2022年高考物理专题十七碰撞与动量守恒 .pdf
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1、学习必备欢迎下载【大高考】 (五年高考真题) 20XX届高考物理专题十七碰撞与动量守恒(全国通用)1(2015重庆理综,3, 6 分)( 难度 ) 高空作业须系安全带,如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h( 可视为自由落体运动) 此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为 ( ) A.m2ghtmgB.m2ghtmgC.m ghtmgD.m ghtmg解析由自由落体运动公式得人下降h距离时的速度为v2gh,在t时间内对人由动量定理得 (Fmg)tmv,解得安全带对人的平均作用力
2、为Fm2ghtmg, A项正确答案A 2(2015北京理综,18,6 分)( 难度 ) “蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动, 从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是 ( ) A绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小B绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小C绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大D人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力解析从绳子恰好伸直,到人第一次下降到最低点的过程中,拉力逐渐增大,由牛顿第二定律mgFma可知,人先做加速度减小的加速运动,当a0 时,Fmg, 此时速
3、度最大,动量最大,动能最大,此后人继续向下运动,F mg,由牛顿第二定律Fmgma可知,人做加速度增大的减速运动,动量一直减小直到减为零,全过程中拉力方向始终向上,所以绳对人的冲量始终向上,综上可知A正确, C、D错误;拉力对人始终做负功,动能先增大后减小,故 B错误答案A 32015福建理综,30(2) ,6 分 如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为 2m,速度大小精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页学习必备欢迎下载为v0,方向向左,两滑块
4、发生弹性碰撞后的运动状态是( ) AA和B都向左运动BA和B都向右运动CA静止,B向右运动DA向左运动,B向右运动解析对A、B系统 , 由于发生弹性碰撞,故碰撞前后系统的动量守恒、机械能守恒,由于m2v02mv00,故碰后A、B不可能同向运动或一个静止、另一个运动或两个都静止,而只能是A、B都反向运动,故D正确答案D 4(2014重庆理综,4,6 分)( 难度 ) 一弹丸在飞行到距离地面5 m 高时仅有水平速度v2 m/s ,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为31.不计质量损失,取重力加速度g10 m/s2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( ) 解析平抛运动时间t2hg1
5、s ,爆炸过程遵守动量守恒定律,设弹丸质量为m,则mv34mv甲14mv乙,又v甲x甲t,v乙x乙t,t 1 s ,则有34x甲14x乙2 m,将各选项中数据代入计算得B正确答案B 5(2014大纲全国,21,6 分)( 难度 ) 一中子与一质量数为A(A1) 的原子核发生弹性正碰若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( ) A.A1A1B.A1A1C.4A(A1)2D.(A1)2(A1)2解析设中子质量为m,则原子核的质量为Am. 设碰撞前、后中子的速度分别为v0、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页学
6、习必备欢迎下载v1, 碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0mv1Amv2,12mv2012mv2112Amv22,解得v11A1Av0,故 |v0v1| A1A1,A正确答案A 6(2013天津理综,2)( 难度 ) 我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3 000 m 接力三连冠观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则( ) A甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反C甲的动能增加量一定等于乙的动能
7、减少量D甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功解析甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等,方向相反,选项A错误;甲、乙组成的系统动量守恒,动量变化量等大、反向,选项B正确;甲、乙相互作用时,虽然她们之间的相互作用力始终大小相等,方向相反,但相互作用过程中,她们的对地位移不一定相同,所以甲的动能增加量不一定等于乙的动能减少量, 那么甲对乙做的功就不一定等于乙对甲做的功,选项C、D错误答案B 7(2012福建理综,29(2) ,6 分)( 难度 ) 如图,质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后
8、小船的速率为( ) Av0mMvBv0mMvCv0mM(v0v) D v0mM(v0v) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页学习必备欢迎下载解析取向右为正方向,由动量守恒有(Mm)v0mvMv,解之有vv0mM(v0v) ,故 C正确答案C 8(2012大纲全国,21)( 难度 )( 多选 ) 如图,大小相同的摆球a和b的质量分别为m和 3m,摆长相同,并排悬挂,平衡时两球刚好接触,现将摆球a 向左拉开一小角度后释放若两球的碰撞是弹性的,下列判断正确的是( ) A第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等B第一次碰撞后
9、的瞬间,两球的动量大小相等C第一次碰撞后,两球的最大摆角不相同D发生第二次碰撞时,两球在各自的平衡位置解析由于两球发生弹性碰撞,故系统动量、机械能均守恒,则:mv3mvb mva,12mv2123mv2b12mv2a,由两式联立解得va12v,vb12v, 故选项 A正确;由前面求得速度可知第一次碰后pa12mv,pb32mv, 故选项 B错误;由于第一次碰后,|va| |vb| ,根据机械能守恒可知两球可到达相同高度即摆角相同, 选项 C错误;因两球摆长相同,根据T2lg知,两球同时到达各自平衡位置发生第二次碰撞,选项D正确答案AD 9(2011 全国, 20,6 分)( 难度 )( 多选
10、) 质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为 . 初始时小物块停在箱子正中间,如图所示现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为( ) A.12mv2 B.12mMmMv2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页学习必备欢迎下载C.12NmgL DNmgL解析小物块与箱子作用过程中满足动量守恒,小物块最后恰好又回到箱子正中间 .二者相对静止,即为共速,
11、设速度为v1,mv(mM)v1,系统损失动能 Ek12mv212(Mm)v2112Mmv2Mm,A错误、 B正确;由于碰撞为弹性碰撞,故碰撞时不损失能量,系统损失的动能等于系统产生的热量,即Ek QNmgL,C错误、 D正确答案BD 102015新课标全国,35(2) ,10 分( 难度 ) 如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间A的质量为m,B、C的质量都为M, 三者均处于静止状态现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞设物体间的碰撞都是弹性的解析设A运动的初速度为v0,A向右运动与C发生碰撞,由动量守恒定律
12、得mv0mv1Mv2由机械能守恒定律得12mv2012mv2112Mv22可得v1mMmMv0,v22mmMv0要使得A与B能发生碰撞,需要满足v10,即mMA反向向左运动与B发生碰撞过程,有mv1mv3Mv412mv2112mv2312Mv24整理可得v3mMmMv1,v42mmMv1由于mM,所以A还会向右运动,根据要求不发生第二次碰撞,需要满足v3v2即2mmMv0MmmMv1(mMmM)2v0整理可得m2 4MmM2解方程可得m(5 2)M所以使A只与B、C各发生一次碰撞,须满足精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 1
13、5 页学习必备欢迎下载(52)MmM答案(52)MmM112015新课标全国,35(2) ,10 分 ( 难度 ) 两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段两者的位置x随时间t变化的图象如图所示求:( ) 滑块a、b的质量之比;( ) 整个运动过程中, 两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比解析( ) 设a、b的质量分别为m1、m2,a、b碰撞前的速度为v1、v2. 由题给图象得v1 2 m/s v2 1 m/s a、b发生完全非弹性碰撞,碰撞后两滑块的共同速度为v. 由题给图象得v23 m/s 由动量守恒定律得
14、m1v1m2v2(m1m2)v联立式得m1m218( ) 由能量守恒定律得,两滑块因碰撞而损失的机械能为E12m1v2112m2v2212(m1m2)v2由图象可知,两滑块最后停止运动由动能定理得,两滑块克服摩擦力所做的功为W12(m1m2)v2联立式,并代入题给数据得WE12答案( )18( )12122015山东理综,39(2)(难度 ) 如图,三个质量相同的滑块A、B、C,间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页学习必备欢迎下载隔相等地静置于同一水平直轨道上现给滑块A向右的初速度v0,一段时间后A与B发生碰撞 ,
15、碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动,B再与C 发生碰撞 , 碰后B、C粘在一起向右运动滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值 两次碰撞时间均极短求B、C碰后瞬间共同速度的大小解析设滑块质量为m,A与B碰撞前A的速度为vA,由题意知,碰后A的速度vA18v0,B的速度vB34v0,由动量守恒定律得mvAmvAmvB设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA,由功能关系得WA12mv2012mv2A设B与C碰撞前B的速度为vB,B克服轨道阻力所做的功为WB,由功能 关系得WB12mv2B12mvB2据题意可知WAWB设B、C碰后瞬间共同速度的大小为v,由动量守恒定律得mvB 2mv联立
16、式,代入数据得v2116v0答案2116v013(2015广东理综,36,18 分)( 难度 ) 如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R0.5 m , 物块A以v06 m/s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L0.1 m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为0.1,A、B的质量均为m1 kg( 重力加速度g取10 m/s2;A、B视为质点,碰撞时间极短)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
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