高考物理一轮总复习 限时规范专题练5 碰撞、动量与能量问题综合应用-人教版高三全册物理试题.doc

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1、限时规范专题练(五)碰撞、动量与能量问题综合应用时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分。其中14为单选，56为多选)1滑雪运动是人们酷爱的户外体育活动，现有质量为m的人站立于雪橇上，如图所示。人与雪橇的总质量为M，人与雪橇以速度v1在水平面上由北向南运动(雪橇所受阻力不计)。当人相对于雪橇以速度v2竖直跳起时，雪橇向南的速度大小为()A. B.C. Dv1答案D解析人跳起过程中，人和雪橇组成的系统水平方向动量守恒(Mm)v1mv1Mv，则vv1，故D选项正确。2如图所示，在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M的斜面，斜面表面光滑、高度为h、倾角为。一质量为

2、m(mM)的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动，不计冲上斜面过程中的机械能损失。如果斜面固定，则小物块恰能冲到斜面顶端。如果斜面不固定，则小物块冲上斜面后能达到的最大高度为()A.hB. hC. hD. h答案D解析若斜面固定，由机械能守恒定律可得mv2mgh；若斜面不固定，系统水平方向动量守恒，有mv(Mm)v1，由机械能守恒定律可得mv2mgh(Mm)v。联立以上各式可得h h，故D正确。3.2014重庆高考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

3、能正确的是()答案B解析弹丸水平飞行爆炸时，在水平方向只有内力作用，外力为零，系统水平方向动量守恒，设m乙m，m甲3m，则爆炸前p总(3mm)v8m，而爆炸后两弹片都做平抛运动，由平抛规律可得：竖直方向为自由落体运动，hgt2，解得t1 s；水平方向为匀速直线运动，xvt，选项A：v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s(向左)，p合3m2.5m(0.5)7m，不满足动量守恒，选项A错误；选项B：p合3m2.5m0.58m，满足动量守恒，选项B正确；同理，选项C：p合3m2m17m；选项D：p合3m2m(1)5m，C、D均错误。4.在光滑水平面上，动能Ek0，动量的大小为p0的小钢球1与静止小钢

4、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Ek1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为Ek2、p2，则下列说法不正确的是()A.Ek1Ek0 Bp1Ek0 Dp2p0答案C解析两个小钢球在相碰过程中同时遵守能量守恒和动量守恒，由于外界没有能量输入，而碰撞中可能产生热量，所以碰撞后的总动能不会超过碰撞前的总动能，即Ek1Ek2Ek0，A选项正确，C选项错误。另外，A选项也可写成0，v2vb)，相碰之后ma、mb的速度分别是va、vb，假设相碰过程中两滑块之间的作用力是恒力，在上述简化情况下由牛顿定律导出动量守恒定律的表达式：mavambvbmavambvb。(

5、2)若圆弧的底端B与水平光滑平面连接(足够长)，mb静止于B点，ma从静止开始释放，假设两滑块碰撞时无机械能损失，且两滑块能发生两次碰撞，试证明：3mavb，代入可得：3mamb。(3)ma从静止开始释放，机械能守恒magRmav，滑块ma与mb相碰后结合在一起，动量守恒mav1mcv2，mc从B运动到C点时速度恰好为零，由动能定理可得：fL0mcv，mc从B运动到C点做匀减速直线运动，然后又向左做匀加速直线运动与传送带的速度相同为v0，全程所受的合外力为滑动摩擦力f不变，所以全程可以看做是向右的匀减速直线运动，初速度为v2、末速度为v0(向左)，则有：fmca，v0v2at，mc向右运动s1

6、v2tat2，传送带向左运动s2v0t，那么mc从开始运动到与传送带的速度相同的过程中由于摩擦而产生的热量Qfs相对f(s1s2)9 J。8.(14分)如图所示，一质量为2m的L形长木板静止在光滑的水平面上，木板右端竖起部分内侧有粘性物质，当有其他物体与之接触时即会粘在一起。某一时刻有一质量为m的物块，以水平速度v0从L形长木板的左端滑上木板。已知物块与L形长木板上表面的动摩擦因数为，当它刚要与L形长木板右端竖起部分相碰时，速度减为，碰后即粘在一起。求：(1)物块在L形长木板上的滑行时间及此时木板在地面上滑行的距离；(2)物块在与L形长木板右端竖起部分相碰过程中，长木板受到的冲量大小。答案(1

7、)(2)解析(1)设物块在L形长木板上的滑行时间为t，由动量定理得：mgtmmv0，解得：t。物块与L形长木板右端竖起部分相碰前系统动量守恒：mv0m2mv1，解得：v1。由动能定理得：mgs2mv，解得：s。(2)物块与L形长木板右端竖起部分相碰系统动量守恒，则mv03mv2，对长木板由动量定理得：I2mv22mv1。9.2016北京海淀二模(14分)某同学设计了如图所示的趣味实验来研究碰撞问题，用材料和长度相同的不可伸长的轻绳依次将N个大小相同、质量不等的小球悬挂于水平天花板下方，且相邻的小球静止时彼此接触但无相互作用力，小球编号从左到右依次为1、2、3、N，每个小球的质量为其相邻左边小球

8、质量的k倍(k1)。在第N个小球右侧有一光滑轨道，其中AB段是水平的，BCD段是竖直面内的半圆形，两段光滑轨道在B点平滑连接，半圆轨道的直径BD沿竖直方向。在水平轨道的A端放置一与第N个悬挂小球完全相同的P小球，所有小球的球心等高。现将1号小球由最低点向左拉起高度h，保持绳绷紧状态由静止释放1号小球，使其与2号小球碰撞，2号小球再与3号小球碰撞。所有碰撞均为在同一直线上的正碰且无机械能损失。已知重力加速度为g，空气阻力、小球每次碰撞时间均可忽略不计。(1)求1号小球与2号小球碰撞之前的速度v1的大小；(2)若N3，求第3个小球与P小球发生第一次碰撞前的速度v3的大小；(3)若N5，当半圆形轨道

9、半径Rh时，P小球第一次被碰撞后恰好能通过轨道的最高点D，求k值的大小。答案(1)(2)2(3)1解析(1)设1号小球的质量为m1，碰前的速度为v1，对于1号小球由h高运动到最低点过程，根据机械能守恒有m1ghm1v，解得：v1。(2)设1号、2号小球碰撞后的速度分别为v1和v2，取水平向右为正方向。对于1、2号小球碰撞的过程，根据动量守恒定律有m1v1m1v1m2v2，根据机械能守恒有m1vm1v12m2v，解得：v2。设2号、3号小球碰撞后的速度分别为v2和v3，对于2、3号小球碰撞的过程，根据动量守恒定律有m2v2m2v2m3v3, 根据机械能守恒有m2vm2v22 m3v，同理可解得：

10、3号小球被碰后的速度v32，即3号小球与P小球发生第一次碰撞前的速度大小v32。(3)由(2)中的结果可推知5号小球被碰后的速度v54，因为5号小球与P小球质量相等，可知二者发生碰撞后交换速度，所以P小球第一次被碰撞后的速度vP4。P小球第一次被碰撞后恰好能通过圆轨道的最高点D，设其通过最高点的速度为vD，根据牛顿第二定律P小球在D点有k4m1g，解得：vD。P小球由A到D的运动过程，机械能守恒有m5vm5g2Rm5v， 解得：vP。将Rh，代入上式联立解得：k1。10(14分)如图所示，光滑悬空轨道上静止一质量为2m的小车A，用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为m的木块B。一质量为m的子弹以

11、水平速度v0射入木块B并留在其中(子弹射入木块时间极短)，在以后的运动过程中，摆线离开竖直方向的最大角度小于90，试求：(1)木块能摆起的最大高度；(2)小车A运动过程的最大速度。答案(1)(2)解析(1)子弹射入木块的瞬间，由动量守恒定律得：mv02mv1。对子弹、物块及小车组成的系统当木块摆到最大高度时有共同速度v2，由动量守恒定律得：mv0(mm2m)v2。由能量守恒得：2mv4mv2mgh，得h。(2)子弹射入木块后，木块B(包含子弹)往右摆再往下摆到最低点过程中拉力对小车A一直做正功，速度增大；当木块B经过最低点再往左摆，然后再往下摆到最低点过程中，拉力对小车A做负功，速度减小，所以

12、只有当木块B摆到最低点且速度(设为v1)方向为水平向左时，小车A的速度最大为v2，在水平方向，由动量守恒得：2mv12mv12mv2。由能量守恒得：2mv2mv122mv22，得：v2。此时木块B(包含子弹)的速度v10。11.(14分)如图所示，长为L2 m的木板A质量为M2 kg，A静止于足够长的光滑水平面上，小物块B(可视为质点)静止于A的左端，B的质量为m11 kg，曲面与水平面相切于M点。现让另一小物块C(可视为质点)，从光滑曲面上离水平面高h3.6 m处由静止滑下，C与A相碰后与A粘在一起，C的质量为m21 kg，A与C相碰后，经一段时间B可刚好离开A。(g10 m/s2)求：(1

13、)A、B之间的动摩擦因数；(2)从开始到最后损失的机械能。答案(1)0.15(2)27 J解析(1)设C滑至水平面的速度为v，由动能定理有：m2ghm2v2，得v。对C、A碰撞过程，设碰后共同速度为v1，由动量守恒有：m2v(Mm2)v1，得v1。B恰好滑离A时与A有相同的速度，设为v2。对A、C、B组成的系统由动量守恒定律可得：m2v(Mm1m2)v2，得v2。对A、B、C组成的系统由能量守恒可得：m1gL(Mm2)v(Mm1m2)v，解得0.15。(2)C与A碰撞过程中损失的机械能：E1m2v2(Mm2)v，代入得E124 J。A、C粘在一起后，B相对A走了一个木板的长度L，损失的机械能E2m1gL，代入得E23 J。整个过程中损失的机械能：EE1E227 J。或全过程运用能量守恒定律可得：Em2gh(Mm1m2)v27 J。