《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2》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2（109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 (课标专用),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,A组 统一命题课标卷题组,答案 A 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气的动量等值反向,可得 火
2、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.(2014大纲全国,21,6分)一中子与一质量数为A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静 止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为 ( ) A. B. C. D.,答案 A 设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后 原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2, m = m + Am
3、,解得v1= v0,故 = ,A正确。,解题指导 一静一动两小球发生弹性碰撞的规律: 动量守恒:m1v1=m1v1+m2v2 机械能守恒: m1 = m1v12+ m2 解得v1= v1 v2= v1,归纳总结 两小球碰撞,应从题目找出关键词,如弹性小球、弹性碰撞、碰后粘在一起、一起运 动、共速等,区分弹性碰撞和非弹性碰撞,从而选择相应规律解题。,3.2016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
4、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没有与墙发生碰撞的条件为 ,解题指导 解答本题需要满足两个条件:(1)小物块a减速运动
5、距离l与小物块b发生弹性碰撞; (2) 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。,4.2016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,重力加速度大小为g。求 ()喷泉单位时
6、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,由力的平衡条件得 F=Mg ,联立式得 h=
7、- ,解题指导 以喷泉为背景考查流体中的动量问题。这类题必须要假设以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 在流体中用动量知识时一定要取t时间内的流体为研究对象求解未知量。,5.2016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m2=10 kg,小孩与滑板始终无相对运 动。取重力
8、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 设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3,由动量守恒和
9、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。,6.2015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
10、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 vA
11、2vC1 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 A与C的碰撞以及A与B的碰撞都是弹性碰撞,将动量守恒定律与机械能守恒定律相 结合即可解答。,审题指导 题目要求A只与B、C各发生一次碰撞,表明A与C碰后必须反弹,需满足mM,A与B碰 后,仍被反弹,且反弹后的速度vA2vC1(C被A碰后的速度)。,7.2015课标,35(2),10分,0.445两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞;碰撞后两 者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随
12、时间t变化的图像 如图所示。求: ()滑块a、b的质量之比; ()整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。,答案 ()18 ()12,审题指导 图像题先从图像读出相关信息。x-t图像的斜率表示速度v,可读出a、b碰前速度 和碰后的共同速度,由动量守恒定律可算出质量比。由图知t=8 s后进入粗糙路段,根据能量守 恒计算因碰撞而损失的机械能,用动能定理算出8 s后在粗糙路段克服摩擦力做的功。,总结归纳 弹性碰撞:动量守恒,机械能守恒。完全非弹性碰撞:动量守恒,机械能损失最大, 碰后共速。,8.2014课标,35(2),9分,0.537如图,质量分别为mA、mB的两个弹性小
13、球A、B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
14、的速度分别为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,审题指导 B球先做自由落体运动到地面。B球碰地后反弹做匀减速运动。A做自由落 体运动。A下落与反弹的B在P点相碰,碰后A的速度为0,系统动量守恒,总动能不变。,易错点拨 没有分析B球的运动情况,把A、B碰撞时,B球的
15、速度方向弄错。,9.2014课标,35(2),10分,0.336现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中,气垫导 轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑 块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光 电门的时间。 图(a) 实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计时 器所用交流电的频率f=50.0 Hz。 将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后,答案 见解析,解析 按定义,滑块运动的瞬时速度大小v为 v= 式中s为滑块在很短时间t内经过的路程。 设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA,则 tA= =0.02 s tA可视为很短。 设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。将式和图给实验数据代入式得 v0=2.00 m/s v1=0.970 m/s 设B在碰撞后的速度大小为v2,由式有 v2= 代入题给实验数据得 v2=2.86 m/s 设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p,则,p=m1v0 p=m1v1+m2v
