2022年高三物理碰撞与动量守恒易错题解题方法 .pdf
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1、优秀学习资料欢迎下载09 高考物理易错题解题方法大全(6)碰撞与动量守恒例 76:在光滑水平面上停放着两木块A 和 B,A 的质量大, 现同时施加大小相等的恒力F使它们相向运动,然后又同时撤去外力F,结果 A 和 B 迎面相碰后合在一起,问A 和 B 合在一起后的运动情况将是()A.停止运动B.因 A 的质量大而向右运动C.因 B的速度大而向左运动D.运动方向不能确定【错解分析】错解:因为A 的质量大,所以它的惯性大,所以它不容停下来,因此应该选 B;或者因为B 的速度大,所以它肯定比A 后停下来,所以应该选C。产生上述错误的原因是没有能够全面分析题目条件,只是从一个单一的角度去思考问题,失之
2、偏颇。【解题指导】碰撞问题应该从动量的角度去思考,而不能仅看质量或者速度,因为在相互作用过程中,这两个因素是一起起作用的。【答案】本题的正确选项为A。由动量定理知, A 和 B 两物体在碰撞之前的动量等大反向,碰撞过程中动量守恒,因此碰撞之后合在一起的总动量为零,故选A。练习 76:A、B 两球在光滑水平面上相向运动,两球相碰后有一球停止运动,则下述说法中正确的是()A若碰后, A 球速度为 0,则碰前 A 的动量一定大于B 的动量B若碰后, A 球速度为0,则碰前 A 的动量一定小于B 的动量C若碰后, B 球速度为0,则碰前 A 的动量一定大于B 的动量D若碰后, B 球速度为0,则碰前
3、A 的动量一定小于B 的动量例 77:质量为 M 的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动。 当车中的砂子从底部的漏斗中不断流下时,车子的速度将()A. 减小B. 不变C. 增大D. 无法确定【错解分析】错解:因为随着砂子的不断流下,车子的总质量减小,根据动量守恒定律总动量不变,所以车速增大,故选C。产生上述错误的原因,是在利用动量守恒定律处理问题时,研究对象的选取出了问题。因为,此时,应保持初、末状态研究对象的是同一系统,质量不变。【解题指导】利用动量守恒定律解决问题的时候,在所研究的过程中,研究对象的系统一定不能发生变化,抓住研究对象,分析组成该系统的各个部分的动量变化情况,达到解决问题的
4、目的。【答案】本题的正确选项为B。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页优秀学习资料欢迎下载本题中砂子和车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律,在初状态,砂子下落之前,砂子和车都以v0向前运动;在末状态,由于惯性,砂子下落的时候具有和车相同的水平速度v0,车的速度为v ,由( M+m)v0=m v0+M v 得 v = v0,车速不变 ,故 B 正确。练习 77:一辆小车在光滑的水平上匀速行使,在下列各种情况中,小车速度仍保持不变的是()A从车的上空竖直掉落车内一个小钢球B从车厢底部的缝隙里不断地漏出砂子C从车上同时向前
5、和向后以相同的对地速率扔出质量相等的两物体D. 从车上同时向前和向后以相同的对车速率扔出质量相等的两物体例 78:分析下列情况中系统的动量是否守恒()A如图 2 所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组成的系统B子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图 3) C子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统D斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时【错解分析】错解:本题的错解在于漏掉了一些选项,由于对动量守恒条件中的合外力为零认识不清, 混淆了内力和外力而漏选了B。 由于没有考虑到爆炸过程是一个作用时间阶段,内力远大于外力的过程,符合动量守恒的近似条件,而漏选了
6、D。【解题指导】 动量守恒定律成立的条件:(1)系统不受外力作用时,系统动量守恒; (2)系统所受合外力之和为0,则系统动量守恒;(3)系统所受合外力虽然不为零,但系统内力远大于外力时,系统的动量看成近似守恒。【答案】 本题的正确选项为A、B、D。A、B 选项符合条件(2); D 选项符合条件(3)练习 78:下列关于动量守恒的论述正确的是A某物体沿着斜面下滑,物体的动量守恒B系统在某方向上所受的合外力为零,则系统在该方向上动量守恒C如果系统内部有相互作用的摩擦力,系统的机械能必然减少,系统的动量也不再守恒D系统虽然受到几个较大的外力,但合外力为零,系统的动量仍然守恒精选学习资料 - - -
7、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页优秀学习资料欢迎下载例 79:在光滑平面上有三个完全相同的小球,它们成一条直线,2、3 小球静止,并靠在一起, 1 球以速度v0射向它们, 如图所示,设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能值是()A. 032131vvvvB. 032121, 0vvvvC. 032121,0vvvvD. 0321,0vvvv【错解分析】错解:因为三个小球在碰撞过程中动量守恒,碰撞之后总动量为m v0,故选 C、D。产生上述错误的原因在于处理碰撞问题的时候,仅考虑到了动量的守恒,没有考虑到机械能的守恒。【解题指导】处
8、理碰撞后的物体速度问题,要考虑到两个因素,一个是动量守恒,一个是机械能至少不能增加。【答案】 本题的正确选项为D。C 选项虽然符合了动量守恒的条件,但是碰后的总动能只有2041mv,显然违反了题干中提到了碰撞中机械能不损失的条件。而D 选项,则既满足了动量守恒条件,也满足了机械能守恒条件,故正确选项为D。练习 79:如图所示,在光滑的水平面上,依次放着质量均为m 的 4 个小球,小球排列在一条直线上,彼此间隔一定的距离。开始时后面3 个小球处于静止状态,第一个小球以速度v向第二个小球碰去,结果它们先后都粘合到一起向前运动。由于连续碰撞,系统剩余的机械能是 _。例 80:在光滑的水平面上一个质量
9、M=80g 的大球以5m/s 的速度撞击一个静止在水平面上的质量为m=20g 的小球。用V和 v表示碰撞后大球和小球的速度,下列几组数据中根本有可能发生的是( ) AV=3m/s v=8m/s BV=4m/s v=4m/s CV=4.5m/s v=2m/s DV=2m/s v=12m/s 【错解分析】错解:根据动量守恒定律MV+mv=M V+m v,可知 A、B、C、D 均有可能。产生上述错误的原因有二:一是没有考虑碰撞过程中的能量关系,即碰撞之后的能量是不可能增加的,可以保持不变(弹性碰撞),也可以减少(非弹性碰撞);二是相碰的两个物体不可能从相互之间穿过。123v0精选学习资料 - - -
10、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页优秀学习资料欢迎下载【解题指导】处理碰撞后的物体速度问题要考虑到实际可能性,不违背最起码的规律和生活实际。【答案】 本题的正确选项为A、B。根据动量守恒,上述四个选项确实都符合要求,但同时考虑能量关系和实际运动的可能性。由221mvEK,可知碰撞前的总能量为1J。同样可以计算出A 选项情况的碰后总能量为 1J,B 选项情况的碰后总能量为0.8J,D 选项情况的碰后总能量为1.6J。所以,D 选项错误;至于 C 选项,则明显不符合实际,不可能发生这样的穿越情形。故正确选项为A、B。练习 80 、 A、 B
11、两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A 球的动量是5kgm/s,B 球的动量是7kgm/s,当 A 球追上 B 球时发生碰撞,则碰撞后A、B 两球的动量可能值是()A6kgm/s、6kgm/s B4kg m/s、8kgm/s C-2kgm/s、14kg m/s D -3kgm/s、 15kgm/s 例 81:矩形滑块由不同材料的上下两层固体组成,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。若射中上层子弹刚好不穿出,若射中下层子弹刚好能嵌入,那么 ( ) A两次子弹对滑块做的功一样多B两次滑块所受冲量一样大C子弹嵌入上层时对滑块做功多D子弹嵌入上层时滑块所受冲量大【错解
12、分析】错解:因为子弹射入上层时,刚好不穿出,因此比射入下层进入的深度要深,摩擦力作用的距离大,作用的时间也长,所以C、D 正确。产生错误的原因在于只看到了现象,没有了解其本质,虽然进入不同的层的深度不一样,但是其摩擦力实际上也是不一样的。【解题指导】解决这样的问题,还是应该从动量的变化角度去思考,其实,不管是从哪个地方射入,相互作用的系统没有变化,因此,动量和机械能的变化也就没有变化。【答案】 本题的正确选项为A、B。设固体质量为M,根据动量守恒定律有:)(vmMmv由于两次射入的相互作用对象没有变化,子弹均是留在固体中,因此,固体的末速度是一样的,而子弹对滑块做的功等于滑块的动能变化,对滑块
13、的冲量等于滑块的动量的变化,因此 A、B 选项是正确的。练习 81、一木块静止于光滑水平面上,水平飞行的子弹击中木块后,射入的深度为d1;若两块同样的木块沿子弹射来的方向靠在一起排放,被相同的子弹射中,射入的深度为d2,则有()Ad1d2Bd1=d2Cd1d2D无法确定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页优秀学习资料欢迎下载例 82:把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平地面上,枪发射出子弹时,关于枪、子弹、车的下列说法正确的是()A.枪和子弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.只有忽略不计子弹和
14、枪筒之间的摩擦,枪、车和子弹组成的系统的动量才近似守恒D.枪、子弹、车组成的系统动量守恒【错解分析】 错解: C。学生选择改选项的理由是改选项的描述比较详细,因此根据感觉是它。产生这样错误的原因是对动量守恒的条件没有弄清楚,内力和外力没有进行认真地区分。【解题指导】判断系统是否动量守恒时,一定要抓住守恒条件,即系统不受外力或者所受合外力为0。【答案】 本题的正确选项为D。本题 C 选项中所提到的子弹和枪筒之间的摩擦是系统的内力,在考虑枪、子弹、车组成的系统时,这个因素是不用考虑的。根据受力分析,可知该系统所受合外力为0,符合动量守恒的条件,故选D。练习 82、木块 a和 b 用一根轻弹簧连接起
15、来,放在光滑水平面上,a 紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图1 所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是()Aa 尚未离开墙壁前,a 和 b 系统的动量守恒Ba尚未离开墙壁前,a 与 b 系统的动量不守恒Ca离开墙后, a、b 系统动量守恒Da 离开墙后, a、 b 系统动量不守恒例 83:如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块A 和 B 都可视作质点,质量相等。B 与轻质弹簧相连。设B 静止, A 以某一初速度向B 运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于()A. A 的初动能B. A 的初动能的1/2 C. A 的初动能的1/3 D. A 的初动能的
16、1/4 【错解分析】错解:根据能量守恒,当小滑块的动能全部转化为弹簧的弹性势能的时候,弹簧具有最大弹性势能,因此选A。A B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页优秀学习资料欢迎下载产生错误的原因是学生没有进行认真的过程分析,没有弄清楚两个物体的运动情况,简单地根据感觉下结论。【解题指导】处理带有弹簧的碰撞问题,认真分析运动的变化过程是关键,面对弹簧问题,一定要注重细节的分析,采取“慢镜头”的手段。【答案】 本题的正确选项为B。解决这样的问题, 最好的方法就是能够将两个物体作用的过程细化。具体分析如右图,开始 A 物
17、体向 B 运动,如右上图;接着,A 与弹簧接触,稍有作用,弹簧即有形变,分别对 A、B 物体产生如右中图的作用力,对 A 的作用力的效果就是产生一个使A 减速的加速度,对B 的作用力的效果则是产生一个使B 加速的加速度。如此,A在减速, B 在加速,一起向右运动,但是在开始的时候,A 的速度依然比B 的大,所以相同时间内, A 走的位移依然比 B 大,故两者之间的距离依然在减小,弹簧不断压缩,弹簧产生的作用力越来越大,对 A 的加速作用和对B的加速作用而逐渐变大,于是,A 的速度不断减小,B 的速度不断增大,直到某个瞬间两个物体的速度一样,如右下图。过了这个瞬间,由于弹簧的压缩状态没有发生任何
18、变化,所以对两个物体的作用力以及力的效果也没有变,所以 A 要继续减速, B 要继续加速, 这就会使得B的速度变的比A 大,于是A、B 物体之间的距离开始变大。因此,两个物体之间的距离最小的时候,也就是弹簧压缩量最大的时候,也就是弹性势能最大的时候,也就是系统机械能损失最大的时候,就是两个物体速度相同的时候。根据动量守恒有2mvmv,根据能量守恒有PEmvmv2222121,以上两式联列求解的221mvEP,可见弹簧具有的最大弹性势能等于滑块A 原来动能的一半,B 正确。练习83、如图所示,在光滑的水平面上放着质量不相等,大小相同的两个物块,开始物体乙静止,在乙上系有一个轻质弹簧。物块甲以速度
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