《高考物理总复习 必考部分 专题七 碰撞与动量守恒习题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 必考部分 专题七 碰撞与动量守恒习题课件（98页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题七 碰撞与动量守恒,高考物理 (新课标专用),A组 统一命题课标卷题组 1.(2017课标,14,6分)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。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.30 kgm/s B.5.7102 kgm/s C.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s,五年高考,答案 A 本题考查动量守恒定律。由于喷出过程中重力和空气阻力可忽略,则模型火箭与燃 气组成的系统动量守恒。燃气喷出前系统静止,总动量为零,故喷出后瞬间火箭的动量与喷出燃
2、气的动量等值反向,可得火箭的动量大小等于燃气的动量大小,则|p火|=|p气|=m气v气=0.05 kg600 m/ s=30 kgm/s,A正确。,易错点拨 系统中量与物的对应性 动量守恒定律的应用中,系统内物体至少为两个,计算各自的动量时,需注意速度与质量对应于 同一物体。,2.2016课标,35(2),10分某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定 地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出; 玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方 向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为
3、,重力加速度大小为g。求 ()喷泉单位时间内喷出的水的质量; ()玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。,答案 ()v0S () -,解析 ()设t时间内,从喷口喷出的水的体积为V,质量为m,则 m=V V=v0St 由式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为 =v0S ()设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为 v。对于t时间内喷出的水,由能量守恒得 (m)v2+(m)gh= (m) 在h高度处,t时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 p=(m)v 设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有 Ft=p 由于玩具在空中悬停,由力的
4、平衡条件得 F=Mg ,联立式得 h= - ,解题指导 以喷泉为背景考查流体中的动量问题。此题必须要假设以t时间内的流体为研究 对象,利用动量定理或动量守恒定律列方程。,方法技巧 在流体类问题中用动量知识解题时,通常要取t时间内的流体为研究对象求解未知 量。,3.2016课标,35(2),10分如图,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3 m/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大高度为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m1=30 kg,冰块的质量为
5、m2=10 kg,小孩与滑板始终无相对运 动。取重力加速度的大小g=10 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 见解析,解析 ()规定向右为速度正方向。冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度,设 此共同速度为v,斜面体的质量为m3。由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得 m2v20=(m2+m3)v m2 = (m2+m3)v2+m2gh 式中v20=-3 m/s为冰块推出时的速度。联立式并代入题给数据得 m3=20 kg ()设小孩推出冰块后的速度为v1,由动量守恒定律有 m1v1+m2v20=0 代入数据得 v1=1 m/s 设冰
6、块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3,由动量守恒和机械能守恒定律有 m2v20=m2v2+m3v3 m2 = m2 + m3 联立式并代入数据得,v2=1 m/s 由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方,故冰块不能追上小 孩。,解题思路 光滑冰面无摩擦力,可考虑用动量守恒定律求解;小孩与冰块相互作用过程中动 量守恒;因斜面体的表面光滑,则冰块与斜面体相互作用过程中机械能守恒,水平方向动量守 恒。,4.2016课标,35(2),10分如图,水平地面上有两个静止的小物块a和b,其连线与墙垂直;a和b相 距l,b与墙之间也相距l;a的质量为m,b的质量为 m。两物块与地面
7、间的动摩擦因数均相同。现 使a以初速度v0向右滑动。此后a与b发生弹性碰撞,但b没有与墙发生碰撞。重力加速度大小 为g。求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件。,答案 ,解析 设物块与地面间的动摩擦因数为。若要物块a、b能够发生碰撞,应有 m mgl 即 设在a、b发生弹性碰撞前的瞬间,a的速度大小为v1。由能量守恒有 m = m +mgl 设在a、b碰撞后的瞬间,a、b的速度大小分别为v1、v2,由动量守恒和能量守恒有 mv1=mv1+ v2 m = mv + v 联立式解得v2= v1 由题意,b没有与墙发生碰撞,由功能关系可知 v gl 联立式,可得, 联立式,a与b发生碰撞,但b没有与墙
8、发生碰撞的条件为 ,解题指导 解答本题需要满足两个条件:小物块a减速运动距离l与小物块b发生弹性碰撞; 碰后,小物块b做减速运动而与墙未发生碰撞。,易错点拨 本题的易错点在于考生利用物理规律列方程时,列出的是不等式,而不等式左右两边 的大小关系是需要结合物理规律来分析判定的,尤其是不等式“等号”的取舍。,5.2015课标,35(2),10分,0.425如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上, A位于B、C之间。A的质量为m,B、C的质量都为M,三者均处于静止状态。现使A以某一速度向 右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都 是弹
9、性的。,答案 ( -2)MmM,解析 A向右运动与C发生第一次碰撞,碰撞过程中,系统的动量守恒、机械能守恒。设速度方 向向右为正,开始时A的速度为v0,第一次碰撞后C的速度为vC1,A的速度为vA1。由动量守恒定律和 机械能守恒定律得 mv0=mvA1+MvC1 m = m + M 联立式得 vA1= v0 vC1= v0 如果mM,第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B发生碰撞;如果m= M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞;所以只需考虑mM的 情况。 第一次碰撞后,A反向运动与B发生碰撞。设与B发生碰撞后,A的速度为vA2,B的
10、速度为vB1,同样有 vA2= vA1= v0 ,根据题意,要求A只与B、C各发生一次碰撞,应有 vA2vC1 联立式得 m2+4mM-M20 解得 m( -2)M 另一解m-( +2)M舍去。所以,m和M应满足的条件为 ( -2)MmM (式各2分,式各1分。),解题关键 因水平面光滑,且物体间的碰撞都是弹性的,则碰撞时,动量和机械能都守恒,因要 求A只与B、C各发生一次碰撞,则解题时注意速度的大小和方向。,评析 考查考生的理解能力、分析综合能力以及应用数学工具的能力。综合性强,是今后的命 题热点。,6.2014课标,35(2),9分,0.537如图,质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B
11、静止在地面上方,B 球距地面的高度h=0.8 m,A球在B球的正上方。先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放。当 A球下落t=0.3 s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为 零。已知mB=3mA,重力加速度大小g=10 m/s2,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求 ()B球第一次到达地面时的速度; ()P点距离地面的高度。,答案 ()4 m/s ()0.75 m,解析 ()设B球第一次到达地面时的速度大小为vB,由运动学公式有vB= 将h=0.8 m代入上式,得vB=4 m/s ()设两球相碰前后,A球的速度大小分别为v1和v1(v1=0),B球的速度分
12、别为v2和v2。由运动学规 律可得 v1=gt 由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变。规定向 下的方向为正,有 mAv1+mBv2=mBv2 mA + mB = mBv 设B球与地面相碰后的速度大小为vB,由运动学及碰撞的规律可得vB=vB 设P点距地面的高度为h,由运动学规律可得 h= 联立式,并代入已知条件可得 h=0.75 m,解题思路 (1)A、B两球均从静止释放,B球第一次到达地面前做自由落体运动。 (2)B球先释放且释放位置比A球低,故只能是B球从地面反弹后,在上升过程中与A球在P点碰撞, 由此运动情况可求出P点距离地面的高度。 (3)A、B
13、两球均为弹性小球且碰撞时间极短,故两球发生弹性碰撞,动量和动能均守恒。 (4)碰后瞬间A球的速度恰为零。,7.2013课标,35(2),10分,0.270如图,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B 的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;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。求从A开 始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中, ()整个系统损失的机械能; ()弹簧被压缩到最短时的弹性势能。,答案 () m () m,解析 ()从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时,对A、B与弹簧组成的系统,由
14、动量守恒定律 得 mv0=2mv1 此时B与C发生完全非弹性碰撞,设碰撞后的瞬时速度为v2,损失的机械能为E,对B、C组成的系 统,由动量守恒和能量守恒定律得 mv1=2mv2 m =E+ (2m) 联立式得 E= m ()由式可知v2v1,A将继续压缩弹簧,直至A、B、C三者速度相同,设此速度为v3,此时弹簧被 压缩至最短,其弹性势能为Ep。由动量守恒和能量守恒定律得 mv0=3mv3 m -E= (3m) +Ep 联立式得,Ep= m ,审题点拨 因水平面光滑,则可考虑应用动量守恒定律。A和B速度相等时,A、B与弹簧组 成的系统动量守恒。B和C相碰后粘接在一起,意味着B和C发生完全非弹性碰
15、撞,有机械能损 失。,B组 自主命题省(区、市)卷题组 1.(2017天津理综,4,6分)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之 一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是 ( ) A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变 B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力 C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零 D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变,答案 B 本题考查匀速圆周运动。乘客在竖直面内做匀速圆周运动,动能不变,而在上升过程 中重力势能增加,机械能增加,下降过程中则相反,A错误。在最高点时,乘客具有竖直向下的向 心加速度,处于失重状态,故B正确。因重力恒定,重力的冲量等于重力与其作用时间的乘积,故 重力冲量一定不为零,C错误。重力的瞬时功率P=mgvcos ,其中是瞬时速度v的方向与重力方 向之间的夹角,故重力的瞬时功率不会保持不变,D错误。,命题评析 本题以竖直平面内的匀速圆周运动为背景,考查了机械能、功率、失重、冲量等重 要考点,考查面广泛,难度较小,体现了高考对基础知识、基本能力的“双基”要求。对平时的 教学与学习具有重要的指导意义。,2.
