《碰撞与动量守恒》真题.docx
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1、第 3 讲 碰撞与动量守恒做真题明考向真题体验 透视命题规律真题再做1.(多项选择)(2023高考全国卷,T20)一质量为 2 kg 的物块在合外力 F 的作用下从静止开头沿直线运动F 随时间 t 变化的图线如下图, 则()A. t1 s 时物块的速率为 1 m/sB. t2 s 时物块的动量大小为 4 kgm/sC. t3 s 时物块的动量大小为 5 kgm/sD. t4 s 时物块的速度为零11解析:设 t1 s 时物块的速率为 v1,由动量定理得 Ftmv ,得 v 1 m/s,A 项正确t2 s 时动量 p 22 kgm/s4 kgm/s,B 项正确t3 s 时的动量 p 22 kgm
2、/s112310kgm/s3 kgm/s,C 项错误t4 s 时物块速度 vp2212 4m/s1 m/s,故 D 项错误答案:AB4m22(2023高考全国卷,T14)将质量为 1.00 kg 的模型火箭点火升空,50 g 燃烧的燃气以大小为 600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可无视)( )A30 kgm/s C6.0102 kgm/sB.5.7102 kgm/s D6.3102 kgm/s解析:燃气从火箭喷口喷出的瞬间,火箭和燃气组成的系统动量守恒,设燃气喷出后的00瞬间,火箭的动量大小为 p,依据动量守恒定律,可
3、得 pmv 0,解得 pmv 0.050600 kgm/s30 kgm/s,选项 A 正确答案:A3(2023高考全国卷,T24)汽车 A 在水平冰雪路面上行驶驾驶员觉察其正前方停有汽车 B,马上实行制动措施,但仍旧撞上了汽车 B.两车碰撞时和两车都完全停顿后的位置如下图,碰撞后 B 车向前滑动了 4.5 m,A 车向前滑动了 2.0 m A 和 B 的质量分别为 2.0103 kg 和 1.5103 kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小g10 m/s2.求:(1) 碰撞后的瞬间 B 车速度的大小;(2) 碰撞前的瞬间 A
4、车速度的大小解析:(1)设 B 车的质量为 m ,碰后加速度大小为 a ,依据牛顿其次定律有BBm gm a BB B式中 是汽车与路面间的动摩擦因数v设碰撞后瞬间 B 车速度的大小为 ,碰撞后滑行的距离为 s ,由运动学公式有BBv 22a s BB B联立式并利用题给数据得v 3.0 m/sB(2)设A 车的质量为 m ,碰后加速度大小为 a ,依据牛顿其次定律有 m gm a AAAA Av设碰撞后瞬间 A 车速度的大小为 ,碰撞后滑行的距离为 s ,由运动学公式有AAv 22a s AA Av设碰撞前的瞬间 A 车速度的大小为 .两车在碰撞过程中动量守恒,有Am v m v m v A
5、 AA AB B联立式并利用题给数据得v 4.25 m/sA答案:(1)3.0 m/s(2)4.25 m/s4.(2023高考全国卷,T35)如图,光滑冰面上静止放置一外表光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止 于冰面上某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为 h0.3 m(h 小于斜面体的高度)小孩与滑板的总质量为 m 30 kg,冰块的质量为 m 10 kg,小孩与滑板始终无相对运动取重力加速度的12大小 g10 m/s2.(1) 求斜面体的质量;(2) 通过计算推断,冰块与斜面体分别后能否追上小孩?
6、3解析:(1)规定向右为速度正方向冰块在斜面体上运动到最大高度时两者到达共同速度,设此共同速度为 v,斜面体的质量为 m .由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得mmmvv ( ) 2 02311m v2 (m m )v2mgh22 02232v式中 3 m/s 为冰块推出时的速度联立式并代入题给数据得0m20 kg3vmm(2)设小孩推出冰块后的速度为 ,由动量守恒定律有v v 011 12 0代入数据得v 1 m/s13设冰块与斜面体分别后的速度分别为 v2 和 v ,由动量守恒和机械能守恒定律有mmmv v v 2 02 23 3111m v2 m v2 m v222 022 223 3v
7、联立式并代入数据得 1 m/s2由于冰块与斜面体分别后的速度与小孩推出冰块后的速度一样且处在前方,故冰块不能追上小孩答案:(1)20 kg(2)不能,理由见解析考情分析 命题特点与趋势怎么考1. 动量定理、动量守恒定律属于力学的主干学问,这局部学问与牛顿运动定律、功能 关系合称“解题三把金钥匙”,是解决物理问题的重要根本方法,是高考的重点考察内容2. 本讲内容常常与机械能守恒定律、平抛运动、圆周运动等力学及电磁学、原子物理等学问点组成综合题这类题型命题情景颖,联系实际亲热,综合性强,前后两个物理过程一般通过碰撞来过渡,这就打算了动量守恒方程在解题过程中的纽带作用 解题要领怎么做解决本讲的问题,
8、要紧扣命题特点,高考中主要以两种命题形式消灭:一是综合应用动能定理、机械能守恒定律和动量守恒定律,结合动力学方法解决多运动过程问题;二是运用动能定理和能量守恒定律解决电场、磁场内带电粒子运动或电磁感应问题因此要留意审题,弄清楚运动情景,挖掘隐含条件,有针对性地选择相应的规律和方法建体系记要点学问串联 熟记核心要点网络构建要点熟记1. 动量定理表达式 Ftmvmv 中的 F 为物体在 t 时间内所受的合外力应用动量定理列方程时必需选取正方向2. 不受外力或者所受外力的矢量和为零时,系统的动量守恒;当外力比相互作用的内力小得多时,系统的动量近似守恒;当某一方向上的合外力为零时,系统在该方向上动量守
9、恒vvvv3. 三类碰撞(1)弹性碰撞动量守恒:mmmm.1 12 21 12 21111机械能守恒: m v2 m v2 m v 2 mv 2.21 122 221 122 2(2) 完全非弹性碰撞vvv动量守恒、末速度一样:mm(m m ) .1 12 212机械能损失最多,机械能的损失量为:111E( m v2 m v2) (m m )v2.21 122 2212(3) 非弹性碰撞vvvv动量守恒:mmmm.1 12 21 12 2机械能有损失,机械能的损失量为:1111E( m v2 m v2)( m v 2 mv 2)21 122 221 122 2研考向提力量考向研析 把握应试技能
10、考向一 冲量与动量定理1. 恒力的冲量可应用 IFt 直接求解,变力的冲量优先考虑应用动量定理求解2. 物体动量变化是由合外力的冲量打算的,物体动能变化是由合外力做的功打算的3. 动量定理是过程定理,解题时必需明确过程及初末状态的动量4. 动量定理的表达式是矢量式,在一维状况下,各个矢量必需选取统一的正方向1(2023山东、湖北重点中学其次次联考)如下图,AB 是固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道,CD 是固定于竖直平面内的光滑斜面轨道,AB 两点和 CD 两点的高度差一样且 AB 的弧长与斜面 CD 长度相等现让小球甲从 A 点沿圆弧轨道下滑到 B 点,小球乙从 C 点沿斜面轨道下滑到 D 点,
11、两球质量相等以下说法正确的选项是( )A甲球重力的冲量比乙球重力的冲量小 B甲球所受合外力的冲量比乙球所受合外力的冲量小C两球所受轨道的支持力的冲量均为零 D两球动量的变化量一样解析:由机械能守恒定律可知,甲、乙两球下滑到底端的速度大小相等,因甲做加速度 减小的变加速运动,可知甲的平均速度较乙大,则甲滑到底端的时间较短,依据 Imgt 可 知,甲球重力的冲量比乙球重力的冲量小,选项 A 正确;甲、乙两球滑到底端时,动量的变化大小一样,但方向不同,依据动量定理可知,合外力的冲量大小一样,但是方向不同, 即两球动量变化量不同,选项 B、D 错误;依据 IFNt 可知,因支持力均不为零,则两球所受轨
12、道的支持力的冲量均不为零,选项C 错误答案:A 2为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得 1 小时内杯中水面上升了 45 mm.查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s. 据此估算该压强约为 (设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为 1103 kg/m3)( )A0.15 PaC1.5 PaB.0.54 PaD5.4 Pa解析:由于是估算压强,所以不计雨滴的重力,设雨滴受到支持面的平均作用力为 F, 在 t 时间内有质量为m 的雨滴的速度由 v12 m/s 减为零以向上为正方向,对这局部雨水应用动量定理有 Ft0(mv)mvmv.
13、设水杯横截面积为 S,对水杯里,得到 F tt ,压强 pS的雨水,在 t 时间内水面上升 h,则有 mSh,FSv hFtvh451031103123 600Pa0.15 Pa.故A 正确答案:A03(多项选择)(2023宁夏银川第四次月考)一质量 m0.10 kg 的小钢球以大小为 v 10 m/s 的速度水平抛出,下落 h5.0 m 时垂直撞击一钢板,撞后速度恰好反向,且速度大小不变小钢球与钢板的作用时间极短,g 取 10 m/s2,则( )A钢板与水平面的夹角 60 B小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为1 Ns2C小钢球撞击钢板的过程中其动量的变化量的大小为10kg
14、m/s2D钢板对小钢球的冲量大小为2Nsv解析:小钢球撞击钢板时的竖直分速度 2gh10 m/s,设小球的速度方向与水平方yv10向的夹角为 ,则tan vy101,解得 45,即钢板与水平面的夹角 45,选项Ax错误;小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板时所飞行的时间t2h1 s,重力冲量 Imgtg21 Ns,选项B 正确;取垂直钢板向上为正方向,小钢球刚要撞击钢板时小钢球速度的大2vv小为 210210m/s,动量 p mv 2 kgm/s;撞后小钢球的速度 v 10m/s,211222动量 p mv kgm/s,小钢球的动量变化 pp p 2kgm/s,由动量定理可知,221钢板对小钢球的冲
15、量大小 Ip2Ns,选项C 错误,D 正确答案:BD 方法技巧使用动量定理的留意事项(1) 一般来说,用牛顿其次定律能解决的问题,用动量定理也能解决,假设题目不涉及加速度和位移(如第 2 题中压力的计算),用动量定理求解更简捷(2) 动量定理不仅适用于恒力,也适用于变力变力状况下,动量定理中的力 F 应理解为变力在作用时间内的平均值,如第2 题中的压力是平均力(3) 动量定理的表达式是矢量式,运用它分析问题时要特别留意冲量、动量及动量变化量的方向(如第 1 题中 B 点和 D 点的动量比较),公式中的 F 是物体或系统所受的合力考向二 动量、动量守恒定律典例展现 1 如下图,甲、乙两小孩各乘一
16、辆冰车在水平冰面上玩耍甲和他的冰车的总质量为 M30 kg,乙和他的冰车的总质量也是M30 kg.甲推着一个质量为 m15 kg的箱子和他一起以 2 m/s 的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来为了避开相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处时,乙快速抓住假设不计冰面摩擦,求甲至少以多大速度(相对地)将箱子推出,才能避开与乙相撞?思路探究(1)“甲推出箱子”“乙抓住箱子”的过程动量守恒吗? (2)题目中“避开相撞”的条件是什么?12解析要想刚好避开相撞,要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等,设甲推出箱子后的速度为 v ,箱子的速度为 v,乙抓住箱子后的速度为 v .对甲和箱子,推箱子前后动
17、量守恒,以甲初速度方向为正方向,由动量守恒定律有(M01m)v mvMv 对乙和箱子,抓住箱子前后动量守恒,以箱子初速度方向为正方向,由动量守恒定律有mvMv0(mM)v2vv甲与乙刚好不相撞的条件是 12联立由解得 v5.2 m/s,方向与甲和箱子初速度方向全都答案5.2 m/s 方法技巧应用动量守恒定律解题的根本步骤(1) 明确争论对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体)及争论的过程,如例题中分别以“甲和箱子”“乙和箱子”为系统(2) 进展受力分析,推断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒) (3)规定正方向,确定初、末状态动量(4) 由动量守恒定律列出方程(5) 代入数据,求出结
18、果,必要时争论说明4(多项选择)质量为 M 和 m 的滑块用轻弹簧连接,一起以恒定的0速度 v 沿光滑水平面运动,与位于正对面的质量为m 的静止滑块发生碰撞,如下图,碰撞时间极短在此过程中,以下状况可能发生的是()vvvvvvAM、m 、m 速度均发生变化,分别为、 、 ,而且满足(Mm ) Mm0123010 2mv321Bm0 的速度不变,M 和 m 的速度变为 v1 和 v ,而且满足 MvMv mv2Cm0 的速度不变,M 和 m 的速度都变为 v,且满足 Mv(Mm)vvvDM、m 、m 速度均发生变化,M、m 速度都变为 ,m 的速度变为 ,且满足(M0012vvvm )(Mm )
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- 碰撞与动量守恒 碰撞 动量 守恒
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