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1、高考物理动量守恒定律答题技巧及练习题(含答案)及解析高考物理动量守恒定律答题技巧及练习题(含答案)及解析 一、高考物理精讲专题动量守恒定律1如图所示，小明站在静止在光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱，木箱最终以速度v 向右匀速运动已知木箱的质量为m ，人与车的总质量为2m ，木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞，反弹回来后被小明接住求： (1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v 1的大小； (2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v 2的大小 【答案】2v；23v 【解析】试题分析：取向左为正方向，由动量守恒定律有：0=2mv 1-mv 得12v v =小明接木箱的过程中动
2、量守恒，有mv+2mv 1=（m+2m ）v 2 解得223v v =考点：动量守恒定律 2如图所示，质量为M=1kg 上表面为一段圆弧的大滑块放在水平面上，圆弧面的最底端刚好与水平面相切于水平面上的B 点，B 点左侧水平面粗糙、右侧水平面光滑，质量为m=0.5kg 的小物块放在水平而上的A 点，现给小物块一个向右的水平初速度v 0=4m/s ，小物块刚好能滑到圆弧面上最高点C 点，已知圆弧所对的圆心角为53，A 、B 两点间的距离为L=1m ，小物块与水平面间的动摩擦因数为=0.2，重力加速度为g=10m/s 2求： (1)圆弧所对圆的半径R ；(2)若AB 间水平面光滑，将大滑块固定，小物
3、块仍以v 0=4m/s 的初速度向右运动，则小物块从C 点抛出后，经多长时间落地? 【答案】（1）1m （2）4282t s += 【解析】 【分析】根据动能定理得小物块在B 点时的速度大小；物块从B 点滑到圆弧面上最高点C 点的过程，小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒，根据动量守恒和系统机械能守恒求出圆弧所对圆的半径；，根据机械能守恒求出物块冲上圆弧面的速度，物块从C 抛出后，根据运动的合成与分解求落地时间； 【详解】解：(1)设小物块在B 点时的速度大小为1v ，根据动能定理得：22021122mgL mv mv =- 设小物块在B 点时的速度大小为2v ，物块从B 点滑到圆弧面上最
4、高点C 点的过程，小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒，根据动量守恒则有：12()mv m M v =+ 根据系统机械能守恒有：2201211()(cos53)22mv m M v mg R R =+- 联立解得：1R m =(2)若整个水平面光滑，物块以0v 的速度冲上圆弧面，根据机械能守恒有：2200311(cos53)22mv mv mg R R =+- 解得：322/v m s =物块从C 抛出后，在竖直方向的分速度为：38sin 532/5y v v m s =?= 这时离体面的高度为：cos530.4h R R m =-?=212y h v t gt -=-解得：428225t
5、 s += 3在图所示足够长的光滑水平面上，用质量分别为3kg 和1kg 的甲、乙两滑块，将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态乙的右侧有一挡板P .现将两滑块由静止释放，当弹簧恢复原长时，甲的速度大小为2m/s ，此时乙尚未与P 相撞 求弹簧恢复原长时乙的速度大小；若乙与挡板P 碰撞反弹后，不能再与弹簧发生碰撞求挡板P 对乙的冲量的最大值 【答案】v 乙6m/s. I 8N 【解析】 【详解】（1）当弹簧恢复原长时，设甲乙的速度分别为和，对两滑块及弹簧组成的系统，设向左的方向为正方向，由动量守恒定律可得： 又知 联立以上方程可得，方向向右。（2）乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞，则说明乙反弹的的速
6、度最大为由动量定理可得，挡板对乙滑块冲量的最大值为：4在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上，穿着三个半径相同的刚性球A、B、C，三球的质量分别为m A=1kg、m B=2kg、m C=6kg，初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止，B、C连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态，A球以v0=9m/s的速度向左运动，与同一杆上的B球发生完全非弹性碰撞（碰撞时间极短），求：（1）A球与B球碰撞中损耗的机械能；（2）在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；（3）在以后的运动过程中B球的最小速度【答案】（1）；（2）；（3）零【解析】试题分析：（1）A、B发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有：碰后
7、A、B的共同速度损失的机械能（2）A、B、C系统所受合外力为零，动量守恒，机械能守恒，三者速度相同时，弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有：三者共同速度最大弹性势能（3）三者第一次有共同速度时，弹簧处于伸长状态，A、B在前，C在后此后C向左加速，A、B的加速度沿杆向右，直到弹簧恢复原长，故A、B继续向左减速，若能减速到零则再向右加速弹簧第一次恢复原长时，取向左为正方向，根据动量守恒定律有：根据机械能守恒定律：此时A 、B 的速度，C 的速度 可知碰后A 、B 已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的，故B的最小速度为零 考点：动量守恒定律的应用，弹性碰撞和完全非弹性碰撞【名师点睛】A 、B
8、 发生弹性碰撞，碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒，结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能当B 、C 速度相等时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能弹簧第一次恢复原长时，由系统的动量守恒和能量守恒结合解答 5如图：竖直面内固定的绝缘轨道abc ，由半径R =3 m 的光滑圆弧段bc 与长l =1.5 m 的粗糙水平段ab 在b 点相切而构成，O 点是圆弧段的圆心，Oc 与Ob 的夹角=37;过f 点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E =10 N/C 的匀强电场，Ocb 的外侧有一长度足够长、宽度d =1
9、.6 m 的矩形区域efgh ，ef 与Oc 交于c 点，ecf 与水平向右的方向所成的夹角为(53147)，矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场质量m 2=310-3 kg 、电荷量q =3l0-3 C 的带正电小物体Q 静止在圆弧轨道上b 点，质量m 1=1.510-3 kg 的不带电小物体P 从轨道右端a 以v 0=8 m/s 的水平速度向左运动，P 、Q 碰撞时间极短，碰后P 以1 m/s 的速度水平向右弹回已知P 与ab 间的动摩擦因数=0.5，A 、B 均可视为质点，Q 的电荷量始终不变，忽略空气阻力，sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度大小g =10 m/s 2求：(
10、1)碰后瞬间，圆弧轨道对物体Q 的弹力大小F N ；(2)当=53时，物体Q 刚好不从gh 边穿出磁场，求区域efgh 内所加磁场的磁感应强度大小B 1；(3)当区域efgh 内所加磁场的磁感应强度为B 2=2T 时，要让物体Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长，求此最长时间t 及对应的值 【答案】(1)24.610N F N -=? (2)1 1.25B T = (3)127s 360t =,001290143=和 【解析】【详解】解：(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v ，Q 碰后的速度为2v 从a 到b ，对P ，由动能定理得：221011111-22m gl m v
11、m v =- 解得：17m/s v =碰撞过程中，对P ，Q 系统：由动量守恒定律：111122m v m v m v =+取向左为正方向，由题意11m/s v =-， 解得：24m/s v =b 点：对Q ，由牛顿第二定律得：2222N v F m g m R-=解得:24.610N N F -=?(2)设Q 在c 点的速度为c v ，在b 到c 点，由机械能守恒定律：22222211(1cos )22c m gR m v m v -+=解得：2m/s c v =进入磁场后：Q 所受电场力22310N F qE m g -=?= ，Q 在磁场做匀速率圆周运动由牛顿第二定律得：2211c c
12、m v qv B r =Q 刚好不从gh 边穿出磁场，由几何关系：1 1.6m r d = 解得：1 1.25T B = (3)当所加磁场22T B =，2221m cm v r qB = 要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长，则Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大，则当gh 边或ef 边与圆轨迹相切，轨迹如图所示： 设最大圆心角为，由几何关系得：22cos(180)d r r -?-= 解得：127=? 运动周期：222m T qB =则Q 在磁场中运动的最长时间：222127127?s 360360360m tT qB =?此时对应的角：190=?和2143=?6一质量为的子
13、弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块并留在其中，与木块用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，开始弹簧处于原长，如图所示已知弹簧被压缩瞬间的速度，木块、的质量均为求： ?子弹射入木块时的速度；?弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能 【答案】22()(2)Mm aM m M m +b【解析】试题分析：（1）普朗克为了对于当时经典物理无法解释的“紫外灾难”进行解释，第一次提出了能量量子化理论，A 正确；爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B 正确；卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故正确；贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核有复杂的结构，但没有发现质子和中子，D 错
14、；德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，E 错(2)1以子弹与木块A 组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：解得：2弹簧压缩最短时，两木块速度相等，以两木块与子弹组成的系统为研究对象，以木块 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得： 解得： 由机械能守恒定律可知：考点：本题考查了物理学史和动量守恒定律 7如图，一质量为M 的物块静止在桌面边缘，桌面离水平地面的高度为h.一质量为m 的子弹以水平速度v 0射入物块后，以水平速度v 0/2 射出.重力加速度为g.求： （1）此过程中系统损失的机械能；（2）此后物块落地点离桌面边缘的水平距离 【答案】(1)2
15、138m E mv M ?=- ? (2)02mv hs M g= 【解析】 【分析】 【详解】试题分析：（1）设子弹穿过物块后物块的速度为V ，由动量守恒得 mv 0=m +MV 解得系统的机械能损失为 E =由式得 E =（2）设物块下落到地面所需时间为t ，落地点距桌面边缘的水平距离为s ,则s=Vt 由得 S =考点：动量守恒定律；机械能守恒定律点评：本题采用程序法按时间顺序进行分析处理，是动量守恒定律与平抛运动简单的综合，比较容易 8光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为3A m m =、B C m m m =，开始时B 、C 均静止，A 以初速度0v 向右运动，A 与B 相撞后分开，B
