2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 1动量守恒定律及其应用 沪科版选修3-5.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 1动量守恒定律及其应用 沪科版选修3-51.(xx福建高考)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,则救生员跃出后小船的速率为()A.v0+vB.v0-vC.v0+(v0+v)D.v0+(v0-v)2.如图所示,质量为M的盒子放在光滑水平面上,盒子内表面不光滑,盒内放有一块质量为m的物块,从某一时刻起,给m一个水平向右的初速度v0,那么在物块与盒子前后壁多次往复碰撞后()A.两者速度均为零B.两者速度总不会相等C.最终速度为,向右D.最终速度为,向右3.(xx厦门模拟)质量M=0.6kg的足够长平板小车静止在光滑水平面上,如图所示,当t=0时,两个质量都为m=0.2kg的小物体A和B,分别从小车的左端和右端以水平速度大小为v1=0.5m/s和v2=2m/s同时冲上小车,A和B与小车的动摩擦因数A=0.2,B=0.4。求当它们相对于小车静止时小车速度的大小和方向为()A.v=0.3m/s,方向向左B.v=1m/s,方向向右C.v=0.3m/s,方向向右D.v=1m/s,方向向左4.(xx宜昌模拟)如图所示,小车M由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成,静止在光滑水平面上。当小车固定时,从A点由静止滑下的物块m到C点恰好停止。如果小车不固定,物块m仍从A点静止滑下,则物块()A.还是滑到C点停住B.滑到BC间某处停住C.会冲出C点落到车外D.上述三种情况都有可能5.小球1追碰小球2,碰撞前两球的动量分别为p1=5kgm/s,p2=7kgm/s,正碰后小球2的动量p2=10kgm/s。则两球的质量关系可能是()A.m2=m1B.m2=2m1C.m2=4m1D.m2=6m16.(xx泉州模拟)如图所示,小球B质量为10kg,静止在光滑水平面上。小球A质量为5kg,以10m/s的速率向右运动,并与小球B发生正碰,碰撞后A球以2m/s的速率反向弹回。则碰后小球B的速率和这次碰撞的性质,下列说法正确的是()A.4m/s非弹性碰撞B.4m/s弹性碰撞C.6m/s非弹性碰撞D.6m/s弹性碰撞7.气垫导轨(如图甲)工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频率均为b。气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙所示为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分,在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3。若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰撞前两滑块的动量大小分别为、,两滑块的总动量大小为;碰撞后两滑块的总动量大小为。重复上述实验,多做几次。若碰撞前后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证。8.(xx海南高考)如图,光滑水平地面上有三个物块A、B和C,它们具有相同的质量,且位于同一直线上。开始时,三个物块均静止。先让A以一定速度与B碰撞,碰后它们粘在一起,然后又一起与C碰撞并粘在一起。求前后两次碰撞中损失的动能之比。9.(xx新课标全国卷)如图,小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O,让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平。从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60。忽略空气阻力,求：(1)两球a、b的质量之比;(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。10.(xx石家庄模拟)如图所示,固定的光滑圆弧面与质量为6kg的小车C的上表面平滑相接,在圆弧面上有一个质量为2kg的滑块A,在小车C的左端有一个质量为2kg的滑块B,滑块A与B均可看作质点。现使滑块A从距小车的上表面高h=1.25m处由静止下滑,与B碰撞后瞬间粘合在一起共同运动,最终没有从小车C上滑出。已知滑块A、B与小车C的动摩擦因数均为=0.5,小车C与水平地面的摩擦忽略不计,取g=10m/s2。求：(1)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小;(2)小车C上表面的最短长度。答案解析1.【解析】选C。以向右为正方向,据动量守恒定律有(M+m)v0=-mv+Mv,解得v=v0+(v0+v),故选C。2.【解析】选D。物块m与M间有摩擦,m与M前后壁多次碰撞,最终无相互作用时,应相对静止,以共同速度v运动。故mv0=(M+m)v,v=,且v与v0同向,即向右,故选项D正确。3.【解题指南】分析该题时应注意以下两点：(1)系统中A、B虽然受到摩擦力的作用,但整个系统所受合外力为零,动量守恒。(2)动量守恒定律的表达式是一个矢量式,所以列方程时要选取正方向。【解析】选A。由于水平面光滑,在整个过程中小车与物体A和B组成的系统在水平方向不受外力作用,所以该系统在水平方向动量守恒。设水平向右方向为正方向,小物体A和B相对于小车静止时与小车具有相同的速度为vmv1-mv2=(M+m+m)vv=-0.3m/s故选项A正确。4.【解析】选A。小车固定时恰能滑到C点,机械能会全部转化为内能。当小车不固定时,由动量守恒知,小车与物体的最终速度都为零,故机械能全部转化为内能,因此两次滑过的路程相等,所以A对,B、C、D错。5.【解析】选C。由动量守恒定律可得碰撞后小球1的动量p1=2kgm/s,由此并不能反映出两球的质量关系。由于是小球1追碰小球2,因此碰撞前小球1的速度大于小球2的速度,即v1v2,由v=可得,即m2m1,排除选项A;又碰撞后有v1v2,即,由此得m25m1,排除选项D;由能量守恒定律可知,碰撞后的动能不大于碰撞前的动能,即Ek1+Ek2Ek1+Ek2,根据动能与动量的关系Ek=可得+,由此得m2m1,排除选项B;综上可知m1m25m1,故只有选项C正确。6.【解析】选C。两球碰撞前后动量守恒,则mAvA1=mAvA2+mBvB510 kgm/s=5(-2)kgm/s+10 kgvB解得vB=6m/s碰前A球动能：Ek1=mA=250J碰后A球和B球的动能Ek2=mA+mB=190JEk2Ek1,有能量损失,为非弹性碰撞,C正确。【加固训练】质量为M的物块以速度v运动,与质量为m的静止物块发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等。两者质量之比可能为()A.2B.3C.4D.5【解析】选A、B。由题意知：碰后两物块运动方向相同,动量守恒,Mv=Mv1+mv2,又Mv1=mv2,得出v1=v、v2=v,能量关系满足：Mv2M+m,把v1、v2代入求得3,故A、B正确。7.【解析】动量p=mv,根据v=可知两滑块碰前的速度分别为v1=0.2s1b、v2=0.2s3b,则碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3,总动量大小为av1-av2=0.2ab(s1-s3),碰撞后两滑块的总动量大小为2av=0.4abs2。答案：0.2abs30.2abs1(第1、2空答案可互换)0.2ab(s1-s3)0.4abs28.【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)碰撞前后动量守恒。(2)碰撞前后能量守恒。【解析】设三个物块A、B和C的质量均为m,A与B碰撞前A的速度为v,碰撞后的速度为v1,A、B与C碰撞后的共同速度为v2。由动量守恒定律得mv=2mv1,mv=3mv2设第一次碰撞中的动能损失为E1,第二次碰撞中的动能损失为E2,由能量守恒定律得mv2=(2m)+E1(2m)=(3m)+E2联立以上四式解得E1E2=31答案：319.【解析】(1)设小球a、b质量分别为m1、m2,细线长为L,b球摆至最低点与a球碰撞前的速度为v0,碰撞后的速度为v,则对b球摆至最低点,由机械能守恒得m2gL=m2最低点小球a、b碰撞由动量守恒定律得m2v0=(m1+m2)v小球a、b一起摆至最高点,由机械能守恒得(m1+m2)v2=(m1+m2)gL(1-cos)联立式得=-1并代入题给数据得=-1(2)两球在碰撞过程中损失的机械能是Q=m2gL-(m1+m2)gL(1-cos)联立式,Q与碰前球b的最大动能Ek=m2gL之比为=1-(1-cos)联立式,并代入数据得=1-答案：(1)-1(2)1-【加固训练】(xx琼海模拟)两质量均为2m的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h。物块从静止滑下,然后又滑上劈B。求：(1)物块第一次离开劈A时,劈A的速度;(2)物块在劈B上能够达到的最大高度。(重力加速度为g)【解析】(1)设物块第一次离开A时的速度为v1,A的速度为v2,由系统动量守恒得mv1-2mv2=0由系统机械能守恒得mgh=m+2m联立解得v2=v1=。(2)物块在劈B上达到最大高度h时两者速度相同,设为v,由系统动量守恒和机械能守恒得(m+2m)v=mv1(m+2m)v2+mgh=m联立解得h=h。答案：(1)(2)h10.【解析】(1)设滑块A滑到圆弧末端时的速度大小为v1,由机械能守恒定律有：mAgh=mA,代入数据解得v1=5m/s。设A、B碰后瞬间的共同速度为v2,滑块A与B碰撞瞬间与车C无关,滑块A与B组成的系统动量守恒,mAv1=(mA+mB)v2代入数据解得v2=2.5m/s。(2)设小车C的最短长度为L,滑块A与B最终没有从小车C上滑出,三者最终速度相同设为v3,根据动量守恒定律有(mA+mB)v2=(mA+mB+mC)v3根据能量守恒定律有(mA+mB)gL=(mA+mB)-(mA+mB+mC)联立式并代入数据解得L=0.375m。答案：(1)2.5m/s(2)0.375 m【总结提升】解决多物体系统动量守恒问题的技巧(1)灵活选取系统的构成,根据题目的特点可选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为研究对象,不一定选所有的物体为研究 对象。(2)灵活选取物理过程。在综合题目中,物体运动常有几个不同过程,根据题目的已知、未知灵活地选取物理过程来研究。列方程前要注意判断所选过程动量、机械能的守恒情况。