2019-2020年高考物理备考优生百日闯关系列专题14碰撞与动量守恒含解析.doc

2019-2020年高考物理备考优生百日闯关系列专题14碰撞与动量守恒含解析综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查基本概念和基本规律。考纲要求1、理解动量、动量变化量的概念；知道动量守恒的条件。2、会利用动量守恒定律分析碰撞、反冲等相互作用问题。命题规律1、动量和动量的变化量这两个概念常穿插在动量守恒定律的应用中考查。2、动量守恒定律的应用是本部分的重点和难点，也是高考的热点；动量守恒定律结合能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题，以及动量守恒定律与圆周运动、核反应的结合已成为近几年高考命题的热点。1、【河北省衡水中学xx届高三上学期四调考试物理试题】如图所示，在光滑的水平面上，质量的小球A以速率向右运动。在小球的前方O点处有一质量为的小球B处于静止状态，Q点处为一竖直的墙壁小球A与小球B发生正碰后小球A与小球B均向右运动小球B与墙壁碰撞后原速率返回并与小球A在P点相遇，则两小球质量之比为A、7:5 B、1:3 C、2:1 D、5:3 【答案】D【名师点睛】解答本题的突破口是根据碰后路程关系求出碰后的速度大小之比，本题很好的将直线运动问题与动量守恒和功能关系联系起来，比较全面的考查了基础知识2、【xx衡水中学高三上四调】下列说法正确的是（）A、物体速度变化越大，则加速度越大B、物体动量发生变化，则物体的动能一定变化C、合外力对系统做功为零，则系统的动量一定守恒D、系统所受合外力为零，则系统的动量一定守恒【答案】D【名师点睛】此题考查了加速度的概念、动量和动能的关系；以及动量守恒的条件；要知道动量变化时，动能不一定变化，但是动能变化时动量一定变化；动量守恒和动能守恒的条件是不同的，要深入理解，搞清它们之间的区别和联系.3、【甘肃省天水市第一中学xx届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，分别用恒力F1、F2先后将质量为m的同一物体由静上开始沿相同的固定粗糙斜面由底端推至顶端。第一次力F1沿斜面向上，第二次力F2沿水平方向，两次所用时间相同，则在这两个过程中AF1做的功比F2做的功多B第一次物体机械能的变化较多C第二次合外力对物体做的功较多D两次物体动能的变化量相同【答案】D【解析】根据题中信息可得，物块运动过程中的位移和时间都相等，因为是从静止开始运动的，所以根据公式得加速度a相同，根据公式物体到达斜面顶端时速度相同，即动能相同，所以动能变化量相同，根据动能定理得知，合外力做功相等由图示分析可知，第一个物体所受的摩擦力小于第二个物体所受的摩擦力，故两物体克服摩擦力做功不同，重力做功相同，做的功比做的少，故AC错误；物体末速度相同，又由于处于相同的高度，所以两物体机械能变化相同，故B错误；两种情况下，物体的末速度相同，物体初末动量相同，则两次物体动量的变化量相同，故D正确；【名师点睛】两物体均做匀加速直线运动，在相等的时间内沿斜面上升的位移相等，但斜面对物体的摩擦力不同，所以推力做功不同，由物体的运动特征判断出物体机械能的增量关系，结合本题功能关系：除重力以外的合力对物体做功等于机械能的增量，不难看出结果4、【xx衡水中学高三上四调】如图所示，在光滑的水平面上，质量的小球A以速率向右运动。在小球的前方O点处有一质量为的小球B处于静止状态，Q点处为一竖直的墙壁小球A与小球B发生正碰后小球A与小球B均向右运动小球B与墙壁碰撞后原速率返回并与小球A在P点相遇，则两小球质量之比为A、7:5 B、1:3 C、2:1 D、5:3 【答案】D【名师点睛】此题是动量守恒定律和能量守恒定律的综合应用习题；解答本题的突破口是根据碰后路程关系求出碰后的速度大小之比，本题很好的将直线运动问题与动量守恒和功能关系联系起来，比较全面的考查了基础知识。5、【河北省衡水中学xx届高三上学期四调考试物理试题】下列说法正确的是（）A、物体速度变化越大，则加速度越大B、物体动量发生变化，则物体的动能一定变化C、合外力对系统做功为零，则系统的动量一定守恒D、系统所受合外力为零，则系统的动量一定守恒【答案】D【解析】根据公式可得速度变化量的大小不仅和加速度有关还和时间有关，所以速度变化量大，加速度不一定大，可能用的时间比较长，A错误；动量是矢量，而动能是标量，如果物体的速度只是方向发生变化，则动量发生变化，而动能不变，B错误；合外力对系统做功为零，可能存在除重力以外其它力做功，其它力不为零，则动量不守恒故C错误；系统所受的合外力为零，系统动量守恒故D正确【名师点睛】满足下列情景之一的，即满足动量守恒定律：系统不受外力或者所受外力之和为零；系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上动量守恒。全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统动量守恒6、（多选）【xx衡水中学高三上四调】两个小球在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，B球在前，A球在后，当A球与B球发生碰撞后，AB两球的速度可能为（）A、 B、C、 D、【答案】AB【名师点睛】本题碰撞过程中动量守恒，同时要遵循能量守恒定律；两球碰撞过程，系统不受外力，故碰撞过程系统总动量守恒；碰撞过程中系统机械能可能有一部分转化为内能，根据能量守恒定律，碰撞后的系统总动能应该小于或等于碰撞前的系统总动能；同时考虑实际情况，碰撞后A球速度不大于B球的速度。7、（多选）【xx衡水中学高三上四调】A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，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【答案】ABD【解析】根据动量守恒定律：mA6+mB1=mA2+mB7，得：mA：mB=3：2，故A正确；根据动量守恒知A、B作用前后总动量守恒，B正确C错误；作用前总动能：；作用后总动能：，可见作用前后总动能不变，D正确；故选：ABD【名师点睛】此题考查了动量守恒定律及能量守恒定律的应用问题；解题时首先要弄懂图像的物理意义，同时要知道两物体碰撞过程系统所受合外力为零，系统动量守恒；此题的难度不大，考查学生利用图线获取信息的能力.8、（多选）【xx衡水中学高三上四调】在光滑水平面上动能为E0，动量大小为P0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，球2的动能和动量大小分别记为，则必有（）A、 B、 C、 D、【答案】AB【名师点睛】本题考查能量守恒定律及动量守恒定律的应用以及对碰撞过程基本规律的理解和应用能力碰撞过程的两大基本规律：系统动量守恒和总动能不增加，常常用来分析碰撞过程可能的结果；解题时还要结合实际考虑.9、（多选）【江西省上高县第二中学xx届高三上学期第三次月考物理试题】如图甲所示，一物块在t=0时刻，以初速度从足够长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由此可以确定（）A物块返回底端时的速度 B物块所受摩擦力大小C斜面倾角 D3t0时间内物块克服摩擦力所做的功【答案】AC【解析】上滑过程中做初速度为的匀减速直线运动，下滑过程过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，解得，A正确；上滑过程中有，下滑过程中有，解得，由于不知道质量，所以不能求出摩擦力，可以求出斜面倾角，故B错误C正确；由于不知道物体的质量，所以不能求解克服摩擦力所做的功【名师点睛】在速度时间图像中，需要掌握三点，一、速度的正负表示运动方向，看运动方向是否发生变化，只要考虑速度的正负是否发生变化，二、图像的斜率表示物体运动的加速度，三、图像与坐标轴围成的面积表示位移，在坐标轴上方表示正方向位移，在坐标轴下方表示负方向位移10、【黑龙江省实验中学xx届高三10月月考物理试题】（9分）如图所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板B，其右侧边缘放有小滑块C，与木板B完全相同的木板A以一定的速度向左运动，与木板B发生正碰，碰后两者粘在一起并继续向左运动，最终滑块C刚好没有从木板上掉下已知木板A、B和滑块C的质量均为m，C与A、B之间的动摩擦因数均为求：木板A与B碰前的速度v0；整个过程中木板B对木板A的冲量I【答案】;,负号表示B对A的冲量方向向右根据动量定理可知，B对A的冲量与A对B的冲量等大反向，则I的大小等于B的动量变化量，即：,负号表示B对A的冲量方向向右.【名师点睛】本题考查了求速度与冲量问题，分析清楚运动过程、选择恰当的过程应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题11、【xx贵州省遵义航天高级中学高三第四次模拟】（9分）如图所示，粗糙斜面与光滑水平面通过可忽略的光滑小圆弧平滑连接，斜面倾角=370.A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块（可视为质点），C为左侧附有胶泥的竖直薄板（质量均不计），D是两端分别水平连接B和C的轻质弹簧.当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N、方向垂直斜面向下的恒力作用时，恰能沿斜面向下匀速运动.现撤去F，让滑块A从斜面上距底端L=1m处由静止下滑，求：（g=10m/s2,sin370=0.6）（1）滑块A到达斜面底端时的速度大小；（2）滑块A与C接触粘在一起后，A、B和弹簧构成的系统在作用过程中，弹簧的最大弹性势能.【答案】（1）2m/s；（2）1 J【名师点睛】本题综合考查了动能定理、动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强，关键理清运动过程，合力地选择研究对象，运用动量守恒定律解题（1）当物体受到恒力F时，做匀速直线运动，根据平衡得出动摩擦因数，撤去恒力F后，对A从初始位置到达底端的过程运用动能定理求出滑块A到达斜面底端时的速度大小；（2）滑块A与B碰撞的瞬间，A、B组成的系统动量守恒，根据动量守恒求出碰后的速度，此时，系统动能最小，弹簧弹性势能最大，结合能量守恒求出最大的弹性势能12、【重庆市第一中学xx届高三上学期第二次月考考试理科综合试题】(10分)如图所示，光滑水平面上有三个滑块A、B、C，质量分别为，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧（与滑块不栓接）. 开始时A、B以共同速度向右运动，C静止. 某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同. 求：第35（2）题图(i) B、C碰撞前的瞬间B的速度；(ii)整个运动过程中，弹簧释放的弹性势能与系统损失的机械能之比.【答案】(i)，(ii)【名师点睛】（i）A、B组成的系统，在细绳断开的过程中动量守恒，B与C碰撞过程中动量守恒，抓住三者最后速度相同，根据动量守恒定律求出B与C碰撞前B的速度（ii）从绳剪断到AB与弹簧分开的过程，对AB和弹簧满足能量守恒求出弹性势能，根据能量守恒定律可以求出损失的机械能，从而求出弹簧释放的弹性势能与系统损失的机械能之比13、【贵州省遵义市航天高级中学xx届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】一质量为M=2kg的铁锤从距地面h=3.2m处自由下落，恰好落在地面上的一个质量为m=6kg的木桩上，随即与木桩一起向下运动，经时间t=0.1s停止运动。求木桩向下运动时受到地面的平均阻力大小。(铁锤的横截面小于木桩的横截面，木桩露出地面部分的长度忽略不计)。【答案】【名师点睛】满足下列情景之一的，即满足动量守恒定律：系统不受外力或者所受外力之和为零；系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上动量守恒。全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统动量守恒14、【广西桂林市第十八中学xx届高三上学期第三次月考理综试题】如图，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距离地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方。先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放。当A球下落t=0.3s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰好为零。已知mB=3mA，重力加速度大小g=10m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求（1）B球第一次到达地面时的速度；（2）P点距离地面的高度。【答案】（1）4m/s（2）0.75m【解析】（1）设B球第一次到达地面时的速度大小为，由运动学公式有 将h=0.8m代入上式，得=4m/s （2）设两球相碰前后，A球的速度大小分别为和（=0），B球的速度分别为和。由运动学规律可得 15、【xx辽宁省抚顺市一中高三上第一次模拟】质量为2kg，长度为2.5m的长木板B在光滑的水平地面上以4m/s的速度向右运动，将一可视为质点的物体A轻放在B的右端，若A与B之间的动摩擦因数为0.2，A的质量为m=1kg，求：（1）说明此后A、B的运动性质（2）分别求出A、B的加速度（3）经过多少时间A从B上滑下（4）A滑离B时，A、B的速度分别为多大？A、B的位移分别为多大？（5）若木板B足够长，最后A、B的共同速度（6）当木板B为多长时，A恰好没从B上滑下（木板B至少为多长，A才不会从B上滑下）【答案】（1）A做匀加速直线运动，B做匀减速直线运动（2），（3）（4）（5）（6）【解析】（1）由于刚放上时，A的速度为零，B的速度不为零，则两者发生相对滑动，在滑动摩擦力的作用下，A做匀加速直线运动，B做匀减速直线运动（2）两者之间的摩擦力为，所以，【名师点睛】本题运用动量守恒和能量守恒定律进行求解比较简捷，也可以抓住A做匀减速运动，B做匀加速运动，速度相等时A恰好滑动B的右端，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解16、【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】如图甲所示，物块A、B的质量分别是=4.0 kg和=3.0 kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙相接触。另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动，在t=4 s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，物块C的v-t图像如图乙所示。求：物块C的质量；B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能。【答案】2kg；9J【解析】由乙图知，C与A碰前速度为v1=9 m/s，碰后速度大小为v2=3 m/s，C与A碰撞过程动量守恒，则有解得mC2 kg12 s末B离开墙壁，之后A、B、C及弹簧组成的系统动量守恒，于是有A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒，且当A、C与B速度相等时弹簧弹性势能最大解得：Ep9 J17、【xx银川一中高三第四次月考】甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车的质量共为M=30千克,乙和他的冰车的质量也是30千克.游戏时,甲推着一个质量为m=15千克的箱子,和他一起以大小为v0=2.0米/秒的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住.若不计冰面的摩擦力,求(i)甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出,才能避免他与乙相撞;(ii)甲在推出时对箱子做了多少功.【答案】（i） (ii) 【名师点睛】本题考查了动量守恒定律的应用，本题运动过程复杂，有一定的难度；分析清楚物体运动过程、找出避免碰撞的临界条件是正确解题的关键，应用动量守恒定律与功能关系可以解题18、【xx重庆市巴蜀中学高三上第三次月考】A、B两个物体粘在一起以的速度向右运动，物体中间有少量炸药，经过O点时炸药爆炸，假设所有的化学能全部转化为A、B两个物体的动能且两物体仍然在水平面上运动，爆炸后A物体的速度依然向右，大小变为，B物体继续向右运动进入半圆轨道且恰好通过最高点D，已知两物体的质量，O点到半圆最低点C的距离，水平轨道的动摩擦因数=0.2，半圆轨道光滑无摩擦，求（1）炸药的化学能E（2）半圆弧的轨道半径R【答案】（1）1J（2）R=0.3m【解析】（1）A、B在爆炸前后动量守恒，得，解得根据系统能量守恒有：，解得（2）由于B物体恰好经过最高点，故有对O到D的过程根据动能定理可得：联立解得R=0.3m【名师点睛】本题考查动量守恒定律及动能定理的应用，要注意正确分析物理过程，明确动量守恒定律的条件及应用19、【云南省师范大学附属中学xx届高三适应性月考卷（二）理科综合物理试题】（10分）光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA=4m，mB=mC=m，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B相撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。【答案】【名师点睛】此题是动量守恒定律的应用问题；解题时要搞清物体相互作用的过程，选择好研究对象，挖掘题目中隐藏的隐含条件，例如“A、B距离保持不变”等，根据动量守恒定律列的方程即可求解；此题难度不大，考查学生灵活运用物理规律的能力.20、【xx黑龙江省实验中学高三上第二次月考】如图所示，半径为R的1/4的光滑圆弧轨道竖直放置，底端与光滑的水平轨道相接，质量为m2的小球B静止在光滑水平轨道上，其左侧连接了一轻质弹簧，质量为m1的小球A从D点以速度向右运动，重力加速度为g，试求：(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中，弹簧最短时B球的速度是多少；(2)要使小球A与小球B能发生二次碰撞，m1与m2应满足什么关系。【答案】（1）（2）m1【名师点睛】当弹簧压缩最短时，A、B两球具有相同的速度，根据动量守恒定律求出共同的速度大小，两球分开后，A球的速度大小大于B球的速度时，两球可以第二次相碰，由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出两球发生第二次相碰的条件21、【xx甘肃省会宁县一中高三第三次月考】（9分）如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA4 kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计可视为质点的物块 B置于A的最右端，B的质量mB2 kg.现对A施加一个水平向右的恒力F10 N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t0.6 s，二者的速度达到vt2 m/s.求：A开始运动时加速度a的大小；A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；A的上表面长度l.【答案】（1）2.5m/s2；（2）1m/s；（3）0.45m；【解析】（1）以A为研究对象，由牛顿第二定律得：F=mAa，代入数据得：a=2.5m/s2；联立并代入数据得：l=0.45m；【名师点睛】本题考查了动量定理、牛顿第二定律以及动量守恒定律求加速度、速度、A的长度问题，解题时要分析清楚物体运动过程，正确选择合适的物理规律列出方程解答；此题是力学综合题目。考查学生综合分析问题的能力.22、【湖北省龙泉中学、宜昌一中xx届高三10月联考物理试题】（10分）如图19所示，竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接，右边与一个足够高的光滑圆弧轨道平滑相连，木块A、B静置于光滑水平轨道上，A、B的质量分别为mA=1.5 kg和mB=0.5 kg. 现让A以6 m/s的速度v1水平向左运动，之后与墙壁碰撞，碰撞的时间t为0.3 s，碰后的速度大小v1变为4 m/s. 当A与B碰撞后会立即粘在一起运动，重力加速度g取10 m/s2，求：（i）在A与墙壁碰撞的过程中，墙壁对A的平均作用力F的大小；（ii）A、B滑上圆弧轨道的最大高度h【答案】(i) 50 N；(ii) 0.45 m【解析】(i)设水平向右为正方向，当A与墙壁碰撞时根据动量定理有FtmAv1mA(v1) （2分）解得F50 N （2分）(ii)设碰撞后A、B的共同速度为v，根据动量守恒定律有mAv1(mAmB)v （2分）A、B在光滑圆弧轨道上滑动时，机械能守恒，由机械能守恒定律得(mAmB)v2(mAmB)gh （2分）解得h0.45 m （2分）【名师点睛】1、根据动量守恒定律和能量守恒定律判断碰后小球的速度；2、（1）A碰撞墙壁过程，应用动量定理可以求出作用力（2）A、B碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，由动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出最大高度23、【xx重庆市巴蜀中学高三上期中】（10分）如图所示，质量为m的由绝缘材料制成的球与质量为M=19m的金属球并排悬挂，现将绝缘球拉至与竖直方向成=60的位置自由释放，摆至最低点与金属球发生弹性碰撞。在平衡位置附近存在垂直于纸面的磁场，已知由于磁场的阻尼作用，金属球将于再次被碰撞前就已经停在最低点处，经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度将小于45.【答案】3次故可以得到发生n次碰撞后的速度：而偏离方向为45的临界速度满足：联立代入数据解得，当n=2时，v2v临界；当n=3时，v3v临界即发生3次碰撞后小球返回到最高点时与竖直方向的夹角将小于45【名师点睛】本题关键求出第一次反弹后的速度和反弹后细线与悬挂点的连线与竖直方向的最大角度，然后对结果表达式进行讨论，得到第n次反弹后的速度和最大角度，再结合题意求解24、【xx广东省广州六中、广雅中学、执信中学等六校高三第一次联考】（9分）如图15所示，光滑水平面上依次放置两个质量均为m的小物块A和C以及光滑曲面劈B，B的质量为，劈B的曲面下端与水平面相切，且劈B足够高。现让小物块C以水平速度向右运动，与A发生弹性碰撞，碰撞后小物块A又滑上劈B。求物块A在B上能够达到的最大高度。图15【答案】【名师点睛】分析清楚物体运动过程是正确解题的关键，应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以解题要注意A、B系统水平方向动量守恒，系统整体动量不守恒