高中物理动量守恒定律模拟试题.docx

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1、高中物理动量守恒定律模拟试题一、高考物理精讲专题动量守恒定律1 如图所示，质量M=1kg 的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上，凹槽部分嵌有cd和 ef 两个光滑半圆形导轨，c 与 e 端由导线连接，一质量m=lkg 的导体棒自ce 端的正上方h=2m 处平行 ce 由静止下落，并恰好从 ce 端进入凹槽，整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中，导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好。已知磁场的磁感应强度B=0.5T，导轨的间距与导体棒的长度均为L=0.5m，导轨的半径r=0.5m ，导体棒的电阻R=1，其余电阻均不计，重力加速度g=10m/s 2，不计空气阻力。(1)求导体棒刚进入凹槽

2、时的速度大小；(2)求导体棒从开始下落到最终静止的过程中系统产生的热量；(3)若导体棒从开始下落到第一次通过导轨最低点的过程中产生的热量为16J，求导体棒第一次通过最低点时回路中的电功率。【答案】 (1) v 2 10m / s (2)25J(3)P9 W4【解析】【详解】解： (1)根据机械能守恒定律，可得：mgh1 mv22解得导体棒刚进入凹槽时的速度大小：v2 10 m / s(2)导体棒早凹槽导轨上运动过程中发生电磁感应现象，产生感应电流，最终整个系统处于静止，圆柱体停在凹槽最低点根据能力守恒可知，整个过程中系统产生的热量：Qmg(hr )25 J(3)设导体棒第一次通过最低点时速度大

3、小为v1 ，凹槽速度大小为v 2 ，导体棒在凹槽内运动时系统在水平方向动量守恒，故有：mv1Mv 2由能量守恒可得：1 mv121 mv22mg( hr ) Q122导体棒第一次通过最低点时感应电动势：EBLv1BLv2E2回路电功率：PR9联立解得：PW42 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3 ；槽内6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

4、 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 10m / s2 .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） vAn-1， vBn-1（ 3）xn 总=0.2n2m=(n-1)m?s=n m?s【解析】【分析】【详解】（ 1）设物块 A 的加速度为 a1，则有 mAgsin =ma1，解得 a1=5m/s 2凹槽 B 运动时受到的摩擦力f= 3mgcos=mg 方向沿斜面向上；凹

5、槽 B 所受重力沿斜面的分力G1=2mgsin =mg 方向沿斜面向下；因为 G1=f，则凹槽 B 受力平衡，保持静止，凹槽B 的加速度为 a2 =0（2）设 A 与 B 的左壁第一次碰撞前的速度为vA0，根据运动公式： v2A0=2a1d解得 vA0=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 vA1， B 的速度为 vB1，则由动量守恒定律： mvA 0mvA12mvB 1 ；由能量关系： 1 mvA2 01 mvA1212mvB21222解得 vA1=-1m/s( 负号表示方向 )， vB1=2m/s3 如图所示，一个带圆弧轨道的平台固定在水平地面上，

6、光滑圆弧MN 的半径为R=3.2m，水平部分NP 长 L=3.5m，物体 B 静止在足够长的平板小车C 上， B 与小车的接触面光滑，小车的左端紧贴平台的右端从M 点由静止释放的物体A 滑至轨道最右端P 点后再滑上小车，物体A 滑上小车后若与物体B 相碰必粘在一起，它们间无竖直作用力A 与平台水平轨道和小车上表面的动摩擦因数都为0.4，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 物体 A、B 和小车 C 的质量均为1kg，取 g=10m/s 2求(1)物体 A 进入 N 点前瞬间对轨道的压力大小？(2)物体 A 在 NP 上运动的时间？(3)物体 A 最终离小车左端的距离为多少？【答案】 (1)物体

7、A 进入 N 点前瞬间对轨道的压力大小为30N；(2)物体 A 在 NP 上运动的时间为0.5s(3)物体 A 最终离小车左端的距离为33m16【解析】试题分析：（ 1）物体 A 由 M 到 N 过程中，由动能定理得： mAA N2gR=m v在 N 点，由牛顿定律得FN-m Ag=mA联立解得 FN=3mAg=30N由牛顿第三定律得，物体A 进入轨道前瞬间对轨道压力大小为：FN =3mAg=30N（2）物体 A 在平台上运动过程中mAg=mAaN2L=v t-at代入数据解得t=0.5s t=3.5s(不合题意，舍去 )（3）物体 A 刚滑上小车时速度 v1= vN-at=6m/s从物体 A

8、 滑上小车到相对小车静止过程中，小车、物体A 组成系统动量守恒，而物体B 保持静止AC 2A 1(m + m )v = m v小车最终速度v2=3m/s此过程中 A 相对小车的位移为L1，则mgL11212mv22L192mv12解得：m4物体 A 与小车匀速运动直到A 碰到物体 B，A，B 相互作用的过程中动量守恒：(m + m )v = m vAB 3A 2此后 A， B 组成的系统与小车发生相互作用，动量守恒，且达到共同速度v4(mA+ mB)v3+mCv2= (m A+mB+mC) v4此过程中 A 相对小车的位移大小为L2，则mgL2121213mv42232mv222mv32解得：

9、 Lm16物体 A 最终离小车左端的距离为x=L1-L2=33 m16考点：牛顿第二定律；动量守恒定律；能量守恒定律.428如图所示，质量为 ma=2kg 的木块 A 静止在光滑水平面上。一质量为mb= lkg 的木块 B 以初速度 v0=l0m/s 沿水平方向向右运动，与A 碰撞后都向右运动。木块A 与挡板碰撞后立即反弹（设木块 A 与挡板碰撞过程无机械能损失）。后来木块A 与 B 发生二次碰撞，碰后 A、 B 同向运动，速度大小分别为1m/s、 4m/s 。求：木块 A、 B 第二次碰撞过程中系统损失的机械能。【答案】 9J【解析】试题分析：依题意，第二次碰撞后速度大的物体应该在前，由此可

10、知第二次碰后A、 B 速度方向都向左。第一次碰撞，规定向右为正向mBv0=mBvB+mAvA第二次碰撞，规定向左为正向mAvA-mBvB= mBvB +mAvA得到 vA=4m/s v B=2m/sE=9J考点：动量守恒定律；能量守恒定律.视频5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，现有质量为m 的小球以水平速度0 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： 物块 A 相对 B 静止后的速度大小； 木板 B 至少

11、多长v02【答案】 0.25v 0 Lg16【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=2mv 1， （ 2 分）2mv1=4mv2 （ 2 分）联立 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， （ 2 分）联立 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

12、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6人站在小车上和小车一起以速度v0 沿光滑水平面向右运动地面上的人将一小球以速度 v 沿水平方向向左抛给车上的人，人接住后再将小球以同样大小的速度v 水平向右抛出，接和抛的过程中车上的人和车始终保持相对静止重复上述过程，当车上的人将小球向右抛出n 次后，人和车速度刚好变为0已知人和车的总质量为M ，求小球的质量m【答案】 mMv 02nv【解析】试题分析：以人和小车、小球组成的系统为研究对象，车上的人第一次将小球抛出，规定向右为正方向，由动量守恒定律： Mv 0-mv=Mv 1+mv2mv得： v1v0M车上的人第二次将小球抛

13、出，由动量守恒：Mv 1-mv=Mv 2+mv2mv得： v2v02M2mv同理，车上的人第n 次将小球抛出后，有vnv0n由题意 vn=0，得： mMv02nv考点：动量守恒定律M7 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1m2mv0h【答案】 (1) E3mv0(2) s2g8MM【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mv0=m+MV解得系

14、统的机械能损失为E=由式得E=（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s=Vt由S=得考点：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8 如图所示，光滑固定斜面的倾角=30，一轻质弹簧一端固定，另一端与质量M=3kg的物体 B 相连，初始时B 静止 .质量m=1kg的 A 物体在斜面上距B 物体处s1=10cm 静止释放， A 物体下滑过程中与B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后与B 粘在一起，已知碰后整体经 t=0.2s 下滑 s2=5cm 至最低点 . 弹簧始终处于弹性限度内，A、 B

15、可视为质点， g 取10m/s 2（1）从碰后到最低点的过程中，求弹簧最大的弹性势能;（2）碰后至返回到碰撞点的过程中，求弹簧对物体B 的冲量大小【答案】（【解析】【分析】1） 1 125J；（ 2） 10Ns(1)A 物体下滑过程， A 物体机械能守恒，求得性碰撞， A、 B 组成系统动量守恒，求得碰后A 与 B 碰前的速度； A 与 B 碰撞是完全非弹 AB 的共同速度；从碰后到最低点的过程中，A、 B 和弹簧组成的系统机械能守恒，可求得从碰后到最低点的过程中弹性势能的增加量(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中，A、 B 和弹簧组成的系统机械能守恒，可求得返回碰撞点时 AB 的速度；对AB

16、从碰后至返回到碰撞点的过程应用动量定理，可得此过程中弹簧对物体 B 冲量的大小【详解】(1)A 物体下滑过程， A 物体机械能守恒，则： mgS1 sin30 0 1 mv022解得： v02gS1sin3002 10 0.1 0.5 m1mssA 与 B 碰撞是完全非弹性碰撞，据动量守恒定律得：mv0(m M )v1解得： v10.25 ms从碰后到最低点的过程中，A、 B 和弹簧组成的系统机械能守恒，则：EPT 增1( mM )v12( mM ) gS2 sin3002解得： EPT 增1.125J(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中，A、 B 和弹簧组成的系统机械能守恒，可求得返回碰撞点时

17、 AB 的速度大小 v2v10.25 ms以沿斜面向上为正，由动量定理可得：IT (m M )gsin3002t(m M )v2( m M )v1解得： IT10 N s9 光滑水平面上放着一质量为M 的槽，槽与水平面相切且光滑，如图所示，一质量为m的小球以v0 向槽运动（ 1）若槽固定不 ，求小球上升的高度（槽足 高）（ 2）若槽不固定， 小球上升多高？【答案】（ 1） v02（ 2）Mv022g2( Mm)g【解析】（1）槽固定 ， 球上升的高度 h1，由机械能守恒得：mgh11 mv022解得： h1v02；2g（2）槽不固定 ， 球上升的最大高度 h2 ，此 两者速度 v，由 量守恒定

18、律得：mv0m Mv再由机械能守恒定律得：1 mv021 mMv2mgh222 立解得，上球上升的高度：h2Mv 022 mMg10 （ 20 分）如下 所示，光滑水平面MN左端 板 有一 射装置P，右端 N 与 于同一高度的水平 送 之 的距离可忽略， 送 水平部分NQ 的 度L=8m，皮 逆 送 以 v = 2m/s 的速度匀速 。MN 上放置两个 量都 m = 1 kg 的小物 A、 B，它 与 送 的 摩擦因数 = 0.4。开始 A、 B 静止， A、 B 一 pA、 B，并迅速移走 簧。取2簧，其 性 能 E = 16 J 。 解除 定， 开g=10m/s 。（1）求物 B 被 开

19、速度的大小；（2）求物 B 在 送 上向右滑行的最 距离及返回水平面MN 的速度vB；（ 3） A 与 P 相碰后静止。当物 B 返回水平面 MN后， A 被 P 出， A、 B 相碰后粘接在一起向右滑 ，要使 A、 B 接体恰好能到达 Q端，求 P 对 A 做的功。【答案】（ 1） vB4.0m / s （ 2） vB 2m / s （ 3） W162 J【解析】试 题 分 析 ： （ 1 ） （ 6 分 ） 解 除 锁 定 弹 开 AB 过 程 中 ， 系 统 机 械 能 守 恒 ：Ep1 mvA21 mvB2 2 分22 向右 正方向，由 量守恒mvBmvA0 2 分解得4.0/ 2 分

20、vBvAms（2）（ 6 分） B 滑上 送 做匀减速运 ，当速度减 零 ，滑 的距离最 。由 能定理得mgsM012 2 分2mvB解得 S MvB2 1 分22mg物 B 在 送 上速度减 零后，受 送 它的摩擦力，向左加速，若一直加速， 受力和位移相同 ，物 B 滑回水平面 MN 的速度 vB 4m / s ，高于 送 速度， 明B滑回 程先加速到与 送 共速，后以2m / s的速度做匀速直 运 。1 分物 B 滑回水平面 MN的速度 vB v2m / s 2 分（3）（ 8 分） 射装置将A 出后与 B 碰撞， 碰撞前A 的速度 vA ，碰撞后 A、 B 共同的速度 V，根据 量守恒定

21、律，mvAmvB2mV 2 分A、 B 恰好滑出平台 Q端，由能量关系有1 2mV 22mgL 2 分2 射装置 A 做功 W，12mvAW 2分 2由解得 W162 J 2 分考点：相 运 能定理 量守恒11 如 所示， A 有光滑曲面的固定 道， 道底端的切 方向是水平的， 量m140kg 的小 B 静止于 道右 ，其上表面与 道底端在同一水平面上，一个 量m2 20kg 的物体 C 以 2.0m / s 的初速度从 道 端滑下，冲上小 B 后 一段 与小 相 静止并一起运 。若 道 端与底端的高度差h 1.6m ，物体与小 板面 的 摩擦因数0.40 ，小 与水平面 的摩擦忽略不 ，取g

22、 10m / s2 ，求：（1）物体与小 保持相 静止 的速度v；（2）物体冲上小 后，与小 生相 滑 的 t ；（3）物体在小 上相 滑 的距离l 。【答案】（ 1） 2 m / s ；（ 2） 1 s ；（ 3） 3 m【解析】 分析：（ 1）下滑 程机械能守恒，有：1212mgh2mv1 02mv2，代入数据得：v26m / s ； 初速度方向 正方向，物体相 于小 板面滑 程 量守恒 ：mv2 （ mM ） v联立解得：mv22062 m / s 。vm2040M（2）对小车由动量定理有：mgtMv40 2Mv ，解得： t1 s 。mg0.4 20 10（3）设物体相对于小车板面滑动

23、的距离为L，由能量守恒有：1212mv22M m v2mgLm 2（ mM ） v代入数据解得： L3 m 。2v22m g考点：动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律【名师点睛】本题考查动量定恒、机械能守恒及功能关系，本题为多过程问题，要注意正确分析过程，明确各过程中应选用的物理规律。12 如图所示，一质量为m=1 5kg 的滑块从倾角为=37的斜面上自静止开始滑下，斜面末端水平（水平部分光滑，且与斜面平滑连接，滑块滑过斜面末端时无能量损失），滑块离开斜面后水平滑上与平台等高的小车已知斜面长s=10m，小车质量为M=3 5kg ，滑块与斜面及小车表面的动摩擦因数=0 35，小车与地面光滑且足

24、够长，取g=10m/s2求：（ 1）滑块滑到斜面末端时的速度（ 2）当滑块与小车相对静止时，滑块在车上滑行的距离【答案】（ 1） 8 m/s （ 2） 64m【解析】试题分析：（ 1）设滑块在斜面上的滑行加速度a，由牛顿第二定律，有mg（sin - cos） =ma2又： s= 1 at 22解得 t=2 5s到达斜面末端的速度大小v 0=at=8 m/s（2）小车与滑块达到共同速度时小车开始匀速运动，该过程中小车与滑块组成的系统在水平方向的动量守恒，则： mv0=（m+M） v代入数据得： v=2 4m/s滑块在小车上运动的过程中，系统减小的机械能转化为内能，得：1122代入数据得： L=6 4m考点：牛顿第二定律；动量守恒定律；能量守恒定律【名师点睛】此题考查动量守恒定律及功能关系的应用，属于多过程问题，需要分阶段求解；解题时需选择合适的物理规律，用牛顿定律结合运动公式，或者用动量守恒定律较简单，此题是中档题。