预测09 动量定理与碰撞问题 -【临门一脚】2021年高考物理三轮冲刺过关(新高考专用)

2021年高考物理【临门一脚】（新高考专用） 预测09 动量定理与碰撞问题 概率预测 ☆☆☆☆☆ 题型预测 选择题☆☆☆☆ 计算题☆☆☆☆ 考向预测 对动量及动量守恒的考查多为简单的选择题；而动量和能量的综合性问题则以计算题形式命题，难度较大，常与曲线运动，带电粒子在电磁场中运动和导体棒切割磁感线相联系。 1、动量定理和动量守恒定律 （1）恒力的冲量可应用I＝Ft直接求解，变力的冲量优先考虑应用动量定理求解，合外力的冲量可利用I＝F合·t或I合＝Δp求解。 （2）动量守恒表达式： m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2或p＝p′或Δp＝0。 （3）“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度满足： v1＝eq \f(m1－m2,m1＋m2)v0 v2＝eq \f(2m1,m1＋m2)v0。 2、动力学、动量和能量观点的综合应用 动量与能量的综合问题，常取材“滑块—滑板”模型、“传送带”模型、“弹簧—物块”模型等，设置多个情景、多个过程，考查力学三大观点的综合应用。要成功解答此类“情景、过程综合”的考题，就要善于在把握物理过程渐变规律的同时，洞察过程的临界情景，结合题给条件(往往是不确定条件)，进行求解(注意结合实际情况分类讨论)。 3、常见的三个经典模型 （1）人船模型 （2）“滑块—弹簧”碰撞模型 （3）“子弹打木块”模型 1、碰撞的基本规律 2、可熟记一些公式和结论 (1)“一动一静”模型中，两物体发生弹性正碰后的速度满足： v1＝v0。 v0、v2＝ (2)结论：当两球质量相等时，两球碰撞后交换速度；当m1≫m2，且v20＝0时，碰后质量大的速率不变，质量小的速率为2v0。当m1≪m2，且v20＝0时，碰后质量小的球原速率反弹。 3、碰撞问题的两点注意 (1)判断两物体碰撞瞬间的情况：当两物体相碰时，首先要判断碰撞时间是否极短、碰撞时的相互作用力(内力)是否远远大于外力。 (2)根据两物体碰撞时遵循的物理规律，列出相对应的物理方程： ①如果物体间发生的是弹性碰撞，则一般是列出动量守恒方程和机械能守恒方程进行求解，如例题中的碰撞过程为弹性碰撞； ②如果物体间发生的是非弹性碰撞，则一般应用动量守恒定律和能量守恒定律(功能关系)进行求解。 4、解答动量和能量问题应注意的几点 (1)弄清有几个物体参与运动，并划分清楚物体的运动过程。 (2)进行正确的受力分析，明确各过程的运动特点。 (3)光滑的平面或曲面，还有不计阻力的抛体运动，机械能一定守恒；碰撞过程、子弹打击木块、不受其他外力作用的两物体相互作用问题，一般考虑用动量守恒定律分析。 (4)如包含摩擦生热问题，则考虑用能量守恒定律分析。 1．（2020·海南高考真题）(多选)如图，足够长的间距 的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，导轨间存在一个宽度 的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 ，方向如图所示．一根质量 ，阻值 的金属棒a以初速度 从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量 ，阻值 的原来静置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则（ ） A．金属棒a第一次穿过磁场时做匀减速直线运动 B．金属棒a第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流 C．金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒b上产生的焦耳热为 D．金属棒a最终停在距磁场左边界 处 【答案】 BD 【解析】 A．金属棒a第一次穿过磁场时受到安培力的作用，做减速运动，由于速度减小，感应电流减小，安培力减小，加速度减小，故金属棒a做加速度减小的减速直线运动，故A错误； B．根据右手定则可知，金属棒a第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流，故B正确； C．电路中产生的平均电动势为 平均电流为 金属棒a受到的安培力为 规定向右为正方向，对金属棒a，根据动量定理得 解得对金属棒第一次离开磁场时速度 金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的总热量等于金属棒a机械能的减少量，即 联立并带入数据得 由于两棒电阻相同，两棒产生的焦耳热相同，则金属棒b上产生的焦耳热 故C错误； D．规定向右为正方向，两金属棒碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒得 联立并带入数据解得金属棒a反弹的速度为 设金属棒a最终停在距磁场左边界 处，则从反弹进入磁场到停下来的过程，电路中产生的平均电动势为 平均电流为 金属棒a受到的安培力为 规定向右为正方向，对金属棒a，根据动量定理得 联立并带入数据解得 故D正确。 故选BD。 2．（2020·山东高考真题）如图所示，一倾角为 的固定斜面的底端安装一弹性挡板，P、Q两物块的质量分别为m和4m，Q静止于斜面上A处。某时刻，P以沿斜面向上的速度v0与Q发生弹性碰撞。Q与斜面间的动摩擦因数等于 ，设最大静摩擦力等