2019年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題二 能量與動(dòng)量 專(zhuān)題跟蹤訓(xùn)練7 碰撞與動(dòng)量守恒.doc
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專(zhuān)題跟蹤訓(xùn)練(七) 碰撞與動(dòng)量守恒 一、選擇題 1.(2017全國(guó)卷Ⅰ)將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點(diǎn)火升空,50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出.在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略)( ) A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/s C.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s [解析] 燃?xì)鈴幕鸺龂娍趪姵龅乃查g,火箭和燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,設(shè)燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小為p,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,可得p-mv0=0,解得p=mv0=0.050 kg600 m/s=30 kgm/s,選項(xiàng)A正確. [答案] A 2. (2017全國(guó)卷Ⅲ)(多選)一質(zhì)量為2 kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開(kāi)始沿直線運(yùn)動(dòng).F隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示,則( ) A.t=1 s時(shí)物塊的速率為1 m/s B.t=2 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為4 kgm/s C.t=3 s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為5 kgm/s D.t=4 s時(shí)物塊的速度為零 [解析] 根據(jù)F-t圖線與時(shí)間軸圍成的面積的物理意義為合外力F的沖量,可知在0~1 s、0~2 s、0~3 s、0~4 s內(nèi)合外力沖量分別為2 Ns、4 Ns、3 Ns、2 Ns,應(yīng)用動(dòng)量定理I=mΔv可知物塊在1 s、2 s、3 s、4s末的速率分別為1 m/s、2 m/s、1.5 m/s、1 m/s,物塊在這些時(shí)刻的動(dòng)量大小分別為2 kgm/s、4 kgm/s、3 kgm/s、2 kgm/s,則A、B項(xiàng)均正確,C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤. [答案] AB 3.(多選)在光滑水平面上,一質(zhì)量為m的小球1以速度v0與靜止的小球2發(fā)生正碰,碰后小球2的速度是v0.小球2的質(zhì)量可能是( ) A.m B.3m C.5m D.7m [解析] 由動(dòng)量守恒知mv0=mv1+m2,分兩種極端情況討論:①完全非彈性碰撞,能量損失最多,即v1=,得m2=2m;②彈性碰撞,沒(méi)有能量損失,即mv=mv+m2v,聯(lián)立解得v2=v0,又v2=,故m2=5m;綜合得2m≤m2≤5m,選項(xiàng)B、C正確. [答案] BC 4.(2018石家莊質(zhì)檢二)(多選)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為M的木箱靜止在光滑水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊,現(xiàn)使木箱瞬間獲得一個(gè)水平向左的初速度v0,下列說(shuō)法正確的是( ) A.最終小木塊和木箱都將靜止 B.最終小木塊和木箱組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為- C.木箱速度為時(shí),小木塊的速度為 D.最終小木塊的速度為 [解析] 由題意知,木箱及小木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,最終木箱和小木塊共速,Mv0=(M+m)v,故v=,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤;系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE=-=-,故B項(xiàng)正確;由動(dòng)量守恒定律知,Mv0=+mv′,故v′=,C項(xiàng)正確. [答案] BC 5.(2018河北六校聯(lián)考)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的子彈水平射入質(zhì)量為M、放在光滑水平地面上靜止的木塊,子彈未穿透木塊,此過(guò)程中木塊動(dòng)能增加了5 J,那么此過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能可能為( ) A.16 J B.11.2 J C.4.8 J D.3.4 J [解析] 解法一:設(shè)子彈的初速度為v0,與木塊的共同速度為v,則由動(dòng)量守恒定律有mv0=(M+m)v;系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能Q=fd=mv-(m+M)v2,木塊得到的動(dòng)能為Ek1=fs=Mv2,其中,f為子彈與木塊間的摩擦力,d為子彈在木塊內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移,s為木塊相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的位移,變形可得Q=Ek1>Ek1,故選項(xiàng)A、B正確. 解法二:本題也可用圖象法,畫(huà)出子彈和木塊的v-t圖象如圖所示,根據(jù)v-t圖象與坐標(biāo)軸所圍面積表示位移,△OAt的面積表示木塊的位移s,△OAv0的面積表示子彈相對(duì)木塊的位移d,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能Q=fd,木塊得到的動(dòng)能Ek1=fs,從圖象中很明顯可以看出d>s,故系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能大于木塊得到的動(dòng)能. [答案] AB 6.一位質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從下蹲狀態(tài)向上起跳,經(jīng)Δt時(shí)間,身體伸直并剛好離開(kāi)地面,速度為v,在此過(guò)程中( ) A.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量為mv+mgΔt,地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功為mv2 B.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量為mv+mgΔt,地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功為零 C.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量為mv,地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功為mv2 D.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量為mv-mgΔt,地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功為零 [解析] 設(shè)地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量為I,運(yùn)動(dòng)員的速度原來(lái)為零,起跳后變?yōu)関,則由動(dòng)量定理可得:I-mgΔt=mv,故地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量I=mv+mgΔt;而運(yùn)動(dòng)員在跳起時(shí),運(yùn)動(dòng)員受到的支持力沒(méi)有產(chǎn)生位移,故支持力不做功,故B正確. [答案] B 7.(2018四川綿陽(yáng)模擬)(多選)如圖所示,在光滑水平面上有一靜止的物體M,物體上有一光滑的半圓弧形軌道,最低點(diǎn)為C,兩端A、B一樣高,現(xiàn)讓小滑塊m從A點(diǎn)由靜止下滑,則( ) A.m不能到達(dá)M上的B點(diǎn) B.m從A到C的過(guò)程中M向左運(yùn)動(dòng),m從C到B的過(guò)程中M向右運(yùn)動(dòng) C.m從A到B的過(guò)程中M一直向左運(yùn)動(dòng),m到達(dá)B的瞬間,M速度為零 D.M與m組成的系統(tǒng)機(jī)械能定恒,水平方向動(dòng)量守恒 [解析] 根據(jù)機(jī)械能守恒、動(dòng)量守恒定律的條件,M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,水平方向動(dòng)量守恒,D正確;m滑到右端兩者有相同的速度時(shí)有:0=(m+M)v,v=0,再根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,m恰能到達(dá)M上的B點(diǎn),且m到達(dá)B的瞬間,m、M速度為零,A錯(cuò)誤;m從A到C的過(guò)程中M向左加速運(yùn)動(dòng),m從C到B的過(guò)程中M向左減速運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤,C正確. [答案] CD 8.(2018蓉城名校聯(lián)盟)如圖所示,在足夠長(zhǎng)的固定斜面上有一質(zhì)量為m的薄木板A,木板A獲得初速度v0后恰好能沿斜面勻速下滑.現(xiàn)將一質(zhì)量也為m的小滑塊B無(wú)初速度輕放在木板A的上表面,在滑塊B在木板A上滑動(dòng)的過(guò)程中(B始終未從A的上表面滑出,B與A間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)),下列說(shuō)法正確的是( ) A.A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都守恒 B.A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都不守恒 C.當(dāng)B的速度為v0時(shí),A的速度為v0 D.當(dāng)A的速度為v0時(shí),B的速度為v0 [解析] 由于木板A沿斜面體勻速下滑,而此時(shí)木板A的合力為零,當(dāng)小滑塊B放在木板A上表面后,A、B組成的系統(tǒng)所受的合力為零,則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,由于A、B間摩擦力的作用,則系統(tǒng)的機(jī)械能一直減小,即機(jī)械能不守恒,A、B錯(cuò)誤;由于B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)大于A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),所以當(dāng)A、B共速后將沿斜面共同勻速下滑,即B的速度不可能大于A的速度,由動(dòng)量守恒定律知C正確,D錯(cuò)誤. [答案] C 9. (2018湖北六校聯(lián)考)(多選)質(zhì)量M=3 kg的滑塊套在水平固定著的軌道上并可在軌道上無(wú)摩擦滑動(dòng).質(zhì)量m=2 kg的小球(視為質(zhì)點(diǎn))通過(guò)長(zhǎng)L=0.75 m的輕桿與滑塊上的光滑軸O連接,開(kāi)始時(shí)滑塊靜止,輕桿處于水平狀態(tài).現(xiàn)給小球一個(gè)v0=3 m/s的豎直向下的初速度,取g=10 m/s2.則( ) A.小球m從初始位置到第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程中,滑塊M在水平軌道上向右移動(dòng)了0.3 m B.小球m從初始位置到第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程中,滑塊M在水平軌道上向右移動(dòng)了0.5 m C.小球m相對(duì)于初始位置可以上升的最大高度為0.27 m D.小球m從初始位置到第一次到達(dá)最大高度的過(guò)程中,滑塊M在水平軌道上向右移動(dòng)了0.54 m [解析] 可把小球和滑塊水平方向的運(yùn)動(dòng)看成人船模型,設(shè)滑塊M在水平軌道上向右運(yùn)動(dòng)了x,由滑塊和小球組成的系統(tǒng)在水平方向時(shí)動(dòng)量守恒,有=,解得x=0.3 m,A正確,B錯(cuò)誤.根據(jù)動(dòng)量守恒定律有0=(m+M)v,v=0,由能量守恒定律得mv=mgh+(m+M)v2,解得h=0.45 m,C錯(cuò)誤.小球m從初始位置到第一次到達(dá)最大高度過(guò)程中,設(shè)滑塊M在水平軌道上向右移動(dòng)距離為y,由幾何關(guān)系得,m相對(duì)于M移動(dòng)的水平距離s=L+=1.35 m,根據(jù)水平方向動(dòng)量守恒得0=m-M,解得y=0.54 m,D正確. [答案] AD 10.(多選)如圖甲所示,在光滑水平面上,輕質(zhì)彈簧一端固定,物體A以速度v0向右運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧,測(cè)得彈簧的最大壓縮量為x.現(xiàn)讓彈簧一端連接另一質(zhì)量為m的物體B(如圖乙所示),物體A以2v0的速度向右壓縮彈簧,測(cè)得彈簧的最大壓縮量仍為x,則( ) A.A物體的質(zhì)量為3m B.A物體的質(zhì)量為2m C.彈簧壓縮最大時(shí)的彈性勢(shì)能為mv D.彈簧壓縮最大時(shí)的彈性勢(shì)能為mv [解析] 對(duì)題圖甲,設(shè)物體A的質(zhì)量為M,由機(jī)械能守恒定律可得,彈簧壓縮x時(shí)彈性勢(shì)能Ep=Mv;對(duì)題圖乙,物體A以2v0的速度向右壓縮彈簧,A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,彈簧達(dá)到最大壓縮量時(shí),A、B二者速度相等,由動(dòng)量守恒定律有M2v0=(M+m)v,由能量守恒定律有Ep=M(2v0)2-(M+m)v2,聯(lián)立解得M=3m,Ep=Mv=mv,A、C正確,B、D錯(cuò)誤. [答案] AC 二、非選擇題 11.(2018全國(guó)卷Ⅱ)汽車(chē)A在水平冰雪路面上行駛.駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車(chē)B,立即采取制動(dòng)措施,但仍然撞上了汽車(chē)B.兩車(chē)碰撞時(shí)和兩車(chē)都完全停止后的位置如圖所示,碰撞后B車(chē)向前滑動(dòng)了4.5 m,A車(chē)向前滑動(dòng)了2.0 m.已知A和B的質(zhì)量分別為2.0103 kg和1.5103 kg,兩車(chē)與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10,兩車(chē)碰撞時(shí)間極短,在碰撞后車(chē)輪均沒(méi)有滾動(dòng),重力加速度大小g=10 m/s2.求 (1)碰撞后的瞬間B車(chē)速度的大小; (2)碰撞前的瞬間A車(chē)速度的大?。? [解析] (1)設(shè)B車(chē)的質(zhì)量為mB,碰后加速度大小為aB.根據(jù)牛頓第二定律有 μmBg=mBaB① 式中μ是汽車(chē)與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù). 設(shè)碰撞后瞬間B車(chē)速度的大小為vB′,碰撞后滑行的距離為sB.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 vB′2=2aBsB② 聯(lián)立①②式并利用題給數(shù)據(jù)得 vB′=3.0 m/s③ (2)設(shè)A車(chē)的質(zhì)量為mA,碰后加速度大小為aA.根據(jù)牛頓第二定律有 μmAg=mAaA④ 設(shè)碰撞后瞬間A車(chē)速度的大小為vA′,碰撞后滑行的距離為sA.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vA′2=2aAsA⑤ 設(shè)碰撞前的瞬間A車(chē)速度的大小為vA.兩車(chē)在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒,有 mAvA=mAvA′+mBvB′⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式并利用題給數(shù)據(jù)得 vA=4.3 m/s⑦ [答案] (1)3.0 m/s (2)4.3 m/s 12.(2018沈陽(yáng)市質(zhì)監(jiān)一)如圖所示,水平地面上有相距x=40 m的A、B兩點(diǎn),分別放有質(zhì)量為m1=2 kg和m2=1 kg的甲、乙兩物體(均可視為質(zhì)點(diǎn)),甲與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,BCD是半徑為R=0.9 m的光滑半圓軌道,O是圓心,DOB在同一豎直線上.甲以v0=25 m/s的水平速度從A點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng),與靜止在B點(diǎn)的乙發(fā)生碰撞,碰后粘在一起沿軌道BCD運(yùn)動(dòng),從最高點(diǎn)D飛出,落到水平地面上的P點(diǎn)(圖中未畫(huà)出),取g=10 m/s2,求: (1)甲運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小; (2)甲與乙碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能; (3)落地點(diǎn)P與B點(diǎn)間的距離. [解析] (1)對(duì)甲從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理,則有 -μm1gx=m1v-m1v 解得vB=15 m/s (2)甲和乙碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,則 m1vB=(m1+m2)v共 E損=m1v-(m1+m2)v E損=75 J (3)組合體從B到D,利用動(dòng)能定理得 -(m1+m2)g2R=(m1+m2)v-(m1+m2)v 組合體從D到P做平拋運(yùn)動(dòng),則 豎直方向:2R=gt2 水平方向:L=vDt 解得L=4.8 m [答案] (1)15 m/s (2)75 J (3)4.8 m- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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