2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 基礎(chǔ)課2 動量守恒定律及其應(yīng)用訓(xùn)練(含解析)教科版.doc
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基礎(chǔ)課2 動量守恒定律及其應(yīng)用 一、選擇題(1~5題為單項(xiàng)選擇題,6~8題為多項(xiàng)選擇題) 1.如圖1所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mA∶mB=3∶2,原來靜止在平板小車C上。A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑,當(dāng)彈簧突然釋放后,則下列說法中不正確的是( ) 圖1 A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B組成的系統(tǒng)動量守恒 B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒 C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B組成的系統(tǒng)動量守恒 D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒 解析 如果A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,彈簧釋放后A、B分別相對小車向左、向右滑動,它們所受的滑動摩擦力fA向右,fB向左,由于mA∶mB=3∶2,所以fA∶fB=3∶2,則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零,故其動量不守恒,A錯;對A、B、C組成的系統(tǒng),A、B與C間的摩擦力為內(nèi)力,該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向的重力和支持力,它們的合力為零,故該系統(tǒng)的動量守恒,B、D均正確;若A、B所受摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)所受外力之和為零,故其動量守恒,C正確。 答案 A 2.(2016濰坊名校???在光滑的水平面上有a、b兩球,其質(zhì)量分別為ma、mb,兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰,并且在碰撞過程中無機(jī)械能損失,兩球碰撞前后的速度—時(shí)間圖像如圖2所示,下列關(guān)系正確的是( ) 圖2 A.ma>mb B.ma<mb C.ma=mb D.無法判斷 解析 由圖像知a球以一初速度向原來靜止的b球運(yùn)動,碰后a球反彈且速度大小小于其初速度大小,根據(jù)動量守恒定律,a球的質(zhì)量小于b球的質(zhì)量。 答案 B 3.(2017內(nèi)江市月考)如圖3所示,質(zhì)量為M的盒子放在光滑的水平面上,盒子內(nèi)表面不光滑,盒內(nèi)放有一塊質(zhì)量為m的物體,某時(shí)刻給物體一個(gè)水平向右的初速度v0,那么在物體與盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后( ) 圖3 A.兩者的速度均為零 B.兩者的速度總不會相等 C.盒子的最終速度為,方向水平向右 D.盒子的最終速度為,方向水平向右 解析 由于盒子內(nèi)表面不光滑,在多次碰后物體與盒相對靜止,由動量守恒得:mv0=(M+m)v′,解得:v′=,故D正確。 答案 D 4.兩質(zhì)量、大小完全相同的正方體木塊A、B,靠在一起放在光滑水平面上,一水平射來的子彈先后穿透兩木塊后飛出,若木塊對子彈的阻力恒定不變,子彈射穿兩木塊的時(shí)間相同,則A、B兩木塊被子彈射穿后的速度之比為( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶ 解析 因木塊對子彈的阻力恒定,且子彈射穿兩木塊的時(shí)間相同,子彈在射穿兩木塊對木塊的沖量相同。射穿A時(shí),兩木塊獲得的速度為v′,根據(jù)動量定理,有 I=2mv′-0① 射穿木塊B時(shí),B的速度發(fā)生改變,而A的速度不變。射穿B后,B的速度為v″,根據(jù)動量定理,有 I=mv″-mv′② ①②聯(lián)立,2mv′=mv″-mv′ 得=。選項(xiàng)C正確。 答案 C 5.一彈丸在飛行到距離地面5 m高時(shí)僅有水平速度v=2 m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出,甲、乙的質(zhì)量比為3∶1。不計(jì)質(zhì)量損失,取重力加速度g=10 m/s2,則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是( ) 解析 由于彈丸爆炸后甲、乙兩塊均水平飛出,故兩塊彈片都做平拋運(yùn)動,由平拋運(yùn)動規(guī)律h=gt2可知t== s=1 s,若甲水平位移為x=2.5 m時(shí),則v甲==2.5 m/s,則由彈丸爆炸前后動量守恒,可得mv0=mv甲+mv乙,代入數(shù)據(jù)解得v乙=0.5 m/s,方向與v甲相同,水平向前,故A錯,B對;若乙水平位移為x′=2 m時(shí),則v乙==2 m/s,即乙塊彈片爆炸前后速度不變,由動量守恒定律知,甲塊彈片速度也不會變化,不合題意,故C、D均錯。 答案 B 6.(2016河北唐山月考)如圖4所示,動量分別為pA=12 kgm/s、pB=13 kgm/s的兩個(gè)小球A、B在光滑的水平面上沿一直線向右運(yùn)動,經(jīng)過一段時(shí)間后兩球發(fā)生正碰,分別用ΔpA、ΔpB表示兩小球動量的變化量。則下列選項(xiàng)中可能正確的是 ( ) 圖4 A.ΔpA=-3 kgm/s、ΔpB=3 kgm/s B.ΔpA=-2 kgm/s、ΔpB=2 kgm/s C.ΔpA=-24 kgm/s、ΔpB=24 kgm/s D.ΔpA=3 kgm/s、ΔpB=-3 kgm/s 解析 本題的碰撞問題要遵循三個(gè)規(guī)律:動量守恒定律,碰后系統(tǒng)的機(jī)械能不增加和碰撞過程要符合實(shí)際情況。本題屬于追及碰撞,碰前,后面運(yùn)動物體的速度一定要大于前面運(yùn)動物體的速度(否則無法實(shí)現(xiàn)碰撞),碰后、前面物體的動量增大,后面物體的動量減小,減小量等于增大量,所以ΔpA<0,ΔpB>0,并且ΔpA=-ΔpB,據(jù)此可排除選項(xiàng)D;若ΔpA=-24 kgm/s、ΔpB=24 kgm/s,碰后兩球的動量分別為pA′=-12 kgm/s、pB′=37 kgm/s,根據(jù)關(guān)系式Ek=可知,A球的質(zhì)量和動量大小不變,動能不變,而B球的質(zhì)量不變,但動量增大,所以B球的動能增大,這樣系統(tǒng)的機(jī)械能比碰前增大了,選項(xiàng)C可以排除;經(jīng)檢驗(yàn),選項(xiàng)A、B滿足碰撞遵循的三個(gè)原則。 答案 AB 7.A、B兩球沿同一條直線運(yùn)動,如圖5所示的x-t圖像記錄了它們碰撞前后的運(yùn)動情況,其中a、b分別為A、B碰撞前的x-t圖像。c為碰撞后它們的x-t圖像。若A球質(zhì)量為1 kg,則B球質(zhì)量及碰后它們的速度大小為( ) 圖5 A.2 kg B. kg C.4 m/s D.1 m/s 解析 由圖像可知碰撞前二者都做勻速直線運(yùn)動,va= m/s=-3 m/s,vb= m/s=2 m/s,碰撞后二者連在一起做勻速直線運(yùn)動,vc= m/s=-1 m/s。 碰撞過程中動量守恒,即 mAva+mBvb=(mA+mB)vc 可解得mB= kg 由以上可知選項(xiàng)B、D正確。 答案 BD 8.質(zhì)量為m的小球A,沿光滑水平面以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止小球B發(fā)生正碰。碰撞后,A球的動能變?yōu)樵瓉淼?,那么小球B的速度可能是 ( ) A.v0 B.v0 C.v0 D.v0 解析 要注意的是,兩球的碰撞不一定是彈性碰撞,A球碰后動能變?yōu)樵瓉淼?,則其速度大小僅為原來的。兩球在光滑水平面上正碰,碰后A球的運(yùn)動有兩種可能,繼續(xù)沿原方向運(yùn)動或被反彈。 當(dāng)以A球原來的速度方向?yàn)檎较驎r(shí),則 vA′=v0, 根據(jù)兩球碰撞前、后的總動量守恒,有 mv0+0=mv0+2mvB′, mv0+0=m(-v0)+2mvB″。 解得vB′=v0,vB″=v0。 答案 AB 二、非選擇題 9.如圖6所示,質(zhì)量為0.01 kg的子彈以200 m/s的速度從正下方擊穿—個(gè)質(zhì)量為0.2 kg的木球,子彈擊穿木球后,木球升起2.5 m 高,求擊穿木球后,子彈還能上升多高。(不計(jì)空氣阻力,取g=9.8 m/s2) 圖6 解析 在子彈擊中并穿過木球的極短時(shí)間內(nèi),它們之間的相互作用力遠(yuǎn)大于重力,可以認(rèn)為子彈和木球在這短暫時(shí)間內(nèi)動量守恒。設(shè)子彈穿過木球后子彈和木球的速度分別為v1和v2, 有m1v0=m1v1+m2v2① 又v=2gH② 得v1= = m/s=60 m/s 則子彈上升的高度h== m=184 m 答案 184 m 10.如圖7所示,小車的質(zhì)量M=2.0 kg,帶有光滑的圓弧軌道AB和粗糙的水平軌道BC,一小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為m=0.5 kg,與軌道BC間的動摩擦因數(shù)μ=0.10,BC部分的長度L=0.80 m,重力加速度g取10 m/s2。 圖7 (1)若小車固定在水平面上,將小物塊從AB軌道的D點(diǎn)靜止釋放,小物塊恰好可運(yùn)動到C點(diǎn)。試求D點(diǎn)與BC軌道的高度差; (2)若將小車置于光滑水平面上,小物塊仍從AB軌道的D點(diǎn)靜止釋放,試求小物塊滑到BC中點(diǎn)時(shí)的速度大小。 解析 (1)設(shè)D點(diǎn)與BC軌道的高度差為h,根據(jù)動能定理有mgh=μmgL,解得:h=8.010-2 m (2)設(shè)小物塊滑到BC中點(diǎn)時(shí)小物塊的速度為v1,小車的速度為v2,對系統(tǒng),水平方向動量守恒有:mv1-Mv2=0;根據(jù)功能關(guān)系有:μmg=mgh-(mv+Mv);由以上各式,解得:v1=0.80 m/s。 答案 (1)8.010-2 m (2)0.80 m/s 11.質(zhì)量分別為mA=m,mB=3m的A、B兩物體如圖8所示放置,其中A緊靠墻壁,A、B由質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧相連?,F(xiàn)對B物體緩慢施加一個(gè)向左的推力,該力做功W,使A、B之間彈簧被壓縮且系統(tǒng)靜止,之后突然撤去向左的推力解除壓縮。不計(jì)一切摩擦。 圖8 (1)從解除壓縮到A運(yùn)動,墻對A的沖量的大小為多少? (2)A、B都運(yùn)動后,A、B的最小速度各為多大? 解析 (1)壓縮彈簧時(shí),推力做功全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,撤去推力后,B在彈力的作用下做加速運(yùn)動。在彈簧恢復(fù)原長的過程中,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。設(shè)彈簧恢復(fù)原長時(shí),B的速度為vBO,有 W=mv 此過程中墻給A的沖量即為系統(tǒng)動量的變化量,有 I=3mvBO 解得I=。 (2)當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時(shí),A的速度為最小值vAO,有vAO=0 A離開墻后,在彈簧的作用下速度逐漸增大,B的速度逐漸減小,當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長時(shí),A達(dá)到最大速度vA,B的速度減小到最小值vB。在此過程中,系統(tǒng)動量守恒、機(jī)械能守恒,有 3mvBO=mvA+3mvB W=mv+mv 解得vB=。 答案 (1) (2)0 12.如圖9所示,光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接,A的質(zhì)量為m。開始時(shí)橡皮筋松弛,B靜止,給A向左的初速度v0。一段時(shí)間后,B與A同向運(yùn)動發(fā)生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍,也是碰撞前瞬間B的速度的一半。求: 圖9 (1)B的質(zhì)量; (2)碰撞過程中A、B系統(tǒng)機(jī)械能的損失。 解析 (1)以初速度v0的方向?yàn)檎较?,設(shè)B的質(zhì)量為mB,A、B碰撞后的共同速度為v。由題意可知:碰撞前瞬間A的速度為,碰撞前瞬間B的速度為2v,由動量守恒定律得m+2mBv=(m+mB)v① 由①式得mB=② (2)從開始到碰后的全過程,由動量守恒定律得 mv0=(m+mB)v③ 設(shè)碰撞過程A、B系統(tǒng)機(jī)械能的損失為ΔE,則 ΔE=m()2+mB(2v)2-(m+mB)v2④ 聯(lián)立②③④式得ΔE=mv。 答案 (1) (2)mv- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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