2017届高三物理(第01期)好题速递分项解析汇编专题16碰撞与动量守恒(选修3-5)(含解析)

专题16 碰撞与动量守恒 【答案】①2㎏cm；②36INs 考点：动量守恒定律、机械能守恒定律 【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键，应用动量守恒定律和动量定理即可正确解题。 2.【广东省佛山市第一中学2016届高三第三次模拟考试】如图所示，光滑水平面上放着质量都为m的物块A和B，A紧靠着固定的竖直挡板，A、B 间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与A、B均不拴接），用手挡住B不动，此时弹簧弹性势能为2029mv．在A、B间系一轻质细绳，细绳

的长略大于弹簧的自然长度．放手后绳在短暂时间内被拉断，之后B继续向右运动，一段时间后与向左匀速运动、速度为v0的物块C发生碰撞，碰后B、C立刻形成粘合体并停止运动，C的质量为2m．求：

①B、C相撞前一瞬间B的速度大小； ②绳被拉断过程中，绳对A所做的功W． 【答案】①2v0 ②mv02/2 【解析】

考点:动量守恒定律。 3.【黑龙江省牡丹江市第一中学2017届高三上学期开学摸底考试物理试题】如图所示，质量m=2kg的滑块（可视为质点），以v0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面的平板小车，

若平板小车质量M=3kg，长L=4.8m。滑块在平板小车上滑移1.5s后相对小车静止。求：

i.滑块与平板小车之间的滑动摩擦系数μ； ii.若要滑块不滑离小车，滑块的初速度不能超过多少。（g取10m/s2）

ABC0v【答案】①0.2②042m/sv 【解析】ⅰ.m滑上平板小车到与平板小车相对静止，设速度为v1 据动量守恒定律：01()mvmMv 对m由动量定理：10mgtmvmv 解得:0.2 ⅱ.设当滑块刚滑到平板小车的右端时，两者恰有共同速度，为v2 由动量守恒定律：02()mvmMv

2202

11()22mgLmvmMv

解得：042m/sv 考点：考查了动量守恒，动能定理 【名师点睛】以滑块与小车组成的系统为研究对象，系统所受合外力为零，由动量守恒定律可以求出它们共同运动时的速度，对滑块由动量定理可以求出动摩擦因数．根据能量守恒定律求出滑块的最大初速度． 4.【安徽省六安市第一中学2017届高三上学期第一次月考】1926年美国波士顿的内科医生鲁姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”，氡的发射性同位素有27种，其中最常用的是22286Rn。22286Rn经过m次α衰变和n次衰变后变成稳定的20682Pb。

①求m、n的值 ②一个静止的氡核（22286Rn） 放出一个粒子后变成钋核（21884Po），已知钋核的速率6110/vms

，求粒子的速率。

【答案】①m4、n4②75.4510/vms

考点：考查了核反应方程，动量守恒 【名师点睛】核反应过程质量数与核电荷数守恒，系统动量守恒，应用质量数与核电荷数守恒、动量守恒定律即可正确解题． 5.【河北定州中学2016-2017学年第一学期高三物理周练试题（一）】在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上，穿着三个半径相同的刚性球A、B、C，三球的质量分别为mA=1kg、mB=2kg、mC=6kg，初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止，B、C连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态，A球以v0=9m/s的速度向左运动，与同一杆上的B球发生完全非弹性碰撞（碰撞时间极短），求：

（1）A球与B球碰撞中损耗的机械能； （2）在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能； （3）在以后的运动过程中B球的最小速度。 【答案】（1）J27E；（2）J9PmE；（3）零。 【解析】（1）A、B发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有：10)(vmmvmBAA

碰后A、B的共同速度sm301vmmmvBAA

损失的机械能J27)(21212120vmmvmEBAA

（3）三者第一次有共同速度时，弹簧处于伸长状态，A、B在前，C在后。此后C向左加速，A、B的加速度沿杆向右，直到弹簧恢复原长，故A、B继续向左减速，若能减速到零则再向右加速。 弹簧第一次恢复原长时，取向左为正方向，根据动量守恒定律有：

431)()(vmvmmvmmCBABA

根据机械能守恒定律：24232121)(21)(21vmvmmvmmCBABA 此时A、B的速度sm113vmmmmmmvCBACBA，C的速度sm2)(214vmmmmmvCBABA 可知碰后A、B已由向左的共同速度sm31v减小到零后反向加速到向右的sm1，故B的最小速度为零 。 考点：动量守恒定律的应用，弹性碰撞和完全非弹性碰撞。 【名师点睛】A、B发生弹性碰撞，碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒，结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A球与B球碰撞中损耗的机械能．当B、C速度相等时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，结合B、C在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能．弹簧第一次恢复原长时，由系统的动量守恒和能量守恒结合解答

6.【贵州省贵阳市花溪清华中学2016届高三第四次模拟考试理科综合物理试题】如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和mB=3.0kg. 用轻弹簧栓接，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=4s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图象如图乙所示.求： ①物块C的质量mC； ②墙壁对物块B的弹力在4 s到12s的时间内对对B的冲量I的大小和方向； ③B离开墙后的过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep。

【答案】①2Cmkg；②36INs；③9PEJ

③12s，B离开墙壁，之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A．C与B速度相等时，弹簧弹性势能最大，以A的速度方向为正方向 由动量守恒定律得：34（）（）ACABCmmvmmmv 由机械能守恒定律得：2234()(11 22)＝ACABCpmmmmmEvv 解得：9PEJ。 考点：动量守恒定律、机械能守恒定律 【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键，应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题。 7.【陕西省西安中学2016届高三第一次仿真考试理科综合试题】如图所示，光滑平台上有两个刚性小球A和B，质量分别为2m和3m，小球A以速度0v向右运动并与静止的小球B发生碰撞（碰撞过程中不损失机械能），小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m，速度为02v，小车行驶的路面近似看做是光滑的，求： ①碰撞后小球A和小球B的速度； ②小球B掉入小车后的速度。

【答案】①1015vv，2045vv；②30110vv ② B球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律的：2233233（）mvmvmmv，解得：

30

1

10vv。

考点：动量守恒定律 【名师点睛】本题考查了求速度问题，分析清楚物体运动过程，应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可正确解题。 8.【广西陆川县中学2017届高三8月月考理科综合物理试题】如图所示，一质量为1kg的物块静止在水平地面上，它与地面的动摩擦因数为0.2，一个质量为10g的子弹以水平速度500m/s射入物块后水平穿出，物块继续滑行1m距离停下，求子弹射穿物块过程中系统损失的机械能（210/gms）

【答案】Q798J 【解析】设子弹射穿物块后的速度为1v，物块的速度为2v， 对物块应用动能定理：22102MgxMv， 子弹射穿物块的过程系统动量守恒，以向右为正方向， 由动量守恒定律得：012mvmvMv， 对系统，由能量守恒定律得：222012111 222mvmvMvQ， 代入数据解得：Q798J； 考点：考查了动能定理，动量守恒定律，能量守恒定律的应用 【名师点睛】由动能定理求出子弹射穿物块过程中物块的速度，子弹射穿物块的过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出损失的机械能． 9.【江西省南昌市第三中学2016届高三下学期第三次模拟考试理科综合】(10分)如图所示，质量为m1=3kg的二分之一光滑圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1 kg的物块P紧靠着（不粘连）静置于光滑水平面上，B为半圆轨道的最低点，AC为轨道的水平直径，轨道半径R=0.3 m。一质量为m3 =2 kg的小球（可视为质点）从圆弧轨道的A处由静止释放，g取10m/s2，求：

(i)小球第一次滑到B点时的速度v1； (ii)小球第一次经过B点后，相对B能上升的最大高度h。 【答案】(i) -2 m/s，方向向右；(ii) 0.27 m

(ii)小球经过B点后，物块P与轨道分离，小球与轨道水平方向动量守恒，且小球上升到最高点时与轨道共速，设为v，则有：m1v2+m3v1=(m1+m3)v 解得v=-0.2 m/s，方向向右 由机械能守恒2231223111()22mgRmmvmv 解得h=0.27 m 考点：动量守恒定律；能量守恒定律 10.【内蒙古杭锦后旗奋斗中学2017届高三上学期入学摸底考试理科综合】在如图所示的光滑水平面上，小明站在静止的小车上用力向右推静止的木箱，木箱离开手以5m/s的速度向右匀速运动，运动一段时间后与竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹回来后被小明接住。已知木箱的质量为30kg，人与车的质量为50kg。求：①推出木箱后小明和小车一起运动的速度大小；②小明接住木箱后三者一起运动，在接木箱过程中系统损失的能量。