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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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
基礎(chǔ)課2動量守恒定律及其應(yīng)用一、選擇題(15題為單項選擇題,68題為多項選擇題)1如圖1所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mAmB32,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1A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mAmB32,所以fAfB32,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A2(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時刻發(fā)生正碰,并且在碰撞過程中無機械能損失,兩球碰撞前后的速度時間圖像如圖2所示,下列關(guān)系正確的是()圖2Amamb BmambCmamb 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B3(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,某時刻給物體一個水平向右的初速度v0,那么在物體與盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后()圖3A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(Mm)v,解得:v,故D正確。答案D4兩質(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間相同,則A、B兩木塊被子彈射穿后的速度之比為()A11 B12 C13 D1解析 因木塊對子彈的阻力恒定,且子彈射穿兩木塊的時間相同,子彈在射穿兩木塊對木塊的沖量相同。射穿A時,兩木塊獲得的速度為v,根據(jù)動量定理,有I2mv0射穿木塊B時,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Imvmv聯(lián)立,2mvmvmv得。選項C正確。答案C5一彈丸在飛行到距離地面5 m高時僅有水平速度v2 m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出,甲、乙的質(zhì)量比為31。不計質(zhì)量損失,取重力加速度g10 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動,由平拋運動規(guī)律hgt2可知t s1 s,若甲水平位移為x2.5 m時,則v甲2.5 m/s,則由彈丸爆炸前后動量守恒,可得mv0mv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x2 m時,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B6(2016河北唐山月考)如圖4所示,動量分別為pA12 kgm/s、pB13 kgm/s的兩個小球A、B在光滑的水平面上沿一直線向右運動,經(jīng)過一段時間后兩球發(fā)生正碰,分別用pA、pB表示兩小球動量的變化量。則下列選項中可能正確的是 ()圖4ApA3 kgm/s、pB3 kgm/sBpA2 kgm/s、pB2 kgm/sCpA24 kgm/s、pB24 kgm/sDpA3 kgm/s、pB3 kgm/s解析本題的碰撞問題要遵循三個規(guī)律:動量守恒定律,碰后系統(tǒng)的機械能不增加和碰撞過程要符合實際情況。本題屬于追及碰撞,碰前,后面運動物體的速度一定要大于前面運動物體的速度(否則無法實現(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pA0,pB0,并且pApB,據(jù)此可排除選項D;若pA24 kgm/s、pB24 kgm/s,碰后兩球的動量分別為pA12 kgm/s、pB37 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)的機械能比碰前增大了,選項C可以排除;經(jīng)檢驗,選項A、B滿足碰撞遵循的三個原則。答案AB7A、B兩球沿同一條直線運動,如圖5所示的xt圖像記錄了它們碰撞前后的運動情況,其中a、b分別為A、B碰撞前的xt圖像。c為碰撞后它們的xt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5A2 kg B. kgC4 m/s D1 m/s解析由圖像可知碰撞前二者都做勻速直線運動,va m/s3 m/s,vb m/s2 m/s,碰撞后二者連在一起做勻速直線運動,vc m/s1 m/s。碰撞過程中動量守恒,即mAvamBvb(mAmB)vc可解得mB kg由以上可知選項B、D正確。答案BD8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球的運動有兩種可能,繼續(xù)沿原方向運動或被反彈。當(dāng)以A球原來的速度方向為正方向時,則vAv0,根據(jù)兩球碰撞前、后的總動量守恒,有mv00mv02mvB,mv00m(v0)2mvB。解得vBv0,vBv0。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。(不計空氣阻力,取g9.8 m/s2)圖6解析在子彈擊中并穿過木球的極短時間內(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m1v0m1v1m2v2又v2gH得v1 m/s60 m/s則子彈上升的高度h m184 m答案184 m10如圖7所示,小車的質(zhì)量M2.0 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)質(zhì)量為m0.5 kg,與軌道BC間的動摩擦因數(shù)0.10,BC部分的長度L0.80 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點靜止釋放,小物塊恰好可運動到C點。試求D點與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點靜止釋放,試求小物塊滑到BC中點時的速度大小。解析(1)設(shè)D點與BC軌道的高度差為h,根據(jù)動能定理有mghmgL,解得:h8.0102 m(2)設(shè)小物塊滑到BC中點時小物塊的速度為v1,小車的速度為v2,對系統(tǒng),水平方向動量守恒有:mv1Mv20;根據(jù)功能關(guān)系有:mgmgh(mvMv);由以上各式,解得:v10.80 m/s。答案(1)8.0102 m(2)0.80 m/s11質(zhì)量分別為mAm,mB3m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)量不計的輕彈簧相連?,F(xiàn)對B物體緩慢施加一個向左的推力,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。不計一切摩擦。圖8(1)從解除壓縮到A運動,墻對A的沖量的大小為多少?(2)A、B都運動后,A、B的最小速度各為多大?解析 (1)壓縮彈簧時,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動。在彈簧恢復(fù)原長的過程中,系統(tǒng)機械能守恒。設(shè)彈簧恢復(fù)原長時,B的速度為vBO,有Wmv此過程中墻給A的沖量即為系統(tǒng)動量的變化量,有I3mvBO解得I。(2)當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時,A的速度為最小值vAO,有vAO0 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,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、機械能守恒,有3mvBOmvA3mvBWmvmv解得vB。答案(1)(2)012.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。開始時橡皮筋松弛,B靜止,給A向左的初速度v0。一段時間后,B與A同向運動發(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)機械能的損失。解析(1)以初速度v0的方向為正方向,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m2mBv(mmB)v由式得mB(2)從開始到碰后的全過程,由動量守恒定律得mv0(mmB)v設(shè)碰撞過程A、B系統(tǒng)機械能的損失為E,則Em()2mB(2v)2(mmB)v2聯(lián)立式得Emv。答案(1)(2)mv