《新高考物理一轮复习重难点过关训练专题17 动量守恒定律及应用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习重难点过关训练专题17 动量守恒定律及应用（含解析）（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题17 动量守恒定律及应用1.理解系统动量守恒的条件.2.会应用动量守恒定律解决基本问题.3.会用动量守恒观点分析爆炸、反冲运动和人船模型.4.理解碰撞的种类及其遵循的规律考点一动量守恒定律的理解和基本应用1内容如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变2表达式(1)pp或m1v1m2v2m1v1m2v2.系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量(2)p1p2，相互作用的两个物体动量的变化量等大反向 1适用条件(1)理想守恒：不受外力或所受外力的合力为零(2)近似守恒：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力(3)某一方向守恒：如果系统在某一方向上所
2、受外力的合力为零，则系统在这一方向上动量守恒2应用动量守恒定律解题的步骤(1)明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)(2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)(3)规定正方向，确定初、末状态动量(4)由动量守恒定律列出方程(5)代入数据，求出结果，必要时讨论说明【典例1】（2022浙江高三专题练习）北京冬奥会2000米短道速滑接力赛上，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，完成“交接棒”。忽略地面的摩擦力，在这个过程中（）A两运动员的总动量守恒B甲、乙运动员的动量
3、变化量相同C两运动员的总机械能守恒D甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量【答案】A【解析】A两运动员组成的系统所受合外力矢量和为0，系统动量守恒，A正确；B系统动量守恒，两运动员的动量变化量等大反向，变化量不相同，B错误；C在光滑冰面上交换时，后方运动员用力推前方运动员，导致机械能增加，C错误；D在乙推甲的过程中，消耗体内的化学能转化为系统的动能，根据能量守恒定律可知，甲的动能增加量不等于乙的动能减小量，D错误。故选A。【典例2】（2022广东模拟预测）2022年3月12日，在北京冬残奥会上，中国轮椅冰壶队战胜瑞典队，获得冠军。在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与静止的冰壶乙发生弹性正碰（碰撞
4、时间极短），碰撞后冰壶乙向前滑行0.1m后停下。已知两冰壶的质量相等，冰壶乙与冰面间的动摩擦因数为0.02，取重力加速度大小，则两冰壶碰撞前瞬间冰壶甲的速度大小为（）A0.1m/sB0.2m/sC0.4m/sD1m/s【答案】B【解析】对冰壶乙在冰面上滑行的过程，有由于两冰壶发生弹性碰撞，且两冰壶的质量相等，因此碰撞后两冰壶交换速度，故解得B正确。故选B。【典例3】（2021全国高三专题练习）一个质量为的小型炸弹自水平地面朝右上方射出，在最高点以水平向右的速度飞行时，突然爆炸为质量相等的甲、乙、丙三块弹片，如图所示。爆炸之后乙自静止自由下落，丙沿原路径回到原射出点。若忽略空气阻力，则下列说法正
5、确的是（）A爆炸后乙落地的时间最长B爆炸后甲落地的时间最长C甲、丙落地点到乙落地点的距离比为D爆炸过程释放的化学能为【答案】D【解析】AB爆炸后甲、乙和丙三块弹片在竖直方向上都做自由落体运动，所以落地的时间相等，AB错误；C丙沿原路径回到原射出点，所以丙的速度为，取向右为正，根据动量守恒解得甲的速度为根据水平位移x=vt由于两者下落的时间相同，故甲、丙落地点到乙落地点O的距离比为，C错误；D爆炸过程释放的化学能为D正确。故选D。考点二爆炸、反冲运动和人船模型1爆炸现象的三个规律动量守恒爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒动能增加在爆炸过程中，有其他形式的
6、能量(如化学能)转化为机械能，所以系统的机械能增加位置不变爆炸的时间极短，因而作用过程中物体产生的位移很小，可以认为爆炸后各部分仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动2.反冲运动的三点说明作用原理反冲运动是系统内两物体之间的作用力和反作用力产生的效果动量守恒反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动量守恒定律机械能增加反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加 人船模型(1)模型图示(2)模型特点两物体满足动量守恒定律：mv人Mv船0两物体的位移大小满足：mM0，x人x船L，得x人L，x船L(3)运动特点人动则船动，人静则船静，人快船快，人慢船慢，人左船右
7、；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即.【典例4】（2022湖南高三专题练习）飞船在进行星际飞行时，使用离子发动机作为动力，这种发动机工作时，由电极发射的电子射人稀有气体（如氙气），使气体离子化，电离后形成的离子由静止开始在电场中加速并从飞船尾部高速连续喷出，利用反冲使飞船本身得到加速。已知一个氙离子质量为m，电荷量为q，加速电压为U，飞船单位时间内向后喷射出的氙离子的个数为N，从飞船尾部高速连续喷出氙离子的质量远小于飞船的质量，则飞船获得的反冲推力大小为（）ABCD【答案】C【解析】根据动能定理，有解得对时间内喷射出的氙离子，根据动量定理，有其中联立
8、有故选C。【典例5】（2022陕西西安中学模拟预测）质量为 m 的人在质量为 M 的小车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（）A人在车上行走，若人相对车突然停止，则车由于惯性过一会才停止B人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大C人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大D不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同【答案】D【解析】A由人与车组成的系统动量守恒，初态系统总动量为零，则有若人相对车突然停止，则车也突然停止，故A错误；BCD设车长为L，由解得车在地面上移动的位移大小与人的平均速度大小无关，故D正确，BC错误。故选D。【典
9、例6】甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平冰面上匀速相向行驶，速度大小均为v06 m/s，甲车上有质量为m1 kg的小球若干个，甲和他的小车及小车上小球的总质量为M150 kg，乙和他的小车的总质量为M230 kg.为避免相撞，甲不断地将小球以相对地面为v16.5 m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住，假如某一次甲将小球抛出且被乙接住后，刚好可保证两车不相撞则甲总共抛出的小球个数是()A12 B13 C14 D15【答案】D【解析】规定甲的速度方向为正方向，两车刚好不相撞，则两车速度相等，由动量守恒定律得M1v0M2v0(M1M2)v ，解得v1.5 m/s，对甲、小车及从甲车上抛出的小球，由动
10、量守恒定律得M1v0(M1nm)vnmv，解得n15，D正确考点三碰撞问题1碰撞碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象2特点在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒3分类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒守恒非弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失最大 1碰撞问题遵守的三条原则(1)动量守恒：p1p2p1p2.(2)动能不增加：Ek1Ek2Ek1Ek2.(3)速度要符合实际情况碰前两物体同向运动，若要发生碰撞，则应有v后v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前v后.碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方
11、向至少有一个改变2弹性碰撞的重要结论以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生弹性碰撞为例，则有m1v1m1v1m2v2m1v12m1v12m2v22联立解得：v1v1，v2v1讨论：若m1m2，则v10，v2v1(速度交换)；若m1m2，则v10，v20(碰后两小球沿同一方向运动)；当m1m2时，v1v1，v22v1；若m1m2，则v10(碰后两小球沿相反方向运动)；当m1m2时，v1v1，v20.3物体A与静止的物体B发生碰撞，当发生完全非弹性碰撞时损失的机械能最多，物体B的速度最小，vBv0，当发生弹性碰撞时，物体B速度最大，vBv0.则碰后物体B的速度范围为：v0vBv0
12、.【典例7】（2021北京四中高三期中）质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的速度为，B球的速度为，当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球速度可能为（）ABCD【答案】C【解析】A设每个球的质量均为m，碰前系统总动量p=mvA1+mvB1=6m+2m=8m碰前的总动能Ek=40m若碰后vA=1m/s，vB=6m/s，碰后总动量p=mvA+mvB=7m动量不守恒，选项A错误；B若vA=4.5m/s，vB=3.5m/s，明显vAvB不合理，选项B错误；C若vA=3.5m/s，vB=4.5m/s，碰后总动量p=mvA+mvB =8m总动能Ek=16.25m动量守恒，
13、机械能不增加，选项C可能实现；D若vA=-1m/s，vB=9m/s，碰后总动量p= mvA+mvB=8m总动能Ek=41m动量守恒，但机械能增加，违反能量守恒定律，选项D错误。故选C。【典例8】（2022河南南阳中学模拟预测）如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出。现将此游戏进行简化，如图乙所示，完全相同的弹性弹珠A和B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1=1.5m，弹珠B与坑的间距x2=0.5m。某同学将弹珠A以v0的初速度沿地面水平向右弹出，与弹珠B弹性正碰（碰撞时间极短），弹珠
14、B恰好入坑。弹珠与地面间的摩擦力是其重力的0.4倍，则弹珠A的初速度v0大小为（g取10m/s2）（）A5m/sB4m/sC3m/sD2m/s【答案】B【解析】弹珠B恰好入坑，即入坑时B的速度为零，摩擦力做负功，有带入数据，解得由于，两球质量相等，且为弹性正碰，碰撞前后两球交换速度。碰撞前A的速度也为，在段由动能定理，得带入数据，得故选B。【典例9】（2022全国高三课时练习）质量为M的木块在光滑水平面上以速度v1向右运动，质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块，要使木块停下来，必须使发射子弹的数目为（子弹均留在木块中不穿出）（）ABCD【答案】C【解析】设发射子弹的数目为n，选择n颗子弹和木块组成的系统为研究对象。系统在水平方向所受的合外力为零，满足动量守恒的条件。以子弹运动的方向为正
