2023年高三物理二輪練習(xí)11 三大力場(chǎng)中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

2023年高三物理二輪身頻考點(diǎn)沖刺突破

專(zhuān)題11三大力場(chǎng)中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

專(zhuān)練目標(biāo)______________________________專(zhuān)練內(nèi)容______________________________

目標(biāo)1高考真題(IT—5T)

目標(biāo)2重力場(chǎng)中碰撞類(lèi)問(wèn)題中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用(5T-10T)

目標(biāo)3重力場(chǎng)中類(lèi)碰撞類(lèi)問(wèn)題中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用(11T-15T)

目標(biāo)4電場(chǎng)中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用(16T—20T)

目標(biāo)5磁場(chǎng)中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用(21T—25T)

【典例專(zhuān)練】

一、高考真題

1.質(zhì)量為叫和鈾的兩個(gè)物體在光滑水平面上正碰，其位置坐標(biāo)X隨時(shí)間f變化的圖像如圖所示。下列說(shuō)法

正確的是()

A.碰撞前嗎的速率大于叫的速率B.碰撞后牲的速率大于町的速率

C.碰撞后性的動(dòng)量大于網(wǎng)的動(dòng)量D.碰撞后啊的動(dòng)能小于明的動(dòng)能

2.如圖(〃)，質(zhì)量分別為見(jiàn)j、加8的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，外力廠作用在A上，系統(tǒng)

靜止在光滑水平面上(B靠墻面)，此時(shí)彈簧形變量為X。撤去外力并開(kāi)始計(jì)時(shí)，A、B兩物體運(yùn)動(dòng)的a-f圖

像如圖(?)所示，Sl表示O至1乜時(shí)間內(nèi)A的aT圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小，S2、邑分別表示4到G時(shí)間

內(nèi)A、B的。一圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小。A在4時(shí)刻的速度為%。下列說(shuō)法正確的是()

圖(a)圖(A)

A.。到4時(shí)間內(nèi)，墻對(duì)B的沖量等于雙iv°

B.mA>∣∏B

C.B運(yùn)動(dòng)后，彈簧的最大形變量等于X

D.Sl-S2=Sj

3.利用云室可以知道帶電粒子的性質(zhì)，如圖所示，云室中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量

為陽(yáng)、速度為V的電中性粒子在/點(diǎn)分裂成帶等量異號(hào)電荷的粒子α和4a、6在磁場(chǎng)中的徑跡是兩條相

切的圓弧，相同時(shí)間內(nèi)的徑跡長(zhǎng)度之比/“4=3:1,半徑之比乙：〃=6:1,不計(jì)重力及粒子間的相互作用力,

求：

(1)粒子°、6的質(zhì)量之比加,

(2)粒子〃的動(dòng)量大小Pi

4.如圖所示，在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量機(jī)的物塊”靜置于懸點(diǎn)。正下方的/點(diǎn)，以速度V逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送

帶MN與直軌道/8、CD、FG處于同一水平面上，AB、MN、CZ)的長(zhǎng)度均為/。圓弧形細(xì)管道Z)E半徑為R,

加?在豎直直徑上，E點(diǎn)高度為“。開(kāi)始時(shí)，與物塊“相同的物塊6懸掛于。點(diǎn)，并向左拉開(kāi)一定的高度人

由靜止下擺,細(xì)線始終張緊,擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與a發(fā)生彈性正碰。已知加=2g,/=Im,火=0.4m,H=0.2m,

v=2nVs,物塊與8之間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.5,軌道48和管道。E均光滑，物塊ɑ落到FG時(shí)不反

彈且靜止。忽略〃、8和N、C之間的空隙，CD與。E平滑連接，物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，取g=10m∕s2.

(1)若∕z=1.25m,求a、b碰撞后瞬時(shí)物塊α的速度%的大?。?/p>

(2)物塊。在。E最高點(diǎn)時(shí)，求管道對(duì)物塊的作用力入與/1間滿足的關(guān)系；

(3)若物塊6釋放高度0.9m</?<1.65m,求物塊。最終靜止的位置X值的范圍(以4點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平

向右為正，建立X軸)。

5.如圖（a）,一質(zhì)量為"?的物塊A與輕質(zhì)彈簧連接，靜止在光滑水平面上：物塊8向力運(yùn)動(dòng)，/=0時(shí)與

彈簧接觸，至打=2"時(shí)與彈簧分離，第一次碰撞結(jié)束，A、B的VT圖像如圖（b）所示。已知從f=0到f=%

時(shí)間內(nèi)，物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為0?36%f0°A、B分離后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，與一直在水平面上運(yùn)動(dòng)

的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同。斜面傾角為6（sine=0.6）,與水平面光

滑連接。碰撞過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。求

（1）第一次碰撞過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能的最大值;

（2）第一次碰撞過(guò)程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

二、重力場(chǎng)中碰撞類(lèi)問(wèn)題中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

6.如圖所示，兩質(zhì)量分別為〃”和機(jī)2的彈性小球A、B疊放在一起，從高度為人處自由落下，萬(wàn)遠(yuǎn)大于兩小

球半徑，落地瞬間，B先與地面碰撞，后與A碰撞，所有的碰撞都是彈性碰撞，且都發(fā)生在豎直方向、碰撞

時(shí)間均可忽略不計(jì)。已知wυ=4"i∕,則A反彈后能達(dá)到的高度大約為（）

h

A.2.2hB.3hC.4AD.4.8〃

7.如圖所示"牛頓擺"裝置，5個(gè)完全相同的小鋼球用輕繩懸掛在水平支架上，5根輕繩互相平行，5個(gè)鋼

球彼此緊密排列，球心等高.用1、2、3、4、5分別標(biāo)記5個(gè)小鋼球.當(dāng)把小球1向左拉起一定高度，如

圖甲所示，然后由靜止釋放，在極短時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)小球間的相互碰撞，可觀察到球5向右擺起，且達(dá)到的最

大高度與球1的釋放高度相同，如圖乙所示.關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，5個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動(dòng)量守恒

B.上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，5個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，動(dòng)量不守恒

C.如果同時(shí)向左拉起小球1、2、3到相同高度（如圖丙所示），同時(shí)由靜止釋放，經(jīng)碰撞后，小球4、5一

起向右擺起，且上升的最大高度高于小球1、2、3的釋放高度

D.如果同時(shí)向左拉起小球1、2、3到相同高度（如圖丙所示），同時(shí)由靜止釋放，經(jīng)碰撞后，小球3、4、5

一起向右擺起，且上升的最大高度與小球1、2、3的釋放高度相同

8.如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑水平直軌道48與光滑圓弧軌道BC平滑連接，B為圓弧軌道的最低點(diǎn)。一質(zhì)量

為Ikg的小球a從直軌道上的A點(diǎn)以大小為4m∕s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后小球a與靜止在B點(diǎn)的小

球b發(fā)生彈性正碰，碰撞后小球b沿圓弧軌道上升的最大高度為0.2m（未脫離軌道）。取重力加速度大小

g=10m∕s2,兩球均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是（）

C

AB

A.碰撞后瞬間，小球b的速度大小為lm∕sB.碰撞后瞬間，小球a的速度大小為3m∕s

C.小球b的質(zhì)量為3kgD.兩球會(huì)發(fā)生第二次碰撞

9.如圖所示，A、B、C三個(gè)半徑相同的小球穿在兩根平行且光滑的足夠長(zhǎng)的桿上，三個(gè)球的質(zhì)量分別為物=3

三個(gè)小球的初狀態(tài)均靜止，、兩球之間連著一根輕質(zhì)彈簧，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。

kg,"B=2kg,mc=lkg,BC

現(xiàn)給A一個(gè)向左的初速度v°=10m∕s,A、B碰后A球的速度依然向左，大小為2m∕s,下列說(shuō)法正確的是

)

%

B

C

A.球A和B的碰撞是彈性碰撞

B.球A和B碰撞后，球B的最小速度可為0

C.球A和B碰撞后，彈簧的最大彈性勢(shì)能可以達(dá)到72J

D.球A和B碰撞后，球B速度最小時(shí)球C的速度可能為16m/s

10.如圖甲，物塊A、B的質(zhì)量分別是機(jī)產(chǎn)4.0kg和=3.0kg,兩物塊之間用輕彈簧拴接，放在光滑的水平

地面上，物塊B右側(cè)與豎直墻壁相接觸；另有一物塊C從Z=O時(shí)，以一定速度向右運(yùn)動(dòng)。在∕=4s時(shí)與物塊A

相碰，并立即與A粘在一起不再分開(kāi)，物塊C的VY圖象如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）

O

v,

ΓC-∣∣X∣vwvwvfB'^

77777777777777777777777777/

甲乙

A.墻壁對(duì)物塊B的彈力在4~12s的時(shí)間內(nèi)對(duì)B的沖量/的大小為12N?s

B.物塊C的質(zhì)量為2kg

C.B離開(kāi)墻后的過(guò)程中，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能為8J

D.B離開(kāi)墻后的過(guò)程中，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能為4J

三、重力場(chǎng)中類(lèi)碰撞類(lèi)問(wèn)題中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

11.如圖所示，一質(zhì)量為的小車(chē)靜止在光滑水平地面上，其左端P點(diǎn)與平臺(tái)平滑連接。小車(chē)上表面尸。是

以。為圓心、半徑為R的四分之一圓弧軌道.質(zhì)量為加的光滑小球，以%=2質(zhì)■的速度由水平臺(tái)面滑上小

車(chē)。已知豎直，水平，水平臺(tái)面高人=勺，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為。則（

OPg)

A.小車(chē)能獲得的最大速度為上叵

3

B.小球在。點(diǎn)的速度大小為也皿

3

C.小球在。點(diǎn)速度方向與水平方向夾角的正切值為好

3

D?小球落地時(shí)的速度大小為J遨

3

12.質(zhì)量為M的均勻木塊靜止在光滑的水平面上，木塊左右兩側(cè)各有一位拿著完全相同的步槍和子彈的射

擊選手。如圖所示，子彈質(zhì)量為機(jī)，首先左側(cè)的射擊選手開(kāi)槍?zhuān)訌椝缴淙肽緣K的深度為4,子彈和木

塊相對(duì)靜止后右側(cè)的射擊選手開(kāi)槍?zhuān)訌椝缴淙肽緣K的深度為設(shè)子彈均未射穿木塊，且兩子彈與木

塊之間的作用力大小相等。當(dāng)兩顆子彈均相對(duì)木塊靜止時(shí)，兩子彈射入的深度之比，=*,則W■為（）

?2M

M

13.如圖所示，木板A和半徑為0.2m的光滑圓弧槽8靜置在光滑水平面上，A和B接觸但不粘連，質(zhì)量均

為0.5kg,A右端與B相切?，F(xiàn)有一質(zhì)量為L(zhǎng)Okg的小滑塊C以6m∕s的水平初速度從左端滑上A,當(dāng)C運(yùn)動(dòng)

到A的右端時(shí)其速度大小為4.0m∕s.已知A、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度g取IOm/s?。在從滑塊

C滑上木板A開(kāi)始的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

B.木板A的長(zhǎng)度為1.6m

H

C.B的最大速度為一tn/s

3

D.滑塊C從下端離開(kāi)B時(shí)其速度方向向左

14.如圖甲所示，一輕質(zhì)彈簧的兩端分別與質(zhì)量是加/=2kg、加2=3kg的A、B兩物塊相連，它們靜止在光滑

水平面上?，F(xiàn)給物塊A一個(gè)水平向右的初速度vo=2m∕s并從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，兩物塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)

律如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.匕時(shí)刻彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)

B.盯大小為0.4m∕s

C.也大小為0.8m∕s

D.彈簧的最大彈性勢(shì)能為2.4J

15.足夠大的光滑水平面上，一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩一端連接著質(zhì)量為叫=Lokg的物塊A,另一端連接質(zhì)量

為丐=LOkg的木板B,繩子開(kāi)始是松弛的。質(zhì)量為∕=l?°kg的物塊C放在長(zhǎng)木板B的右端，C與木板B間

的滑動(dòng)摩擦力的大小等于最大靜摩擦力大小?，F(xiàn)在給物塊C水平向左的瞬時(shí)初速度％=2.0m∕s,物塊C立

即在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)。已知繩子繃緊前，B、C已經(jīng)達(dá)到共同速度；繩子繃緊后，A、B總是具有相同的速

度；物塊C始終未從長(zhǎng)木板B上滑落.下列說(shuō)法正確的是（）

A.繩子繃緊前，B、C達(dá)到的共同速度大小為1.0m∕s

B.繩子剛繃緊后的瞬間，A、B的速度大小均為1.0m∕s

C.繩子剛繃緊后的瞬間，A、B的速度大小均為0.5m∕s

D.最終A、B、C三者將以大小為：m/s的共同速度一直運(yùn)動(dòng)下去

四、電場(chǎng)中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

16.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，A、B兩個(gè)小球質(zhì)量分別為2〃?和w,兩球均帶正電，某時(shí)刻A有指

向B的初速度V。，B的速度為0,之后兩球在運(yùn)動(dòng)中始終未相碰，當(dāng)兩球從此刻開(kāi)始到相距最近的過(guò)程中,

下列說(shuō)法正確的是（）

2

A.兩球系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒B.兩球系統(tǒng)電勢(shì)能增加了竺!L

6

D.電場(chǎng)力對(duì)B球做的功為如

C.電場(chǎng)力對(duì)A球做的功為機(jī)片

3

17.如圖所示，電容器固定在一個(gè)絕緣座上，絕緣座放在光滑水平面上。平行板電容器板間距離為d,右極

板有一個(gè)小孔，有一長(zhǎng)為手的絕緣桿穿過(guò)小孔，左端固定在左極板上，電容器兩極板連同底座、絕緣桿總

質(zhì)量為M，有一質(zhì)量為〃八帶電荷量為+g的環(huán)套在桿上，環(huán)以某一初速度如從桿右端對(duì)準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動(dòng)

（〃=3"）。假設(shè)帶電環(huán)不影響電容器板間電場(chǎng)的分布，兩極板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電容器外部電場(chǎng)和接

觸面的摩擦均忽略不計(jì)。若帶電環(huán)進(jìn)入電容器后距左板最小距離為g,則（）

A.帶電環(huán)與左極板間相距最近時(shí)的速度為用

B.帶電環(huán)從右極板小孔離開(kāi)電場(chǎng)的速度為-W

c.極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為駕

D.極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為普

2qd

18.如圖所示，光滑絕緣的水平面上方空間內(nèi)存在足夠大、方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。水

平面上小物塊A、B質(zhì)量均為根、相距為3其中A帶正電，電荷量為q,B不帶電，某時(shí)刻同時(shí)由靜止釋

放A、B,此后A與B之間的碰撞均為彈性正碰，且碰撞過(guò)程中無(wú)電荷轉(zhuǎn)移，碰撞時(shí)間忽略不計(jì)。求：

（1）第1次碰撞后B的速度；

（2）第2次碰撞與第3次碰撞之間的時(shí)間間隔：

（3）第〃次碰撞到第”+1次碰撞過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)A球做的功。

E

19.如圖所示，光滑水平絕緣軌道和光滑豎直半圓形絕緣軌道在C處平滑連接，豎直直徑CO長(zhǎng)為2R,質(zhì)

量為3機(jī)的不帶電物塊Z＞靜止在C處，整個(gè)裝置處于水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E?，F(xiàn)將一質(zhì)量為

m、電荷量大小為塔的帶負(fù)電物塊ɑ在水平軌道的某點(diǎn)由靜止釋放，兩物塊發(fā)生彈性碰撞后6恰能通過(guò)。

E

點(diǎn)。物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，且只發(fā)生一次碰撞，碰撞時(shí)間極短，整個(gè)過(guò)程中物塊α的電荷量保持不變，重力

加速度為g。

(1)求碰撞后瞬間物塊6的速度大??；

(2)求物塊α的釋放點(diǎn)到C的距離；

(3)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明物塊。也能通過(guò)。點(diǎn)，并求。的落點(diǎn)到C的距離。

C

20.如圖所示，固定斜面足夠長(zhǎng)，傾角。=37。。長(zhǎng)∕=2m的絕緣木板8置于斜面底端，帶電量g=+L4χlOY

的小物塊A位于木板B的最下端?？臻g有沿斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E=LOx10'N/C。同時(shí)將A、B由靜止

釋放。已知A、B質(zhì)量均為m=lkg,A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)〃尸0.5,B與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)〃2=0.125,不計(jì)空氣阻

力。運(yùn)動(dòng)中,物塊A與B上端大小不計(jì)的擋板碰撞時(shí)間極短且為彈性碰撞。取重力加速度g=10m∕s2,sin37o=0.6,

cos37°=0.8o求：

(I)A、B第一次碰撞后瞬間分別的速度大小；

(2)A、B第一次碰撞到第二次碰撞的時(shí)間間隔：

(3)經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間，全過(guò)程在AB接觸面上產(chǎn)生的總熱量。

五、磁場(chǎng)中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用

21.如圖所示，兩光滑平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為d,放置在水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面

垂直，兩質(zhì)量都為小、電阻都為r的導(dǎo)體棒乙、右垂直放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，兩棒兩導(dǎo)體棒距

離足夠遠(yuǎn)，乙靜止，4以初速度均向右運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，忽略感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，則()

L?Ll

××

×××

A.導(dǎo)體棒4的最終速度為％

/MV/*

C.通過(guò)導(dǎo)體棒橫截面的電量為警D.兩導(dǎo)體棒的初始距離最小為答

22.如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為小導(dǎo)軌上面橫放

著兩根導(dǎo)體棒而、cd,與導(dǎo)軌一起構(gòu)成閉合回路。兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為小，長(zhǎng)度均為L(zhǎng)電阻均為汽,

其余部分的電阻不計(jì)。在整個(gè)導(dǎo)軌所在的平面內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。開(kāi)

始時(shí)，兩導(dǎo)體棒均在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，某時(shí)刻給導(dǎo)體棒仍以水平向右的初速度%,則（）

導(dǎo)體棒ab剛獲得速度時(shí)受到的安培力大小為

A.V0Oa

R

B.導(dǎo)體棒必、Cd速度會(huì)減為0

C.兩導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為:〃

D.當(dāng)導(dǎo)體棒M的速度變?yōu)?%時(shí)，導(dǎo)體棒）的加速度大小為今務(wù)

23.如圖所示，傾角為6=37。的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，兩導(dǎo)體棒M、"垂直于導(dǎo)軌放置,

空間存在垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,現(xiàn)給導(dǎo)體棒成沿導(dǎo)軌平面向下的初速度Vo

使其沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)，已知兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m,電阻相等，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃=0.75,

導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，sin37o=0.6,cos370=0.8,從油開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到兩棒相對(duì)靜止的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩導(dǎo)體棒

始終與導(dǎo)軌保持良好的接觸，下列說(shuō)法正確的是（）

B

b

A.導(dǎo)體棒cd中產(chǎn)生的焦耳熱為:"7"2

B.導(dǎo)體棒cd中產(chǎn)生的焦耳熱為:m?√

o

C.當(dāng)導(dǎo)體棒Cd的速度為!Vo時(shí)，導(dǎo)體棒Qb的速度為IMO

42

31

D.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為T(mén)yO時(shí).，導(dǎo)體棒Cd的速度為:Vo

24.如圖所示，一質(zhì)量為加的足夠長(zhǎng)U形光滑金屬框也〃置于水平絕緣平臺(tái)上，兒邊長(zhǎng)為￡,不計(jì)金屬框

電阻。一長(zhǎng)為￡的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，導(dǎo)體棒的阻值為K、質(zhì)量為2〃?。裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為3、

方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)給