【物理】物理動量守恒定律練習(xí)題含答案

【物理】物理動量守恒定律練習(xí)題含答案一、高考物理精講專題動量守恒定律1.如圖所示，一輛質(zhì)量M二3kg的小車A靜止在光滑的水平面上，小車上有一質(zhì)量m二1kg的光滑小球B,將一輕質(zhì)彈簧壓縮并鎖定，此時彈簧的彈性勢能為Ef6J,小球與小車右壁距離為L二0.4m,解除鎖定，小球脫離彈簧后與小車右壁的油灰阻擋層碰撞并被粘住，求：小球脫離彈簧時的速度人?。辉谡麄€過程中，小車移動的距離。【答案】（1）3m/s（2）0.Im【解析】試題分析：（1）除鎖定后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)動能，根據(jù)動量守恒和能量守恒列出等式得mvi-Mv2=0E=-mv;+丄M訐卩2'2-代入數(shù)據(jù)解得：V1二3m/sVrFlm/s（2）根據(jù)動量守恒和各自位移關(guān)系得加玉=M土，X1+x：=Ltt代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:X1=-=Q.lm?4考點(diǎn)：動量守恒定律；能量守恒定律.2.2&如圖所示，質(zhì)量為ma=2kg的木塊A靜止在光滑水平面上。一質(zhì)量為mb=Ikg的木塊B以初速度vo=lOm/s沿水平方向向右運(yùn)動，與A碰撞后都向右運(yùn)動。木塊A與擋板碰撞后立即反彈（設(shè)木塊A與擋板碰撞過程無機(jī)械能損失）。后來木塊A與B發(fā)生二次碰撞，碰后A、B同向運(yùn)動，速度人小分別為lm/s.4m/so求：木塊A、B第二次碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能?！敬鸢浮?J【解析】試題分析：依題意，第二次碰撞后速度人的物體應(yīng)該在前，由此可知第二次碰后A、B速度方向都向左。第一次碰撞,規(guī)定向右為正向mBvo=mBVB+mAVA第二次碰撞，規(guī)定向左為正向mAvA-mBVB=mBvB^mAVA得到VA=4m/sVB=2m/s

AE=9J考點(diǎn)：動量守恒定律；能量守恒定律.視頻D人站在小車上和小車一起以速度V。沿光滑水平面向右運(yùn)動?地面上的人將一小球以速度V沿水平方向向左拋給車上的人，人接住后再將小球以同樣大小的速度V水平向右拋出，接和拋的過程中車上的人和車始終保持相對靜止.重復(fù)上述過程，當(dāng)車上的人將小球向右拋出n次后，人和車速度剛好變?yōu)?.已知人和車的總質(zhì)量為M,求小球的質(zhì)量【答案】m=一2nv【解析】試題分析：以人和小車、小球組成的系統(tǒng)為研究對彖，車上的人第一次將小球拋出，規(guī)定向右為正方向，由動量守恒定律：Mvo-mv=Mvi+mv如2w?vHr車上的人第二次將小球拋出，由動量守恒:Mvrmv=Mv2+mv2wv2/wv同理，車上的人第n次將小球拋出后，有vn=v0-/7-—M由題意Vn=0,得:〃匸空得:〃匸空2/7V考點(diǎn)：動量守恒定律如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上.某時刻小孩將冰塊以相對冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最人高度為h=”0.3”m(h小于斜面體的高度).已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m日30“kg,冰塊的質(zhì)量為m2="10Hkg,小孩與滑板始終無相對運(yùn)動?取重力加速度的大小m/s2.求斜面體的質(zhì)量;通過計算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩?【答案】(i)20kg(ii)不能

【解析】試題分析：①設(shè)斜面質(zhì)量為M,冰塊和斜面的系統(tǒng)，水平方向動量守恒：tn2v2=（m2+M）v系統(tǒng)機(jī)械能守恒：卑g/?+*（〃j+M”=解得：M=20kg②人推冰塊的過程：加必=加2冬,得叫=l〃?/s（向右）冰塊與斜面的系統(tǒng)：佗冬=〃屮;+Mi,-w.v；=-w.v；2+-Mv;2""2"-2解得：冬=—1〃7/$（向右）因|必|=叫，且冰塊處于小孩的后方，則冰塊不能追上小孩.考點(diǎn)：動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律.如圖，一質(zhì)量為M的物塊靜止在桌面邊緣，桌面離水平地面的高度為h.—質(zhì)量為m的子彈以水平速度“°射入物塊后，以水平速度內(nèi)/2射出.重力加速度為g.求：（1）此過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；（2）此后物塊落地點(diǎn)離桌面邊緣的水平距離.[IfJ\[IfJ\【答案】(1)AE=-3-—\mvl(2)5=【解析】【分析】【詳解】試題分析：（1）設(shè)子彈穿過物塊后物塊的速度為認(rèn)由動量守恒得mvo=m—^MV①2解得m2Mm2M系統(tǒng)的機(jī)械能損失為■1—m+-AT722■匹丿2■12③由②③式得誠④由②③式得誠④（2）設(shè)物塊下落到地面所需時河為r,落地點(diǎn)距桌面邊緣的水平距離為s,則必二￡才⑤s=Vt⑥由②⑤⑥得⑦考點(diǎn)：動量守恒定律；機(jī)械能守恒定律.點(diǎn)評：本題采用程序法按時間順序進(jìn)行分析處理，是動量守恒定律與平拋運(yùn)動簡單的綜合，比較容易.裝甲車和戰(zhàn)艦采用多層鋼板比采用同樣質(zhì)量的單層鋼板更能抵御穿甲彈的射擊.通過對一下簡化模型的計算可以粗略說明其原因.質(zhì)量為2m、厚度為2d的鋼板靜止在水平光滑桌面上.質(zhì)量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板，剛好能將鋼板射穿.現(xiàn)把鋼板分成厚度均為d、質(zhì)量均為m的相同兩塊，間隔一段距離水平放置，如圖所示.若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板，穿出后再射向第二塊鋼板，求子彈射入第二塊鋼板的深度?設(shè)子彈在鋼板中受到的阻力為恒力，且兩塊鋼板不會發(fā)生碰撞不計重力影*〃////〃〃〃〃〃〃〃〃〃扎響.mm響.mm7〃〃〃〃〃〃〃〃〃"〃/〃仇【答案】設(shè)子押初it度為％?射入斥度為2d的供板JH.■終■板和子押的共冋速度為以由動(2x??iwp.①解得/?￡%AilW中功絵損失為A￡?^u?cj-ixJmF2②分成兩塊洌板IL設(shè)子鼻穿過須一塊■板時兩壽的速度分別九5和VI.由功■守tawM€^?IWF|?■%助作釧板中受踽用力枷力.核A知板的動^失為學(xué)由“中恒得TOC\o"1-5"\h\z■卅■￡“{■￥?聯(lián)立①???式.且考喪卅刊仍倚大丁*?用q?g?乎用?設(shè)子鼻射入須二塊第板幷酚在其中點(diǎn)種豬的共同速度為乃.由動■守忸得2■匕■朋片⑥很失的動絵為A￡*?#?彳—2聯(lián)立①?S?⑦式紂af-|o*Y)x?閔為子弄左倒板中受到的用力為恫力.由⑧式可徇?財入期二農(nóng)■板的資皮=為【解析】設(shè)子彈初速度為V。，射入厚度為2d的鋼板后，由動量守恒得：mvo=(2m+m)V(2分)此過程中動能損失為：AEw=f-2d=—mvj——x3mV2(2分)22分成兩塊鋼板后，設(shè)子彈穿過第一塊鋼板時兩者的速度分別為V1和V1：mvi+mVi=mvo（2分）因?yàn)樽訌椩谏浯┑谝粔K鋼板的動能損失為（1分），6由能量守恒得：1.1,1.八、ymvr+ymVr=ymv0一AE辭（2分）乙乙乙且考慮到VI必須人于V1,解得：Vi=（*+f）Vo設(shè)子彈射入第二塊鋼板并留在其中后兩者的共同速度為V2，由動量守恒得：2mV2=mvi（1分）損失的動能為：血=丄mvf—丄x2mV：（2分）22-聯(lián)立解得：AE'=*（1+f）x￡mv；因?yàn)锳E'=fx（1分），可解得射入第二鋼板的深度x為：x二（2分）4子彈打木塊系統(tǒng)能屋損失完全轉(zhuǎn)化為了熱量，相互作用力乘以相對位移為產(chǎn)生的熱屋，以系統(tǒng)為研究對彖由能量守恒列式求解7.一個靜止的鈾核器U（原子質(zhì)量為232.0372U）放出一個a粒子（原子質(zhì)量為4.0026U）后衰變成社核芽Th（原子質(zhì)量為228.0287u）.（已知：原子質(zhì)量單位lu=1.67xl0_27kg,111相當(dāng)于931MeV）（1）寫出核衰變反應(yīng)方程；（2）算出該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能：（3）假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為社核和a粒子的動能，則社核獲得的動能冇多人？【答案】⑴盂U—MTh+；He（2）5.49MeV⑶0.095MeV【解析】【詳解】⑴gUT^Th十;He（2）質(zhì)量虧損Aw=加匕-fna-〃7口=0.0059u△E=Awc2=0.0059x931MeV=5.49MeV（3）系統(tǒng)動量守恒，牡核和a粒子的動量人小相等，即Ah=幾

PTh2叫PTh2叫^kTh+Eka='E4所以蝕核獲得的動能瓦Th=——-—X△￡=-XAE=0.095MeVma+/r?Th4+228如圖所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一豎直的墻.重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍，重物與木板間的動摩擦因數(shù)為口?使木板與重物以共同的速度V。向右運(yùn)動，某時刻木板與墻發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰撞后木板以原速率反彈.設(shè)木板足夠長，重物始終在木板上?重力加速度為g?求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時間.4v【答案】/=丄【解析】解：木板第一次與墻碰撞后，向左勻減速直線運(yùn)動，直到靜止，再反向向右勻加速直線運(yùn)動直到與重物有共同速度，再往后是勻速直線運(yùn)動，直到第二次撞墻.木板第一次與墻碰撞后，重物與木板相互作用直到有共同速度V,動量守恒，有：3木板在第一個過程中，用動量定理，有：mv-m(-3木板在第一個過程中，用動量定理，有：mv-m(-vo)=p2mgti木板在第二個過程中，勻速直線運(yùn)動，有：s=vt2木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時間口說2=牛+；；°-：：°4Vn答：木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時間為器【點(diǎn)評】本題是一道考查動量守恒和勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的過程復(fù)雜的好題，正確分析出運(yùn)動規(guī)律是關(guān)鍵?如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌的水平部分處于豎直向下的B=4T的勻磁場中，兩導(dǎo)軌間

距L=0.5m,導(dǎo)軌足夠長金屬棒a和b的質(zhì)量都為m=lkg,電阻Ra=Rb=l￡l.b棒靜止于軌道水平部分，現(xiàn)將a棒從h=80cm高處自靜止沿弧形軌道卞滑，通過C點(diǎn)進(jìn)入軌道的水平部分，已知兩棒在運(yùn)動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直，且兩棒始終不相碰?求a、b兩棒的最終速度人小以及整個過程中b棒中產(chǎn)生的焦耳熱（已知重力加速度g取10m/s2）【答案】2nVs2J【解析】d棒下滑至【答案】2nVs2J【解析】d棒下滑至C點(diǎn)時速度設(shè)為爍nigh=+-0解得v'o=4in/s；則由動能定理,有:（2分）（2分）此后的運(yùn)動過程中，“、b兩棒達(dá)到共速前，兩棒所受安培力始終等人反向，因此d、b兩棒組成的系統(tǒng)動量守恒，有：mv0=（/n+m）v（2分）解得a、b兩棒共同的最終速度為v-2111/s,此后兩棒一起做勻速直線運(yùn)動:由能量守恒定律可知，整個過程中回路產(chǎn)生的總的焦耳熱為：2=l/mr_|(2=l/mr_|(/Z7+Z77)V2則b棒中的焦耳熱a=|e聯(lián)立解得：0=2J（2分）（2分）（2分）如圖所示，質(zhì)量均為M=4kg的小車A、B,B車上用輕繩掛有質(zhì)量為m=2kg的小球C,與B車靜止在水平地面上，A車以vo=2m/s的速度在光滑水平面上向B車運(yùn)動，相碰后粘在一起（碰撞時間很短）?求:⑴碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能;⑵碰后小球C第一次回到最低點(diǎn)時的速度人小.【答案】(1)4J(2)1.6m/s【解析】【詳解】解：（1）設(shè)A、B車碰后共同速度為叫，由動量守恒得：My°=2Mi[系統(tǒng)損失的能量為：E損=-Mv^-lx2Mv；=4J2（2）設(shè)小球C再次回到最低點(diǎn)時A、B車速為叫，小球C速度為兒，對A、B、C系統(tǒng)由水平方向動量守恒得：2Mvx=2Mi?+〃“3由能量守恒得:解得：v3=1.6in/s（20分）如下圖所示，光滑水平面MN左端擋板處有一彈射裝置P,右端N與處于同一高度的水平傳送帶之間的距離可忽略，傳送帶水平部分NQ的長度L二8m,皮帶輪逆時針轉(zhuǎn)動帶動傳送帶以v二2m/s的速度勻速轉(zhuǎn)動。MN上放置兩個質(zhì)量都為m二1的小物塊A、B,它們與傳送帶間的動摩擦因數(shù)U=0.4。開始時A、B靜止，A、B間壓縮一輕質(zhì)彈簧，其彈性勢能阮二16J?，F(xiàn)解除鎖定，彈開A、B,并迅速移走彈簧。取g=10m/s\（1）求物塊B被彈開時速度的大??；（2）求物塊B在傳送帶上向右滑行的最遠(yuǎn)距離及返回水平面MN時的速度vj:（3）A與P相碰后靜止。當(dāng)物塊B返回水平面MN后，A被P彈出，A、B相碰后粘接在一起向右滑動，要使A、B連接體恰好能到達(dá)Q端，求P對A做的功。【答案】（1）=4.07/7/5（2）（3）W=162J【解析】試題分析：（1）（6分）解除鎖定彈開AB過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒：TOC\o"1-5"\h\zED=-加v：+-〃聽2分p2R2匕設(shè)向右為正方向，由動量守恒mvB-mvA=02分解得vB=vA=4.0m/s①2分（2）（6分）B滑上傳送帶做勻減速運(yùn)動，當(dāng)速度減為零時，滑動的距離最遠(yuǎn)。由動能定理得-“"g%=0-丄〃庇2分2解得S/丄匚=2加……1分②2〃g物塊B在傳送帶上速度減為零后，受傳送帶給它的摩擦力，向左加速，若一直加速，則受力和位移相同時，物塊B滑回水平面MN時的速度vH'=4m/s,高于傳送帶速度，說明B滑回過程先加速到與傳送帶共速，后以2/H/5的速度做勻速直線運(yùn)動?！?分TOC\o"1-5"\h\z物塊B滑回水平面MN的速度'=v=2/77/52分（3）（8分）彈射裝置將A彈出后與B碰撞，設(shè)碰撞前A的速度為V；,碰撞后A、B共同的速度為V,根據(jù)動量守恒定律,-=2mV2分A、B恰好滑出平臺Q端，由能量關(guān)系有丄x2〃W=“?2〃?g厶……2分⑤2設(shè)彈射裝置對A做功為W,W=-mv2……2分⑥2由④?⑥解得W=162J……2分考點(diǎn)：相對運(yùn)動動能定理動量守恒如圖所示，粗細(xì)均勻的圓木棒A卞端離地面高H,上端套著一個細(xì)環(huán)B.A和B的質(zhì)量均為m,A和B間的滑動摩擦力為f,且f<mg.用手控制A和B使它們從靜止開始自由下落.當(dāng)A與地面碰撞后，A以碰撞地面時的速度人小豎直向上運(yùn)動，與地面發(fā)生碰撞時間極短，空氣阻力不計，運(yùn)動過程中A始終呈豎直狀態(tài).求：若A再次著地前B不脫離A,A的長度應(yīng)滿足什么條件？3『AH要使環(huán)不碰地面，則要求木棒長度不小于X,即HSm2g2H解得：(mg+Q考點(diǎn)：考查了牛頓第二定律與運(yùn)動學(xué)公式的綜合應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】連接牛頓第二定律與運(yùn)動學(xué)公式的紐帶就是加速度，所以在做這一類問題時，特別又是多過程問題時，先弄清楚每個過程