专题七-碰撞与动量守恒(习思用.物理)(共13页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专题七 碰撞与动量守恒考点1动量、冲量、动量定理的理解及应用1.2017黑龙江哈尔滨检测一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经t时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v.在此过程中()A.地面对他的冲量为mv+mgt,地面对他做的功为12mv2B.地面对他的冲量为mv+mgt,地面对他做的功为零C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为12mv2D.地面对他的冲量为mv-mgt,地面对他做的功为零2.2017贵州适应性测试多选可视为质点的甲、乙两球质量分别为m、2m,甲球在乙球的正上方,在甲球由静止释放的同时将乙球竖直向上抛出,两球相碰前瞬间速度大小都是v0,碰撞时

2、间极短,碰后两球粘在一起,不计空气阻力,当地重力加速度为g,选竖直向下为正方向,则()A.从释放甲球到两球相碰前瞬间,甲球所受重力的冲量为mv0B.从释放甲球到两球相碰前瞬间,乙球动量变化量为-2mv0C.甲、乙碰撞后继续上升的高度为v022gD.甲、乙碰撞过程中损失的机械能为4mv0233.2017河南信阳检测多选如图甲所示,一质量为m的物块在t=0时刻,以初速度v0从足够长、倾角为的粗糙斜面底端向上滑行,物块速度随时间变化的图象如图乙所示.t0时刻物块到达最高点,3t0时刻物块又返回底端.下列说法正确的是()A.物块从开始运动到返回底端的过程中重力的冲量为3mgt0cos B.物块从t=0

3、时刻开始运动到返回底端的过程中动量的变化量为-32mv0C.斜面倾角的正弦值为5v08gt0D.不能求出3t0时间内物块克服摩擦力所做的功4.2017吉林长春检测水平推力F1和F2分别作用于水平面上等质量的a、b两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间后停下,两物体的v-t图象分别如图中的OAB、OCD所示,图中ABCD,则()A.F1的冲量大于F2的冲量B.F1的冲量等于F2的冲量C.两物体受到的摩擦力大小相等D.两物体受到的摩擦力大小不等5.物体A、B的质量之比mA : mB=4:1,使它们以相同的初速度沿水平地面滑行,若它们受到的阻力相等,那么它们停下来所用的时间之比tA

4、 : tB=,若两物体与地面的动摩擦因数相同,那么它们停下来所用的位移之比sA : sB=.6. 如图所示,水力采煤时,用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层,设水柱直径为d=30 cm,水速为v=50 m/s,假设水柱射在煤层的表面上,冲击煤层后水的速度变为零,求水柱对煤层的平均冲击力大小.(水的密度=1.0103 kg/m3,结果保留三位有效数字)考点2动量守恒定律的理解及应用7.2018河北衡水检测关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是()A.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒C.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒D.系统

5、中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒8.2018广东东莞检测多选如图所示为两滑块M、N之间压缩一轻弹簧,滑块与弹簧不连接,用一细绳将两滑块拴接,使弹簧处于锁定状态,并将整个装置放在光滑的水平面上.从烧断细绳到两滑块与弹簧分离的过程中,下列说法正确的是()A.两滑块的动量之和变大B.两滑块与弹簧分离后动量等大反向C.如果两滑块的质量相等,则分离后两滑块的速率也相等D.整个过程中两滑块的机械能增大9.2018陕西第一学期摸底检测多选某人身系弹性绳自高空P点自由下落,如图所示,a点是弹性绳的原长位置,c是人所能到达的最低点,b是人静止悬挂时的平衡位置.若把由P点到a点过程称为过程,由a点

6、到c点称为过程,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.过程中人的动量的改变量等于重力的冲量B.过程中人的动量的减少量等于过程中重力的冲量的大小C.过程中人的动能逐渐减小到零D.过程中人的机械能的减少量等于过程中重力做功的大小10.在光滑水平面上,质量为m的小球A以速度v0匀速运动.某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰,两球相碰后,A球的动能恰好变为原来的14.则碰后B球的速度大小是()A.v02B.v06C.v02或v06D.无法确定11.多选在光滑水平面上动能为E0、动量大小为p的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞,碰撞前后球1的运动方向相反,将碰撞后球1的动能和动量大小分别记为E1、p

7、1,球2的动能和动量大小分别记为E2、p2,则必有()A.E1p0C.E2E0D.p1p012.多选A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动,如图表示发生碰撞前后的v-t图线,由图线可以判断()A.A、B的质量比为3:2B.A、B作用前后总动量守恒C.A、B作用前后总动量不守恒D.A、B作用前后总动能不变13.多选矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v水平射向滑块.若射击下层,子弹刚好不射出;若射击上层,则子弹刚好能射穿一半厚度,如图所示.则上述两种情况相比较()A.子弹的末速度大小相等B.系统产生的热量一样多C.子弹对滑块做的功不相同D.

8、子弹和滑块间的水平作用力一样大14.2014福建高考,30(2),6分一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离.已知前部分的卫星质量为m1 ,后部分的箭体质量为m2 ,分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v1为()A.v0-v2B.v0+v2C.v0-m2m1v2D.v0+m2m1(v0-v2 )15.多选带有14光滑圆弧轨道的质量为M的小车静止置于光滑水平面上,如图所示,一质量也为M的小球以速度v0水平冲上小车,到达某一高度后,小球又返回车的左端,则()A.小球以后将向左做平抛运动B.小球将做自由落体

9、运动C.此过程小球对小车做的功为12Mv02D.小球在弧形槽上上升的最大高度为v022g考点3动量与其他知识的综合问题16.如图,一长木板位于光滑水平面上,长木板的左端固定一挡板,木板和挡板的总质量为M=3.0 kg,木板的长度为L=1.5 m,在木板右端有一小物块,其质量m=1.0 kg,小物块与木板之间的动摩擦因数=0.10,它们都处于静止状态,现令小物块以初速度v0沿木板向左运动,重力加速度g取10 m/s2.(1)若小物块刚好能运动到左端挡板处,求v0的大小;(2)若初速度v0=3 m/s,小物块与挡板相撞后,恰好能回到右端而不脱离木板,求碰撞过程中损失的机械能.17.2018湖南长沙

10、长郡中学实验班选拔考试,25如图所示,质量分别为mA=m,mB=3m的A、B两物体放置在光滑的水平面上,其中A物体紧靠光滑墙壁,A、B两物体之间用轻弹簧相连.对B物体缓慢施加一个水平向右的力,使A、B两物体之间弹簧压缩到最短并锁定,此过程中该力做功为W0,现突然撤去外力并解除锁定,(设重力加速度为g,A、B两物体体积很小,可视为质点)求:(1)从撤去外力到A物体开始运动,墙壁对A物体的冲量的大小IA;(2)A、B两物体在离开墙壁后到达圆轨道之前,B物体的最小速度vB的大小;(3)若B物体在获得最小速度的瞬间脱离弹簧,从光滑圆形轨道右侧小口进入圆形轨道(B物体进入后小口自动封闭组成完整的圆形轨道

11、),要使B物体不脱离圆形轨道,圆形轨道半径R的取值范围.考点4实验：验证动量守恒定律18.多选在利用悬线悬挂等大小球验证碰撞中动量守恒的实验中,下列说法正确的是()A.悬挂两球的细绳长度要适当,且等长B.由静止释放小球,以便较准确地计算小球碰前速度C.两小球必须都是刚性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘在一起共同运动19.2017湖北武汉调研在利用碰撞做“验证动量守恒定律”的实验中,实验装置如图甲所示,图甲中斜槽PQ与水平槽QR平滑连接,按要求安装好仪器后开始实验.先不放被碰小球,使入射小球从斜槽上的A点由静止滚下,重复实验若干次;然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘B处(槽口),再使

12、入射小球从斜槽上的A点由静止滚下,再重复实验若干次,在白纸上记录下挂于槽口B的重锤线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置,从左至右依次为O、M、P、N点,测得两小球直径相等,入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2,且m1=2m2.则:图甲 图乙(1)两小球的直径用螺旋测微器核准相等,测量结果如图乙,则两小球的直径均为m.(2)入射小球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速度释放,其目的是.A.为了使入射小球每次都能水平飞出槽口B.为了使入射小球每次都以相同的动量到达槽口C.为了使入射小球在空中飞行的时间不变D.为了使入射小球每次都能与被碰小球对心碰撞(3)下列有关本实验的说法中

13、正确的是.A.未放被碰小球和放了被碰小球时,入射小球的落点分别是M、PB.未放被碰小球和放了被碰小球时,入射小球的落点分别是P、MC.未放被碰小球和放了被碰小球时,入射小球的落点分别是N、MD.在误差允许的范围内若测得|ON|=2|MP|,则表明碰撞过程中两小球组成的系统满足动量守恒定律20.某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩的轻弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察木块的运动情况,进行必要的测量,验证木块间相互作用时动量守恒.(1)该同学还必须有的器材是;(2)需直接测量的数据是;(3)用所得数据验证动量守恒定律的关系式是.21.气垫导轨(如图甲所示

14、)工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,大大减小了滑块运动时的阻力.为了验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.图乙为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分,在纸带上以相同间距的6个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰撞前两滑块的动量大小分别为、,两滑

15、块的总动量大小为;碰撞后两滑块的总动量大小为.重复上述实验,多做几次.若碰撞前后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.图甲图乙答案 1.B设地面对运动员的平均作用力为F,则由动量定理得(F-mg)t=mv,故地面对运动员的冲量Ft=mv+mgt;运动员从下蹲状态到身体刚好伸直离开地面,由于地面对运动员的作用力沿力的方向没有位移,所以地面对运动员做功为零.本题正确选项为B.2.AD由动量定理可知,从释放甲球到两球相碰前瞬间,甲球所受重力的冲量等于甲球动量的变化量,为mv0,选项A正确;两球运动时间相同,乙球所受的重力是甲球的2倍,根据动量定理,乙球动量的变化量等于乙球

16、所受重力的冲量,为2mv0,选项B错误;设甲、乙碰撞后的共同速度为v,由动量守恒定律,-2mv0+mv0=3mv,解得v=-v03,根据竖直上抛运动规律,甲、乙碰撞后继续上升的高度为h=v22g=v0218g,选项C错误;由能量守恒定律,甲、乙碰撞过程中损失的机械能E=122mv02+12mv02-123mv2=4mv023,选项D正确.3.BC物块从开始运动到返回底端的过程中重力的冲量IG=3mgt0,A错误;上滑过程中物块做初速度为v0的匀减速直线运动,下滑过程中做初速度为零、末速度为v的匀加速直线运动,上滑和下滑的位移大小相等,所以有v02t0=v22t0,解得v=v02,物块从开始运动

17、到返回底端过程中动量的变化量为p=-mv-mv0=-32mv0,B正确;上滑过程中有-(mgsin +mgcos )t0=0-mv0,下滑过程中有(mgsin -mgcos )2t0=mv02,解得sin =5v08gt0,C正确;根据动能定理可求出物块机械能的减小量,从而求出整个过程中摩擦力所做的功,故D错误.4.C设F1、F2的作用时间分别为t1、t2,则由图知t1t2,当只有摩擦力Ff作用时,由ABCD知图线斜率相同,则加速度相同,由牛顿第二定律知,摩擦力Ff相同,故C选项正确,D选项错误.对a,由动量定理得F1t1-Fft1=mvA;对b同理可得F2t2-Fft2=mvC.由图象知vA

18、=vC,t1F1t1,A、B选项均错误.5.4:11:1解析:由动量定理ft=mv0知,若物体受到的阻力相等,那么tA:tB=mA:mB=4:1;,由动能定理mgs=12mv02知,若两物体与地面的动摩擦因数相同,那么sA:sB=1:1.6.1.77105 N解析:设水柱的横截面积为S,在一小段时间t内,从水枪射出的水的质量为m,则m=Svt以m为研究对象,它在t时间内的动量变化量p=m(0-v)=-Sv2t设F为水柱对煤层的平均冲击力,F为煤层对水柱的反冲击力,以v的方向为正方向,根据动量定理(忽略水的重力),有Ft=p=-Sv2t,即F=-Sv2根据牛顿第三定律知F=-F=Sv2式中S=4

19、d2,代入数值得F1.77105 N.7.C根据动量守恒的条件可知A、B错误,C正确;系统中所有物体加速度为零时,各物体速度恒定,动量恒定,系统中总动量一定守恒,D错误.8.BCD对两滑块和弹簧所组成的系统,弹簧推滑块的过程中,系统的合外力为零,总动量守恒,A错误.由动量守恒定律得0=mMvM-mNvN得两滑块动量等大反向,B正确.当mM=mN时,vM=vN,C正确.整个过程弹簧的弹性势能转化为两滑块的动能,则两滑块的机械能增大,D正确.9.AB根据动量定理可知过程中人的动量的改变量等于重力的冲量,选项A正确;过程中动量的减少量等于过程中重力的冲量的大小,选项B正确;从a到b的过程中,人的重力

20、大于绳的弹力,从b到c的过程中,人的重力小于绳的弹力,故过程中人的动能先增大再减小,选项C错误;过程中机械能的减少量等于过程和过程中重力做功的大小,选项D错误.10.A两球相碰后,A球的速度大小变为原来的12,相碰过程中两球组成的系统满足动量守恒定律,若碰后A球速度方向不变,则mv0=12mv0+3mv1,可得B球的速度v1=v06,而B球在前,A球在后,碰后A球的速度大于B球的速度,不符合实际情况,因此碰后A球一定反向运动,即mv0=-12mv0+3mv1,可得v1=v02,A正确,B、C、D错误.11.AB因为碰撞前后动能不增加,故有E1E0,E2E0,p1p0,B正确.12.ABD设A的

21、质量为m1,B的质量为m2,碰撞前后两物体组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,从图象上可得碰撞前后两者的速度,故有m16+m21=m12+m27,解得m1:m2=3:2,A、B正确,C错误.碰撞前系统的总动能Ek1=12m162+12m212=553m1,碰撞后总动能为Ek2=12m122+12m272=553m1=Ek1,碰撞前后总动能不变,D正确.13.AB根据动量守恒定律,两种情况中,最终子弹与滑块的速度相等,A正确.根据能量守恒可知,初状态子弹的动能相同,末状态两滑块与子弹的动能也相同,因此损失的动能转化成的热量相等,B正确.子弹对滑块做的功等于滑块末状态的动能,两种情况滑块末速度

22、相等,因此做功相等,C错误.产生的热量Q=fs,由于产生的热量相等,而相对位移s不同,因此子弹和滑块间的水平作用力大小不同,D错误.14.D火箭和卫星组成的系统,在分离前后沿原运动方向上动量守恒,由动量守恒定律有(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,解得v1=v0+m2m1(v0-v2),D项正确.15.BC小球上升到最高点时与小车相对静止,有共同速度v,由动量守恒定律和机械能守恒定律有Mv0=2Mv,12Mv02=2(12Mv2)+Mgh,联立以上两式得h=v024g,D错误.从小球冲上小车到返回小车的左端,系统在水平方向上的动量守恒,由于无摩擦力做功,机械能守恒.设小球在返回小车左端时速

23、度为v1,此时小车速度为v2,规定向右为正方向,由动量守恒定律可得Mv0=Mv2-Mv1,由机械能守恒定律得12Mv02=12Mv22+12Mv12,联立解得v2=v0,v1=0,小球将做自由落体运动,故B正确,A错误.根据动能定理可知C正确.16.(1)2 m/s(2)0.375 J解析:(1)设木板和物块最后共同的速度为v由动量守恒定律得mv0=(m+M)v木板和物块组成的系统,由功能关系mgL=12mv02-12(M+m)v2由两式解得v0=2gL(M+m)M=2 m/s.(2)同样由动量守恒定律可知,木板和物块最后也要达到共同速度v.设碰撞过程中损失的机械能为E.对木板和物块组成的系统

24、的整个运动过程,由功能关系有mg(2L)+E=12mv02-12(m+M)v2由两式解得E=mM2(M+m)v02-2mgL=0.375 J.17.(1)6mW0(2)W06m(3)RW030mg或RW012mg解析:(1)设弹簧恢复原长时,物体B的速度为vB0,由能量守恒定律有W0=32mvB02,解得vB0=2W03m此过程中墙壁对物体A的冲量大小等于弹簧对物体A的冲量大小,也等于弹簧对物体B的冲量大小故IA=pB=3mvB0=6mW0.(2)当弹簧恢复原长后,物体A离开墙壁,弹簧伸长,物体A的速度逐渐增大,物体B的速度逐渐减小.当弹簧再次恢复到原长时,物体A达到最大速度,物体B的速度减小

25、到最小值,此过程满足动量守恒、机械能守恒,有3mvB0=mvA+3mvB123mvB02=12mvA2+32mvB2解得vB=12vB0=W06m.(3)B物体恰好能到达圆形轨道最高点且不脱离圆形轨道时,设B物体到达轨道最高点时速度为v1,由能量守恒定律及圆周运动规律可知12mBvB2=12mBv12+mBg2R,mBg=mBv12R解得R=W030mg,所以RW030mg时,B物体能过圆形轨道最高点且不脱离圆形轨道B物体恰好能到达圆形轨道圆心等高处时,由机械能守恒定律可知12mBvB2=mBgR解得R=W012mg,所以RW012mg时,B物体不脱离圆形轨道综上,圆形轨道半径R的取值范围为R

26、W030mg或RW012mg.18.ABD两绳等长能保证两球正碰,以减小实验误差,所以A正确;由于计算碰撞前速度时用到了mgh=12mv2-0,即初速度应为0,B正确;本实验中对小球的性能无要求,C错误;两球碰撞后,有各种运动情况,所以D正确.19.(1)1.289 510-2(2)B(3)BD解析:(1)根据螺旋测微器读数规则,小球的直径为12.5 mm+0.395 mm=12.895 mm=1.289 510-2 m.(2)入射小球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速度释放,其目的是使入射小球每次都以相同的动量到达槽口,选项B正确.(3)放了被碰小球后,入射小球由于受到被碰小球的作用力,入

27、射小球动量减小,落点位置为距离O点较近的M点;被碰小球动量增大,落点位置为距离O点较远的N点;未放被碰小球时,入射小球的落点位置为P点,选项B正确,A、C错误.根据题述,m1=2m2,碰撞过程中小球m2增加的动量p2=m2|ON|t,t为小球从飞出槽口到落到白纸上的时间,小球m1减少的动量p1=m1|OP|-m1|OM|t=2m2|MP|t,在误差允许范围内,若测得|ON|=2|MP|,则p2=p1,表明两小球组成的系统在碰撞过程中满足动量守恒定律,选项D正确.20.(1)刻度尺、天平(2)两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2(3)m1s1=m2s2解析:弹簧将两木块弹开后,两木块做平抛运动.由于两木块的落地时间相同,所以水平位移之比等于水平初速度之比,即可将水平初速度的测量转化为水平位移的测量.21.0.2abs10.2abs30.2ab(s1-s3)0.4abs2解析:打点周期T=1b,打s1,s2,s3均用时5b,碰前其中一滑块的动量p1=mv1=ms1t=abs15.碰前另一滑块的动量p2=mv2=ms3t=abs35,故碰前总动量p=p1-p2=0.2ab(s1-s3),同理,碰后总动量p=2ms2t=0.4abs2.专心-专注-专业