高中物理高考物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg和1kg的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P.现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s,此时乙尚未与P相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P对乙的冲量的最大值.【答案】v乙=6m/s. I=8N【解析】【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.如图所示,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b,小车质量M=3kg,AO部分粗糙且长L=2m,动摩擦因数μ=0.3,OB部分光滑.另一小物块a.放在车的最左端,和车一起以v0=4m/s的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连.已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内.a、b两物块视为质点质量均为m=1kg,碰撞时间极短且不粘连,碰后一起向右运动.(取g=10m/s2)求:(1)物块a与b碰后的速度大小;(2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离;(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离.【答案】(1)1m/s (2) (3) x=0.125m【解析】试题分析:(1)对物块a,由动能定理得:代入数据解得a与b碰前速度:;a、b碰撞过程系统动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:;(2)当弹簧恢复到原长时两物块分离,a以在小车上向左滑动,当与车同速时,以向左为正方向,由动量守恒定律得:,代入数据解得:,对小车,由动能定理得:,代入数据解得,同速时车B端距挡板的距离:;(3)由能量守恒得:,解得滑块a与车相对静止时与O点距离:;考点:动量守恒定律、动能定理。
高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

⾼考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)⾼考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)⼀、⾼考物理精讲专题动量定理1.图甲为光滑⾦属导轨制成的斜⾯,导轨的间距为1m l =,左侧斜⾯的倾⾓37θ=?,右侧斜⾯的中间⽤阻值为2R =Ω的电阻连接。
在左侧斜⾯区域存在垂直斜⾯向下的匀强磁场,磁感应强度⼤⼩为10.5T B =,右侧斜⾯轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为20.5T B =。
在斜⾯的顶端e 、f 两点分别⽤等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ,另⼀导体棒cd 置于左侧斜⾯轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =,ab 棒的电阻为12r =Ω,cd 棒的电阻为24r =Ω。
已知t =0时刻起,cd 棒在沿斜⾯向下的拉⼒作⽤下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜⾯上运动),⽽ab 棒在⽔平拉⼒F 作⽤下始终处于静⽌状态,F 随时间变化的关系如图⼄所⽰,ab 棒静⽌时细导线与竖直⽅向的夹⾓37θ=?。
其中导轨的电阻不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定⽀架。
(1)请通过计算分析cd 棒的运动情况; (2)若t =0时刻起,求2s 内cd 受到拉⼒的冲量;(3)3 s 内电阻R 上产⽣的焦⽿热为2. 88 J ,则此过程中拉⼒对cd 棒做的功为多少? 【答案】(1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动;(2)1.6N s g ;(3)43.2J 【解析】【详解】(1)设绳中总拉⼒为T ,对导体棒ab 分析,由平衡⽅程得:sin θF T BIl =+cos θT mg =解得:tan θ 1.50.5F mg BIl I =+=+由图⼄可知:1.50.2F t =+则有:0.4I t =cd 棒上的电流为:0.8cd I t =则cd 棒运动的速度随时间变化的关系:8v t =即cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动。
(2)ab 棒上的电流为:0.4I t =则在2 s 内,平均电流为0.4 A ,通过的电荷量为0.8 C ,通过cd 棒的电荷量为1.6C 由动量定理得:sin θ0F t I mg t BlI mv +-=-解得: 1.6N s F I =g(3)3 s 内电阻R 上产⽣的的热量为 2.88J Q =,则ab 棒产⽣的热量也为Q ,cd 棒上产⽣的热量为8Q ,则整个回路中产⽣的总热量为28. 8 J ,即3 s 内克服安培⼒做功为28. 8J ⽽重⼒做功为:G sin 43.2J W mg θ==对导体棒cd ,由动能定理得:F W W'-克安2G 102W mv +=- 由运动学公式可知导体棒的速度为24 m/s 解得:43.2J F W '=2.如图所⽰,⾜够长的⽊板A 和物块C 置于同⼀光滑⽔平轨道上,物块B 置于A 的左端,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,已知A 、B ⼀起以v 0的速度向右运动,滑块C 向左运动,A 、C 碰后连成⼀体,最终A 、B 、C 都静⽌,求:(i )C 与A 碰撞前的速度⼤⼩(ii )A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的⼤⼩.【答案】(1)C 与A 碰撞前的速度⼤⼩是v 0;(2)A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的⼤⼩是32mv 0.【解析】【分析】【详解】试题分析:①设C 与A 碰前速度⼤⼩为1v ,以A 碰前速度⽅向为正⽅向,对A 、B 、C 从碰前⾄最终都静⽌程由动量守恒定律得:01(2)3?0m m v mv -+= 解得:10v v =.②设C 与A 碰后共同速度⼤⼩为2v ,对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得:012 3(3)mv mv m m v =+-在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得:20CA I mv mv =-解得:032CA I mv =-即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量⼤⼩为032mv .⽅向为负.考点:动量守恒定律【名师点睛】本题考查了求⽊板、⽊块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应⽤动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正⽅向的选择.3.如图所⽰,光滑⽔平⾯上有⼀轻质弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,滑块A 以v 0=12 m/s 的⽔平速度撞上静⽌的滑块B 并粘的速度⼤⼩v ;②在整个过程中,弹簧对A 、B 系统的冲量⼤⼩I 。
高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 含分析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图甲所示,物块A、 B 的质量分别是m A=4.0kg 和 m B= 3.0kg。
用轻弹簧拴接,放在圆滑的水平川面上,物块 B 右边与竖直墙壁相接触。
还有一物块 C 从 t= 0 时以必定速度向右运动,在 t =4s 时与物块 A 相碰,并立刻与 A 粘在一同不再分开,所示。
求:C的 v- t 图象如图乙(1) C 的质量 m C;(2) t = 8s 时弹簧拥有的弹性势能E p1, 4~12s 内墙壁对物块 B 的冲量大小 I;(3) B 走开墙后的运动过程中弹簧拥有的最大弹性势能E p2。
【答案】( 1) 2kg ;( 2)27J,36N·S;( 3)9J【分析】【详解】(1)由题图乙知, C 与 A 碰前速度为 v1= 9m/s ,碰后速度大小为 v2=3m/s ,C 与 A 碰撞过程动量守恒m C v1= (m A+ m C)v2解得 C 的质量 m C=2kg。
(2) t = 8s 时弹簧拥有的弹性势能E =(m + m )v22=27Jp11AC2取水平向左为正方向,依据动量定理,4~12s 内墙壁对物块 B 的冲量大小I=(m A+ m C)v3-(m A+ m C)(-v2) =36N·S(3)由题图可知,12s 时 B 走开墙壁,此时A、C 的速度大小 v3=3m/s ,以后 A、 B、 C 及弹簧构成的系统动量和机械能守恒,且当A、 C 与 B 的速度相等时,弹簧弹性势能最大(m A+ m C)v3= (m A+ m B+ m C)v41(m A+ m C) v32=1(m A+ m B+ m C) v42+ E p222解得 B 走开墙后的运动过程中弹簧拥有的最大弹性势能E p2= 9J。
2.如下图,长为L 的轻质细绳一端固定在地高度为 H。
现将细绳拉至与水平方向成30O 点,另一端系一质量为m ,由静止开释小球,经过时间的小球, O 点离t 小球抵达最低点,细绳恰巧被拉断,小球水平抛出。
高中物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

解得: t 2 2gh . 3 g
点睛:本题综合考查动量守恒定律、机械能守恒定律及动量定理,要注意正确分析物理过 程,选择合适的物理规律求解,要明确碰撞的基本规律是系统的动量守恒.
12.飞机场有一架战斗机,质量 m 5103 Kg,发动机的额定功率 P 900 kW.在战备状
态下,一开始启动,发动机就处于额定功率状态,在跑道上经过时间 t=15s 运动,速度恰
【答案】(1)6.0m/s2(2)18J(3)20N·s,方向竖直向下。 【解析】
【详解】
(1)设物体运动的加速度为 a,物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力为:
根据牛顿第二定律有:
F=mgsinθ
解得:
F=ma;
a=6.0m/s2 (2)物体沿斜面上滑到最高点时,克服重力做功达到最大值,设最大值为 vm;对于物体 沿斜面上滑过程,根据动能定理有:
W
0
1 2
mvm2
解得
W=18J; (3)物体沿斜面上滑和下滑的总时间为:
重力的冲量:
t 2v0 2 6 2s a6
方向竖直向下。
IG mgt 20N s
5.如图所示,质量为 m=0.5kg 的木块,以 v0=3.0m/s 的速度滑上原来静止在光滑水平面上 的足够长的平板车,平板车的质量 M=2.0kg。若木块和平板车表面间的动摩擦因数 μ=0.3,重力加速度 g=10m/s2,求:
②三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:
(m0 m1)v1 (m0 m1)v2 m2v ;
设小车长为
L,由能量守恒有:
m2 gL
1 2
(m0
m1 )v12
1 2
(m0
m1 )v22
1 2
高中物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析

高中物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,静置于水平地面上的二辆手推车沿一直线排列,质量均为m ,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L 时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L 时停。
车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k 倍,重力加速度为g ,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞吋间很短,忽咯空气阻力,求: (1)整个过程中摩擦阻力所做的总功; (2)人给第一辆车水平冲量的大小。
【答案】(1)-3kmgL ;(2)10m kgL 【解析】 【分析】 【详解】(1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为W ,则W =-kmgL -2kmgL =-3kmgL即整个过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgL 。
(2)设第一辆车的初速度为v 0,第一次碰前速度为v 1,碰后共同速度为v 2,则由动量守恒得mv 1=2mv 222101122kmgL mv mv -=- 221(2)0(2)2k m gL m v -=-由以上各式得010v kgL =所以人给第一辆车水平冲量的大小010I mv m kgL ==2.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是m A =4.0kg 和m B =3.0kg 。
用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙壁相接触。
另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A 粘在一起不再分开,C 的v -t 图象如图乙所示。
求:(1)C的质量m C;(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I;(3)B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2。
【答案】(1)2kg ;(2)27J,36N·S;(3)9J【解析】【详解】(1)由题图乙知,C与A碰前速度为v1=9m/s,碰后速度大小为v2=3m/s,C与A碰撞过程动量守恒m C v1=(m A+m C)v2解得C的质量m C=2kg。
高中物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析

高中物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,固定在竖直平面内的4光滑圆弧轨道AB 与粗糙水平地面BC 相切于B 点。
质量m =0.1kg 的滑块甲从最高点A 由静止释放后沿轨道AB 运动,最终停在水平地面上的C 点。
现将质量m =0.3kg 的滑块乙静置于B 点,仍将滑块甲从A 点由静止释放结果甲在B 点与乙碰撞后粘合在一起,最终停在D 点。
已知B 、C 两点间的距离x =2m,甲、乙与地面间的动摩擦因数分别为=0.4、=0.2,取g=10m/s ,两滑块均视为质点。
求:(1)圆弧轨道AB 的半径R;(2)甲与乙碰撞后运动到D 点的时间t 【答案】(1) (2)【解析】 【详解】(1)甲从B 点运动到C 点的过程中做匀速直线运动,有:v B 2=2a 1x 1; 根据牛顿第二定律可得:对甲从A 点运动到B 点的过程,根据机械能守恒: 解得v B =4m/s ;R=0.8m ;(2)对甲乙碰撞过程,由动量守恒定律: ;若甲与乙碰撞后运动到D 点,由动量定理:解得t=0.4s2.在距地面20m 高处,某人以20m/s 的速度水平抛出一质量为1kg 的物体,不计空气阻力(g 取10m /s 2)。
求(1)物体从抛出到落到地面过程重力的冲量; (2)落地时物体的动量。
【答案】(1)20N ∙s ,方向竖直向下(2)202kg m/s ⋅, 与水平方向的夹角为45° 【解析】 【详解】(1)物体做平抛运动,则有:212h gt =解得:t =2s则物体从抛出到落到地面过程重力的冲量I=mgt =1×10×2=20N•s方向竖直向下。
(2)在竖直方向,根据动量定理得I=p y -0。
可得,物体落地时竖直方向的分动量p y =20kg•m/s物体落地时水平方向的分动量p x =mv 0=1×20=20kg•m/s故落地时物体的动量22202kg m/s x y p p p =+=⋅设落地时动量与水平方向的夹角为θ,则1y xp tan p θ==θ=45°3.质量0.2kg 的球,从5.0m 高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g 取10m/s 2.求小球对钢板的作用力. 【答案】78N 【解析】 【详解】自由落体过程 v 12=2gh 1,得v 1=10m/s ; v 1=gt 1 得t 1=1s小球弹起后达到最大高度过程0− v 22=−2gh 2,得v 2=9m/s 0-v 2=-gt 2 得t 2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向,由动量定理:Ft ′-mg t ′=mv 2-(-mv 1) 其中t ′=t -t 1-t 2=0.05s 得F =78N由牛顿第三定律得F ′=-F ,所以小球对钢板的作用力大小为78N ,方向竖直向下;4.如图所示,两个小球A 和B 质量分别是m A =2.0kg,m B =1.6kg,球A 静止在光滑水平面上的M 点,球B 在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A 运动,假设两球相距L ≤18m 时存在着恒定的斥力F ,L >18m 时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d =2m,此时球B 的速度是4m/s.求:(1)球B 的初速度大小; (2)两球之间的斥力大小;(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间. 【答案】(1) 09B m v s= ;(2) 2.25F N =;(3) 3.56t s =【解析】试题分析:(1)当两球速度相等时,两球相距最近,根据动量守恒定律求出B 球的初速度;(2)在两球相距L >18m 时无相互作用力,B 球做匀速直线运动,两球相距L≤18m 时存在着恒定斥力F ,B 球做匀减速运动,由动能定理可得相互作用力 (3)根据动量定理得到两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间.(1)设两球之间的斥力大小是F ,两球从开始相互作用到两球相距最近时所经历的时间是t 。
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)

高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m 的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
一可看做质点的小物块从A 点由静止释放,滑到C 点刚好相对小车停止。
已知小物块质量m =1kg ,取g =10m/s 2。
求:(1)小物块与小车BC 部分间的动摩擦因数;(2)小物块从A 滑到C 的过程中,小车获得的最大速度。
【答案】(1)0.5(2)1m/s【解析】【详解】解:(1) 小物块滑到C 点的过程中,系统水平方向动量守恒则有:()0M m v += 所以滑到C 点时小物块与小车速度都为0由能量守恒得: mgR mgL μ=解得:0.5R Lμ== (2)小物块滑到B 位置时速度最大,设为1v ,此时小车获得的速度也最大,设为2v 由动量守恒得 :12mv Mv =由能量守恒得 :22121122mgR mv Mv =+ 联立解得: 21/ v m s =2.如图所示,在倾角30°的斜面上放置一个凹撸B,B 与斜面间的动摩擦因数3μ=;槽内靠近右侧壁处有一小物块A(可视为质点),它到凹槽左侧壁的距离d =0.1m ,A 、B 的质量都为m=2kg ,B 与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩摞力,不计A 、B 之间的摩擦,斜面足够长.现同时由静止释放A 、B,经过一段时间,A 与B 的侧壁发生碰撞,碰撞过程不计机械能损失,碰撞时间极短,g 取210/m s .求:(1)释放后物块A 和凹槽B 的加速度分别是多大?(2)物块A 与凹槽B 的左侧壁第一次碰撞后瞬间A 、B 的速度大小;(3)从初始位置到物块A 与凹糟B 的左侧壁发生第三次碰撞时B 的位移大小.【答案】(1)(2)v An =(n-1)m∙s -1,v Bn ="n" m∙s -1(3)x n 总=0.2n 2m【解析】【分析】【详解】(1)设物块A 的加速度为a 1,则有m A gsin θ=ma 1,解得a 1=5m/s 2凹槽B 运动时受到的摩擦力f=μ×3mgcos θ=mg 方向沿斜面向上;凹槽B 所受重力沿斜面的分力G 1=2mgsin θ=mg 方向沿斜面向下;因为G 1=f ,则凹槽B 受力平衡,保持静止,凹槽B 的加速度为a 2=0(2)设A 与B 的左壁第一次碰撞前的速度为v A0,根据运动公式:v 2A0=2a 1d解得v A0=3m/s ;AB 发生弹性碰撞,设A 与B 第一次碰撞后瞬间A 的速度大小为v A1,B 的速度为v B1,则由动量守恒定律:0112A A B mv mv mv =+ ; 由能量关系:2220111112222A AB mv mv mv =+⨯ 解得v A1=-1m/s(负号表示方向),v B1=2m/s3.如图所示,光滑水平面上有两辆车,甲车上面有发射装置,甲车连同发射装置质量M 1=1 kg ,车上另有一个质量为m =0.2 kg 的小球,甲车静止在水平面上,乙车以v 0=8 m/s 的速度向甲车运动,乙车上有接收装置,总质量M 2=2 kg ,问:甲车至少以多大的水平速度将小球发射到乙车上,两车才不会相撞?(球最终停在乙车上)【答案】25m/s【解析】试题分析:要使两车恰好不相撞,则两车速度相等.以M 1、M 2、m 组成的系统为研究对象,水平方向动量守恒:()20120M v M m M v +=++共,解得5m /s v =共以小球与乙车组成的系统,水平方向动量守恒: ()202M v mv m M v -=+共,解得25m /s v =考点:考查了动量守恒定律的应用【名师点睛】要使两车不相撞,甲车以最小的水平速度将小球发射到乙车上的临界条件是两车速度相同,以甲车、球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,再以球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,联立求解4.如图所示,在光滑的水平面上放置一个质量为2m的木板B,B的左端放置一个质量为m的物块A,已知A、B之间的动摩擦因数为μ,现有质量为m的小球以水平速度0υ飞来与A物块碰撞后立即粘住,在整个运动过程中物块A始终未滑离木板B,且物块A和小球均可视为质点(重力加速度g).求:①物块A相对B静止后的速度大小;②木板B至少多长.【答案】①0.25v0.②216v Lgμ=【解析】试题分析:(1)设小球和物体A碰撞后二者的速度为v1,三者相对静止后速度为v2,规定向右为正方向,根据动量守恒得,mv0=2mv1,① (2分)2mv1=4mv2② (2分)联立①②得,v2=0.25v0.(1分)(2)当A在木板B上滑动时,系统的动能转化为摩擦热,设木板B的长度为L,假设A刚好滑到B的右端时共速,则由能量守恒得,③ (2分)联立①②③得,L=考点:动量守恒,能量守恒.【名师点睛】小球与 A碰撞过程中动量守恒,三者组成的系统动量也守恒,结合动量守恒定律求出物块A相对B静止后的速度大小;对子弹和A共速后到三种共速的过程,运用能量守恒定律求出木板的至少长度.5.如图,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2 射出.重力加速度为g.求:(1)此过程中系统损失的机械能;(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.【答案】(1)20138m E mv M ⎛⎫∆=- ⎪⎝⎭ (2)02mv h s M g= 【解析】【分析】【详解】 试题分析:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为V ,由动量守恒得mv 0=m+MV ①解得②系统的机械能损失为ΔE =③ 由②③式得ΔE =④ (2)设物块下落到地面所需时间为t ,落地点距桌面边缘的水平距离为s ,则⑤s=Vt ⑥由②⑤⑥得S =⑦考点:动量守恒定律;机械能守恒定律.点评:本题采用程序法按时间顺序进行分析处理,是动量守恒定律与平抛运动简单的综合,比较容易.6.装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m 、厚度为2d 的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m 的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d 、质量均为m 的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度.设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响.【答案】【解析】设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,由动量守恒得:mv0=(2m+m)V(2分)此过程中动能损失为:ΔE损=f·2d=12mv20-12×3mV2(2分)解得ΔE=13mv20分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1:mv1+mV1=mv0(2分)因为子弹在射穿第一块钢板的动能损失为ΔE损1=f·d=mv2(1分),由能量守恒得:1 2mv21+12mV21=12mv20-ΔE损1(2分)且考虑到v1必须大于V1,解得:v1=13(26v0设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2,由动量守恒得:2mV 2=mv 1(1分)损失的动能为:ΔE′=12mv 21-12×2mV 22(2分) 联立解得:ΔE′=13(1)2+×mv 20 因为ΔE′=f·x (1分), 可解得射入第二钢板的深度x 为:(2分)子弹打木块系统能量损失完全转化为了热量,相互作用力乘以相对位移为产生的热量,以系统为研究对象由能量守恒列式求解7.如图所示,一质量m 1=0.45kg 的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量m 2=0.4 kg 的小物体,小物体可视为质点.现有一质量m 0=0.05 kg 的子弹以水平速度v 0=100 m/s 射中小车左端,并留在车中,已知子弹与车相互作用时间极短,小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5,最终小物体以5 m/s 的速度离开小车.g 取10 m/s 2.求:(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小.(2)小车的长度.【答案】(1)4.5N s ⋅ (2)5.5m【解析】①子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,有:0011()o m v m m v =+,可解得110/v m s =;对子弹由动量定理有:10I mv mv -=-, 4.5I N s =⋅ (或kgm/s);②三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:0110122()()m m v m m v m v +=++;设小车长为L ,由能量守恒有:22220110122111()()222m gL m m v m m v m v μ=+-+- 联立并代入数值得L =5.5m ;点睛:子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出小车的速度,根据动量定理可求子弹对小车的冲量;对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒,对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.8.在日常生活中,我们经常看到物体与物体间发生反复的多次碰撞.如图所示,一块表面水平的木板静止放在光滑的水平地面上,它的右端与墙之间的距离L =0.08 m .现有一小物块以初速度v 0=2 m/s 从左端滑上木板,已知木板和小物块的质量均为1 kg ,小物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.1,木板足够长使得在以后的运动过程中小物块始终不与墙接触,木板与墙碰后木板以原速率反弹,碰撞时间极短可忽略,取重力加速度g =10 m/s 2.求:(1)木板第一次与墙碰撞时的速度大小;(2)从小物块滑上木板到二者达到共同速度时,木板与墙碰撞的总次数和所用的总时间;(3)小物块和木板达到共同速度时,木板右端与墙之间的距离.【答案】(1)0.4 s 0.4 m/s (2)1.8 s. (3)0.06 m【解析】试题分析:(1)物块滑上木板后,在摩擦力作用下,木板从静止开始做匀加速运动,设木板加速度为a ,经历时间T 后与墙第一次碰撞,碰撞时的速度为1v则mg ma μ=,解得21/a g m s μ==①212L at =②,1v at =③ 联立①②③解得0.4t s =,10.4/v m s =④(2)在物块与木板两者达到共同速度前,在每两次碰撞之间,木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的匀减速直线运动,因而木板与墙相碰后将返回至初态,所用时间也为T .设在物块与木板两者达到共同速度v 前木板共经历n 次碰撞,则有:()02v v nT t a a t =-+∆=∆⑤式中△t 是碰撞n 次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间.由于最终两个物体一起以相同的速度匀速前进,故⑤式可改写为022v v nTa =-⑥ 由于木板的速率只能处于0到1v 之间,故有()01022v nTa v ≤-≤⑦求解上式得1.5 2.5n ≤≤由于n 是整数,故有n=2⑧由①⑤⑧得:0.2t s ∆=⑨;0.2/v m s =⑩从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为:4 1.8t T t s =+∆=(11) 即从物块滑上木板到两者达到共同速度时,木板与墙共发生三次碰撞,所用的时间为1.8s .(3)物块与木板达到共同速度时,木板与墙之间的距离为212s L a t =-∆(12) 联立①与(12)式,并代入数据得0.06s m =即达到共同速度时木板右端与墙之间的距离为0.06m .考点:考查了牛顿第二定律,运动学公式【名师点睛】本题中开始小木块受到向后的摩擦力,做匀减速运动,长木板受到向前的摩擦力做匀加速运动;当长木板反弹后,小木块继续匀减速前进,长木板匀减速向左运动,一直回到原来位置才静止;之后长木板再次向右加速运动,小木块还是匀减速运动;长木板运动具有重复性,由于木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触,故直到两者速度相同,一起与墙壁碰撞后反弹;之后长木板向左减速,小木块向右减速,两者速度一起减为零.9.如图所示,木块m 2静止在高h=0.45 m 的水平桌面的最右端,木块m 1静止在距m 2 左侧s 0=6.25 m 处.现木块m 1在水平拉力F 作用下由静止开始沿水平桌面向右运动,与 m 2碰前瞬间撤去F ,m 1和m 2发生弹性正碰.碰后m 2落在水平地面上,落点距桌面右端水平 距离s=l .2 m .已知m 1=0.2 kg ,m 2 =0.3 kg ,m 1与桌面的动摩擦因素为0.2.(两个木块都可以视为质点,g=10 m /s 2)求:(1)碰后瞬间m 2的速度是多少?(2)m 1碰撞前后的速度分别是多少?(3)水平拉力F 的大小?【答案】(1)4m/s (2)5m/s ;-1m/s (3)0.8N【解析】试题分析:(1)m 2做平抛运动,则:h=12gt 2; s=v 2t ;解得v 2=4m/s(2)碰撞过程动量和能量守恒:m 1v=m 1v 1+m 2v 2 12m 1v 2=12m 1v 12+12m 2v 22 代入数据解得:v=5m/s v 1=-1m/s(3)m 1碰前:v 2=2as 11F m g m a μ-=代入数据解得:F=0.8N考点:动量守恒定律;能量守恒定律;牛顿第二定律的应用【名师点睛】此题关键是搞清两个物体的运动特征,分清物理过程;用动量守恒定律和能量守恒定律结合牛顿定律列出方程求解.10.如图所示,质量均为M =4 kg 的小车A 、B ,B 车上用轻绳挂有质量为m =2 kg 的小球C ,与B 车静止在水平地面上,A 车以v 0=2 m/s 的速度在光滑水平面上向B 车运动,相碰后粘在一起(碰撞时间很短).求:(1)碰撞过程中系统损失的机械能;(2)碰后小球C 第一次回到最低点时的速度大小.【答案】(1) 4 J (2) 1.6 m/s【解析】【详解】解:(1)设A 、B 车碰后共同速度为1v ,由动量守恒得:012Mv Mv = 系统损失的能量为:220112 4 212E Mv Mv J -⨯==损 (2)设小球C 再次回到最低点时A 、B 车速为2v ,小球C 速度为3v ,对A 、B 、C 系统由水平方向动量守恒得:12322Mv Mv mv =+ 由能量守恒得:22212311122222Mv Mv mv ⨯=⨯+ 解得:3 1.6 /v m s =11.图中两根足够长的平行光滑导轨,相距1m 水平放置,磁感应强度B =0.4T 的匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间.金属棒ab 、cd 质量分别为0.1kg 和0.2kg ,电阻分别为0.4Ω和0.2Ω,并排垂直横跨在导轨上.若两棒以相同的初速度3m /s 向相反方向分开,不计导轨电阻,求:(1)金属棒运动达到稳定后的ab 棒的速度大小;(2)金属棒运动达到稳定的过程中,回路上释放出的焦耳热;(3)金属棒运动达到稳定后,两棒间距离增加多少?【答案】(1)1m/s(2)1.2J(3)1.5m【解析】【详解】解:(1)ab 、cd 棒组成的系统动量守恒,最终具有共同速度v ,以水平向右为正方向,则解得稳定后的ab 棒的速度大小:(2)根据能量转化与守恒定律,产生的焦耳热为:(3)对cd 棒根据动量定理有:即:又 两棒间距离增加:12.如图所示,一质量为M 的平板车B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M,A 、B 间粗糙,现给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度v0,使A 开始向左运动,B 开始向右运动,最后A 不会滑离B ,求:(1)A 、B 最后的速度大小和方向;(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车的速度大小和方向.【答案】(1)0M m v M m-+(2)2022M m v Mg μ- 【解析】试题分析:(1)由A 、B 系统动量守恒定律得:Mv0—mv0=(M +m )v ①所以v=v0 方向向右(2)A 向左运动速度减为零时,到达最远处,设此时速度为v′,则由动量守恒定律得:Mv0—mv0="Mv′"00Mv mv v M-'=方向向右 考点:动量守恒定律; 点评:本题主要考查了动量守恒定律得直接应用,难度适中.。
高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析

高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,静置于水平地面上的二辆手推车沿一直线排列,质量均为m ,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L 时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L 时停。
车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k 倍,重力加速度为g ,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞吋间很短,忽咯空气阻力,求: (1)整个过程中摩擦阻力所做的总功; (2)人给第一辆车水平冲量的大小。
【答案】(1)-3kmgL ;(2)10m kgL 【解析】 【分析】 【详解】(1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为W ,则W =-kmgL -2kmgL =-3kmgL即整个过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgL 。
(2)设第一辆车的初速度为v 0,第一次碰前速度为v 1,碰后共同速度为v 2,则由动量守恒得mv 1=2mv 222101122kmgL mv mv -=- 221(2)0(2)2k m gL m v -=-由以上各式得010v kgL =所以人给第一辆车水平冲量的大小010I mv m kgL ==2.如图1所示,水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y 轴方向没有变化,与横坐标x 的关系如图2所示,图线是双曲线(坐标是渐近线);顶角θ=53°的光滑金属长导轨MON 固定在水平面内,ON 与x 轴重合,一根与ON 垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON 向右滑动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,已知t =0时,导体棒位于顶角O 处;导体棒的质量为m =4kg ;OM 、ON 接触处O 点的接触电阻为R =0.5Ω,其余电阻不计,回路电动势E 与时间t 的关系如图3所示,图线是过原点的直线,求:(1)t =2s 时流过导体棒的电流强度的大小; (2)在1~2s 时间内导体棒所受安培力的冲量大小;(3)导体棒滑动过程中水平外力F (单位:N )与横坐标x (单位:m )的关系式. 【答案】(1)8A (2)8N s ⋅(3)32639F x =+【解析】 【分析】 【详解】(1)根据E-t 图象中的图线是过原点的直线特点,可得到t =2s 时金属棒产生的感应电动势为4V E =由欧姆定律得24A 8A 0.5E I R === (2)由图2可知,1(T m)x B =⋅ 由图3可知,E 与时间成正比,有E =2t (V )4EI t R== 因θ=53°,可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度43x L = 又由F BIL =安所以163F t 安=即安培力跟时间成正比所以在1~2s 时间内导体棒所受安培力的平均值163233N 8N2F +==故8N s I F t =∆=⋅安(3)因为43vE BLv Bx ==⋅所以1.5(m/s)v t =可知导体棒的运动时匀加速直线运动,加速度21.5m/s a =又212x at =,联立解得 32639F x =+【名师点睛】本题的关键首先要正确理解两个图象的数学意义,运用数学知识写出电流与时间的关系,要掌握牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律,安培力公式、感应电动势公式.3.图甲为光滑金属导轨制成的斜面,导轨的间距为1m l =,左侧斜面的倾角37θ=︒,右侧斜面的中间用阻值为2R =Ω的电阻连接。
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高中物理高考物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定光滑斜面的底端,有一质量m =1.0kg 、可视为质点的物体,以v 0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。
已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,重力加速度g 取10m/s 2,不计空气阻力。
求: (1)物体沿斜面向上运动的加速度大小;(2)物体在沿斜面运动的过程中,物体克服重力所做功的最大值; (3)物体在沿斜面向上运动至返回到斜面底端的过程中,重力的冲量。
【答案】(1)6.0m/s 2(2)18J (3)20N·s ,方向竖直向下。
【解析】 【详解】(1)设物体运动的加速度为a ,物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力为:F=mg sin θ根据牛顿第二定律有:F=ma ;解得:a =6.0m/s 2(2)物体沿斜面上滑到最高点时,克服重力做功达到最大值,设最大值为v m ;对于物体沿斜面上滑过程,根据动能定理有:2120m W mv -=-解得W =18J ;(3)物体沿斜面上滑和下滑的总时间为:02262s 6v t a ⨯=== 重力的冲量:20N s G I mgt ==⋅方向竖直向下。
2.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是m A =4.0kg 和m B =3.0kg .用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙壁相接触.另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A 粘在一起不分开,C 的v -t 图象如图乙所示.求:(1)C 的质量m C ;(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1(3)4—12s内墙壁对物块B的冲量大小I【答案】(1) 2kg (2) 27J (3) 36N s×【解析】【详解】(1)由题图乙知,C与A碰前速度为v1=9m/s,碰后速度大小为v2=3m/s,C与A碰撞过程动量守恒m C v1=(m A+m C)v2解得C的质量m C=2kg.(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1=12(m A+m C)v22=27J(3)取水平向左为正方向,根据动量定理,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I=(m A+m C)v3-(m A+m C)(-v2)=36N·s3.两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.5T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离l=0.20m,两根质量均m=0.10kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω.在t=0时刻,两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行,大小0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过T=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37 m/s2,求此时两金属杆的速度各为多少?【答案】8.15m/s 1.85m/s【解析】设任一时刻两金属杆甲、乙之间的距离为,速度分别为和,经过很短时间,杆甲移动距离,杆乙移动距离,回路面积改变由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势:回路中的电流:杆甲的运动方程:由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的动量变化(时为0)等于外力F 的冲量:联立以上各式解得代入数据得=8.15m/s=1.85m/s【名师点睛】两杆同向运动,回路中的总电动势等于它们产生的感应电动势之差,即与它们速度之差有关,对甲杆由牛顿第二定律列式,对两杆分别运用动量定理列式,即可求解.4.如图所示,两个小球A 和B 质量分别是m A =2.0kg,m B =1.6kg,球A 静止在光滑水平面上的M 点,球B 在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A 运动,假设两球相距L ≤18m 时存在着恒定的斥力F ,L >18m 时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d =2m,此时球B 的速度是4m/s.求:(1)球B 的初速度大小; (2)两球之间的斥力大小;(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间. 【答案】(1) 09B m v s= ;(2) 2.25F N =;(3) 3.56t s =【解析】试题分析:(1)当两球速度相等时,两球相距最近,根据动量守恒定律求出B 球的初速度;(2)在两球相距L >18m 时无相互作用力,B 球做匀速直线运动,两球相距L≤18m 时存在着恒定斥力F ,B 球做匀减速运动,由动能定理可得相互作用力 (3)根据动量定理得到两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间.(1)设两球之间的斥力大小是F ,两球从开始相互作用到两球相距最近时所经历的时间是t 。
当两球相距最近时球B 的速度4B m v s=,此时球A 的速度A v 与球B 的速度大小相等, 4A B m v v s ==,由动量守恒定律可()0B B A B m v m m v =+得: 09B m v s=;(2)两球从开始相互作用到它们之间距离最近时,它们之间的相对位移Δx=L -d ,由功能关系可得: ()'2221122B B A A B BF X m v m v m v ∆=-+ 得:F=2.25N(3)根据动量定理,对A 球有0A Ft mv =-,得 3.56t s =点晴:本题综合考查了动量定理、动量守恒定律和能量守恒定律,综合性较强.知道速度相等时,两球相距最近,以及知道恒力与与相对位移的乘积等于系统动能的损失是解决本题的关键.5.如图甲所示,足够长光滑金属导轨MN 、PQ 处在同一斜面内,斜面与水平面间的夹角θ=30°,两导轨间距d =0.2 m ,导轨的N 、Q 之间连接一阻值R =0.9 Ω的定值电阻。
金属杆ab 的电阻r=0.1 Ω,质量m=20 g ,垂直导轨放置在导轨上。
整个装置处在垂直于斜面向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B =0.5 T 。
现用沿斜面平行于金属导轨的力F 拉着金属杆ab 向上运动过程中,通过R 的电流i 随时间t 变化的关系图像如图乙所示。
不计其它电阻,重力加速度g 取10 m/s 2。
(1)求金属杆的速度v 随时间t 变化的关系式; (2)请作出拉力F 随时间t 的变化关系图像; (3)求0~1 s 内拉力F 的冲量。
【答案】(1)5t =v (2)图见解析;(3)0.225 N s F I =⋅ 【解析】 【详解】(1)设瞬时感应电动势为e ,回路中感应电流为i ,金属杆ab 的瞬时速度为v 。
由法拉第电磁感应定律:e Bd =v 闭合电路的欧姆定律:ei R r=+ 由乙图可得,0.5i t = 联立以上各式得:5t =v(2)ab 沿导轨向上运动过程中,由牛顿第二定律,得: sin F Bid mg ma θ--=由第(1)问可得,加速度25m /s a = 联立以上各式可得:0.050.2F t =+ 由此可画出F -t 图像:(3)对金属棒ab ,由动量定理可得: sin F I mgt BIdt m θ--=v由第(1)问可得: 1 s t =时,=5 m/s v 联立以上各式,得:0.225 N s F I =⋅另解:由F -t 图像的面积可得1(0.20.25) 1 N s =0.225 N s 2F I =+⨯⋅⋅6.如图所示,质量均为2kg 的物块A 和物块B 静置于光滑水平血上,现让A 以v 0=6m/s 的速度向右运动,之后与墙壁碰撞,碰后以v 1=4m/s 的速度反向运动,接着与物块B 相碰并粘在一起。
g 取10m/s 2.求:(1)物块A 与B 碰后共同速度大小v ; (2)物块A 对B 的冲量大小I B ;(3)已知物块A 与墙壁碰撞时间为0.2s, 求墙壁对物块A 平均作用力大小F . 【答案】(1)2m/s (2)4N·s (3)100N 【解析】 【详解】(1)以向左为正方向,根据动量守恒:1()A A B m v m m v =+ 得:2/v m s =(2)AB 碰撞过程中,由动量定理得,B 受到冲量:I B =m B v -0 得:I B =4N·s (3)A 与墙壁相碰后反弹,由动量定理得10()A A Ft m v m v =--得:100F N =7.一质量为1 kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点8 m 的位置B 处是一面墙,如图所示.物块以v 0=5 m/s 的初速度从A 点沿AB 方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为3 m/s ,碰后以2 m/s 的速度反向运动直至静止.g 取10 m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.01s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F ; 【答案】(1)0.1(2)500N 【解析】(1)由动能定理,有-μmgs =12mv 2-12m v 02 可得μ=0.1(2)由动量定理,规定水平向左为正方向,有F Δt =mv ′-(-mv ) 可得F =500N8.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60kg 的运动员从离水平网面3.2m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高5m 处,已知运动员与网接触的时间为1.2s .(g 取10m /s 2) 求:(1)运动员自由下落到接触网时的瞬时速度.(2)若把网对运动员的作用力当做恒力处理,此力的大小是多少. 【答案】(1)8m /s ,方向向下;(2)网对运动员的作用力大小为1500N . 【解析】 【分析】(1)根据题意可以把运动员看成一个质点来处理,下落过程是自由落体运动,由位移-速度公式即可求出运动员着网前瞬间的速度大小;(2)上升过程是竖直上抛运动,我们可以算出自竖直上抛运动的初速度,算出速度的变化量,由动量定理求出网对运动员的作用力大小. 【详解】(1)从h 1=3.2m 自由落体到床的速度为v 1,则:2112v gh =代入数据可得:v 1=8m /s ,方向向下;(2)离网的速度为v 2,则:210/v m s ==,方向竖直向上, 规定向下为正方向,由动量定理得:mgt -Ft =mv 2-mv 1 可得:21mv mv F mg t-=-=1500N 所以网对运动员的作用力为1500N . 【点睛】本题关键是对运动员的各个运动情况分析清楚,然后结合机械能守恒定律、运动学公式、动量定理列式后联立求解.9.2018年诺贝尔物理学奖授于了阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin )等三位科学家,以表彰他们在激光领域的杰出成就。