）4．B（开始一段，物体变加速下落，a减小，v增大；后来一段，物体变减速下落，a增大，v减小。故选项B正确。）5．BD（由于F、F对系统做功之和不为零，故系统机械能不守恒，A错误；当弹簧弹力大小与F、F小等时，速度达到最大值，故各自的动能最大，B正确；由于弹力是变化的，mM受合力是变化的，不会做匀加速运动，C错误；由于F、F等大反向，1 2对系统的合冲量始终为零，故系统的动量始终为零，D正确。）6．ABD（由α<β知，m>m，剪断细线后，两小球竖直方向做自由落体运动，故下落a b时间相同，A正确；水平方向上两球受的库仑力大小相等，a球加速度小，水平飞行的距离比b小球小，B正确；两球所受合力不同，冲量不同，C正确；落地瞬间两球竖直分速度相等，a小球重力的瞬时功率大。D正确）7．C（本题考查动量守恒及学生对牛顿第二定律和动量守恒定律使用条件的理解。）8．BC（由于碰撞时间极短，摆球仍保持原来的速度大小和方向。）9．B（弹簧恢复原长时，A的加速度为零，速度才达最大。由系统动量守恒和机械能守恒可得B选项正确。）10．BD（两次物体的位移和运动时间都相等，所以末速度相同，物体机械能增量和动量增量都相同，B、D正确。F作用下，摩擦力大，产生的内能多，故F做的功多；F大2 2 2于F，F的冲量大。） 1 214．（12分）解：系统在水平方向不受外力，该方向上动量守恒。设细绳与AB成θ角时小球的水平速度为v，圆环的水平速度为V，则由水平方向动量守恒有：MV=mv①（4分）因为任意时刻V与v均满足这一关系，加之时间相同，公式中的V和v可分别用其水平位移替代，则上式可写为：Md=m［L（1-cosθ）-d］②（6分）解得圆环移动的距离：d=mL（1-cosθ）/（M+m）③（2分）15．（14分）解析：（1）由A、B系统动量守恒定律得：Mv-mv=（M+m）v（4分） 0 0Mm所以v=v，方向向右（2分）Mm0（2）A向左运动速度减为零时，到达最远处，此时板车移动位移为s，速度为v′，则由动量守恒定律得：Mv-mv=Mv′ 0 0（3分）①1 1对板车应用动能定理得：-μmgs=mv′2-mv2② 2 20（3分）2Mm联立①②解得：s=v2（2分）2mg016、（17）（7分）解：重力的冲量：I=mgt方向竖直向下弹力的大小：N－mθ=0弹力的冲量：I=N·t=mgtcosθ方向垂直斜面向上N合力的冲量：I