专题九动量守恒定律-【创新教程】2020-2024五年高考真题物理分类特训

2024-07-05
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资源信息

学段 高中
学科 物理
教材版本 -
年级 高三
章节 -
类型 题集
知识点 -
使用场景 高考复习
学年 2024-2025
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 2.15 MB
发布时间 2024-07-05
更新时间 2024-07-05
作者 山东鼎鑫书业有限公司
品牌系列 创新教程·高考真题分类特训
审核时间 2024-07-05
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来源 学科网

内容正文:

        专题九 动量守恒定律 考点1 动量定理的理解及应用 ◆动量 1.(2024􀅰黑吉辽卷,1)2024年5月3日长征 五号遥八运载火箭托举嫦娥六号探测器进 入地月转移轨道,火箭升空过程中,以下描 述的物理量属于矢量的是 (  ) A.质量 B.速率 C.动量 D.动能 2.(2022􀅰 湖 南 卷,4,4 分)1932年,查德威克 用未知射线轰击氢核, 发现这种射线是由质量与质子大致相等的 中性粒子(即中子)组成.如图,中子以速度 v0 分别碰撞静止的氢核和氮核,碰撞后氢 核和氮核的速度分别为v1 和v2.设碰撞为 弹性正碰,不考虑相对论效应.下列说法正 确的是 (  ) A.碰撞后氮核的动量比氢核的小 B.碰撞后氮核的动能比氢核的小 C.v2 大于v1 D.v2 大于v0 3.(2022􀅰湖南卷,7,5 分)神舟十三号返回 舱进入大气层一段 时间后,逐一打开引 导伞、减速伞、主伞, 最后启动反冲装置,实现软着陆.某兴趣小组 研究了减速伞打开后返回舱的运动情况,将其 运动简化为竖直方向的直线运动,其v-t图像 如图所示.设该过程中,重力加速度不变,返回 舱质量不变,下列说法正确的是 (  ) A.在0~t1 时间内,返回舱重力的功率随时 间减小 B.在0~t1 时间内,返回舱的加速度不变 C.在t1~t2 时间内,返回舱的动量随时间 减小 D.在t2~t3 时间内,返回舱的机械能不变 4.(2021􀅰湖南卷,2,4分)物体的运动状态可用 位置x和动量p描述,称为相,对应p-x图像 中的一个点.物体运动状态的变化可用p-x 图像中的一条曲线来描述,称为相轨迹.假如 一质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速 直线运动,则对应的相轨迹可能是 (  ) 5.(2021􀅰北京卷,10,3分)如 图所示,圆盘在水平面内以角 速度ω绕中心轴匀速转动,圆 盘上距轴r处的P 点有一质 量为m的小物体随圆盘一起转动.某时刻圆盘 突然停止转动,小物体由P点滑至圆盘上的某 点停止.下列说法正确的是 (  ) A.圆盘停止转动前,小物体所受摩擦力的 方向沿运动轨迹切线方向 B.圆盘停止转动前,小物体运动一圈所受 摩擦力的冲量大小为2mωr C.圆盘停止转动后,小物体沿圆盘半径方 向运动 D.圆盘停止转动后,小物体整个滑动过程 所受摩擦力的冲量大小为mωr 6.(2020􀅰全国Ⅰ卷,14,6分)行驶中的汽车 如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹 出并瞬间充满气体.若碰撞后汽车的速度在 很短时间内减小为零,关于安全气囊在此过 程中的作用,下列说法正确的是 (  ) A.增加了司机单位面积的受力大小 B.减少了碰撞前后司机动量的变化量 C.将司机的动能全部转换成汽车的动能 D.延长了司机的受力时间并增大了司机的 受力面积 ◆动量定理 7.(2024􀅰全国甲卷,20)蹦床运动中,体重为 60kg的运动员在t=0时刚好落到蹦床上, 对蹦床作用力大小F 与时间t的关系如图 所示.假设运动过程中运动员身体始终保持 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 07 最新真题分类特训􀅰物理 竖直,在其不与蹦床接触时蹦床水平.忽略 空气阻力,重力加速度大小取10m/s2.下列 说法正确的是 (  ) A.t=0.15s时,运动员的重力势能最大 B.t=0.30s时,运动员的速度大小为10m/s C.t=1.00s时,运动员恰好运动到最大高 度处 D.运动员每次与蹦床接触到离开过程中对 蹦床的平均作用力大小为4600N 8.(2023􀅰广东卷,10)某同 学受电动窗帘的启发,设 计了如图所示的简化模型.多个质量均为 1kg的滑块可在水平滑轨上滑动,忽略阻 力.开窗帘过程中,电机对滑块1施加一个 水平向右的恒力F,推动滑块1以0.40m/s 的速度与静止的滑块2碰撞,碰撞时间为 0.04s,碰撞结束后瞬间两滑块的共同速度 为0.22m/s.关于两滑块的碰撞过程,下列 说法正确的有 (  ) A.该过程动量守恒 B.滑块1受到合外力的冲量大小为0.18N􀅰s C.滑块2受到合外力的冲量大小为0.40N􀅰s D.滑块2受到滑块1的平均作用力大小为 5.5N 9.(2021􀅰湖南卷,8,5分)如图(a),质量分别 为mA、mB 的A、B 两物体用轻弹簧连接构 成一个系统,外力F作用在A 上,系统静止 在光滑水平面上(B 靠墙面),此时弹簧形变 量为x.撤去外力并开始计时,A、B 两物体 运动的a-t图像如图(b)所示,S1 表示0到 t1 时间内A 的a-t图线与坐标轴所围图形 的面积大小,S2、S3 分别表示t1 到t2 时间内 A、B 的a-t图线与坐标轴所围图形的面积 大小.A 在t1 时刻的速度为v0.下列说法正 确的是 (  ) A.0到t1 时间内,墙对B 的冲量等于mAv0 B.mA>mB C.B 运动后,弹簧的最大形变量等于x D.S1-S2=S3 10.(2021􀅰山东卷,16,9 分)海鸥捕到外壳坚 硬的鸟蛤(贝类动物) 后,有时会飞到空中 将它丢下,利用地面 的冲击打碎硬壳.一只海鸥叼着质量m= 0.1kg的鸟蛤,在 H=20m 的高度、以v0 =15m/s的水平速度飞行时,松开嘴巴让 鸟蛤落到水平地面上.取重力加速度g= 10m/s2,忽略空气阻力. (1)若鸟蛤与地面的碰撞时间 Δt=0.005 s,弹起速度可忽略,求碰撞过程中鸟蛤受 到的平均作用力的大小F;(碰撞过程中不 计重力) (2)在海鸥飞行方向正下方的地面上,有一 与地面平齐、长度L=6m 的岩石,以岩石 左端为坐标原点,建立如图所示坐标系.若 海鸥水平飞行的高度仍为20m,速度大小 在15m/s~17m/s之间,为保证鸟蛤一定 能落到岩石上,求释放鸟蛤位置的x坐标 范围. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 17 专题九 动量守恒定律 考点2 动量守恒定律的条件及应用 1.(2021􀅰全国乙卷,14,6分)如 图,光滑水平地面上有一小车, 一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与 滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦. 用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑 块在车厢底板上有相对滑动.在以地面为参考 系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、 弹簧和滑块组成的系统 (  ) A.动量守恒,机械能守恒 B.动量守恒,机械能不守恒 C.动量不守恒,机械能守恒 D.动量不守恒,机械能不守恒 2.(2021􀅰重庆卷,7,4 分)质量相同的甲、乙 两小球(视为质点)以 不同的初速度竖直上 抛,某时刻两球发生 正碰.图中实线和虚线分别表示甲、乙两球位 置随时间变化的曲线,其中虚线关于t=t1 左 右对称,实线两个顶点的纵坐标相同.若小球 运动中除碰撞外仅受重力,则 (  ) A.t=0时刻,甲的速度大于乙的速率 B.碰撞前后瞬间,乙的动量不变 C.碰撞前后瞬间,甲的动能不变 D.碰撞后甲的机械能大于乙的机械能 3.(2024􀅰江苏卷,14)嫦娥六号在轨速度为 v0,着陆器对应的组合体 A 与轨道器对应 的组合体B分离时间为 Δt,分离后 B的速 度为v,且与v0 同向,A、B 的质量分别为 m、M.求: (1)分离后 A的速度v1; (2)分离时 A对B的推力大小. 4.(2021􀅰河北卷,13,11分)如图,一滑雪道 由AB 和BC 两段滑道组成,其中AB 段倾 角为θ,BC 段水平,AB 段和BC 段由一小 段光滑圆弧连接.一个质量为2kg的背包 在滑道顶端A 处由静止滑下,若1s后质量 为48kg的滑雪者从顶端以1.5m/s的初 速度、3m/s2 的加速度匀加速追赶,恰好在 坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将 其拎起.背包与滑道间的动摩擦因数为μ= 1 12 ,重力加速度取g=10m/s2,sinθ=725 , cosθ=2425 ,忽略空气阻力及拎包过程中滑雪 者与背包的重心变化.求: (1)滑道AB 段的长度; (2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 27 最新真题分类特训􀅰物理 5.(2021􀅰北京卷,17,9 分)如图所示,小物块 A、B 的质量均为m= 0􀆰10kg,B 静止在轨道 水平段的末端.A 以水平速度v0 与B 碰撞, 碰后两物块粘在一起水平抛出.抛出点距离 水平地面的竖直高度为h=0􀆰45m,两物块 落地点距离轨道末端的水平距离为s=0􀆰30 m,取重力加速度g=10m/s2.求: (1)两物块在空中运动的时间t; (2)两物块碰前A 的速度v0 的大小; (3)两物块碰撞过程中损失的机械能ΔE. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点3 动量守恒中的几类典型模型 ◆人船模型 1.(2021􀅰山东卷,11,4分) 如图所示,载有物资的热 气球静止于距水平地面 H 的高处,现将质量为m 的 物资以相对地面的速度v0 水平投出,落地时物资与热 气球的距离为d.已知投出 物资后热气球的总质量为M,所受浮力不变, 重力加速度为g,不计阻力,以下判断正确的是 (  ) A.投出物资后热气球做匀加速直线运动 B.投出物资后热气球所受合力大小为mg C.d= 1+mM æ è ç ö ø ÷ 2Hv20 g +H 2 D.d= 2Hv20 g + 1+ m M æ è ç ö ø ÷ 2 H2 ◆碰撞模型 2.(2020􀅰全国Ⅱ卷,21,6分)水平冰面上有 一固定的竖直挡板.一滑冰运动员面对挡板 静止在冰面上,他把一质量为4.0kg的静 止物块以大小为5.0m/s的速度沿与挡板 垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速 度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运 动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再 一次以大小为5.0m/s的速度与挡板弹性 碰撞.总共经过8次这样推物块后,运动员 退行速度的大小大于5.0m/s,反弹的物块 不能再追上运动员.不计冰面的摩擦力,该 运动员的质量可能为 (  ) A.48kg B.53kg C.58kg D.63kg 3.(2022􀅰广东卷,13,11分) 某同学受自动雨伞开伞过程 的启发,设计了如图所示的 物理模型.竖直放置在水平 桌面上的滑杆上套有一个滑 块,初始时它们处于静止状 态,当滑块从A 处以初速度 v0 为10m/s向上滑动时,受 到滑杆的摩擦力f为1N.滑块滑到B 处与 滑杆发生完全非弹性碰撞,带动滑杆离开桌 面一起竖直向上运动.已知滑块的质量m= 0.2kg,滑杆的质量 M=0.6kg,A、B 间的 距离l=1.2m,重力加速度g取10m/s2, 不计空气阻力.求: (1)滑块在静止时和向上滑动的过程中,桌 面对滑杆支持力的大小N1 和N2; (2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v; (3)滑杆向上运动的最大高度h. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 37 专题九 动量守恒定律 4.(2021􀅰广东卷,13,11分)算盘是我国古老 的计算工具,中心带孔的相同算珠可在算盘 的固定导杆上滑动,使用前算珠需要归零. 如图所示,水平放置的算盘中有甲、乙两颗 算珠未在归零位置,甲靠边框b,甲、乙相隔 s1=3.5×10-2m,乙与边框a相隔s2=2.0 ×10-2m,算珠与导杆间的动摩擦因数为μ =0.1.现用手指将甲以0.4m/s的初速度拨 出,甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1m/s, 方向不变,碰撞时间极短且不计,重力加速 度g取10m/s2. (1)通过计算,判断乙算珠能否滑动到边 框a; (2)求甲算珠从拨出到停下所需的时间. 5.(2021􀅰湖南卷,14, 15分)如图,竖直平 面内一足够长的光 滑倾斜轨道与一长 为L 的水平轨道通 过一小段光滑圆弧平滑连接,水平轨道右下 方有一段弧形轨道PQ.质量为m 的小物块 A 与水平轨道间的动摩擦因数为μ.以水平 轨道末端O 点为坐标原点建立平面直角坐 标系xOy,x 轴的正方向水平向右,y 轴的 正方向竖直向下,弧形轨道 P 端坐标为 (2μL,μL),Q 端 在y 轴 上.重 力 加 速 度 为g. (1)若A 从倾斜轨道上距x 轴高度为2μL 的位置由静止开始下滑,求A 经过O 点时 的速度大小; (2)若A 从倾斜轨道上不同位置由静止开 始下滑,经过O点落在弧形轨道PQ 上的动 能均相同,求PQ 的曲线方程; (3)将质量为λm(λ为常数且λ≥5)的小物 块B 置于O 点,A 沿倾斜轨道由静止开始 下滑,与B 发生弹性碰撞(碰撞时间极短), 要使A 和B 均能落在弧形轨道上,且A 落 在B 落点的右侧,求A 下滑的初始位置距x 轴高度的取值范围. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 47 最新真题分类特训􀅰物理 ◆子弹—木块模型 6.(2020􀅰山东卷,18, 16分)如图所示,一 倾角为θ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tanθ,设最大 静摩擦力等于滑动摩擦力.P 与斜面间无摩 擦,与挡板之间的碰撞无动能损失.两物块 均可以看作质点,斜面足够长,Q 的速度减 为零之前P 不会与之发生碰撞.重力加速 度大小为g. (1)求P 与Q 第一次碰撞后瞬间各自的速 度大小vP1、vQ1; (2)求第n次碰撞使物块Q 上升的高度hn; (3)求物块Q 从A 点上升的总高度H; (4)为保证在Q 的速度减为零之前P 不会 与之发生碰撞,求 A 点与挡板之间的最小 距离s. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点4 爆炸与反冲 1.(2021􀅰湖北卷,3,4分)抗日战争时期,我 军缴获不少敌军武器武装自己,其中某轻机 枪子弹弹头质量约8g,出膛速度大小约 750m/s.某战士在使用该机枪连续射击1 分钟的过程中,机枪所受子弹的平均反冲力 大小约12N,则机枪在这1分钟内射出子 弹的数量约为 (  ) A.40 B.80 C.120 D.160 2.(2021􀅰天津卷,7,5分)一冲九霄,问鼎苍 穹.2021年4月29日,长征五号 B遥二运 载火箭搭载空间站天和核心舱发射升空,标 志着我国空间站建造进入全面实施阶段.下 列关于火箭的描述正确的是 (  ) A.增加单位时间的燃气喷射量可以增大火 箭的推力 B.增大燃气相对于火箭的喷射速度可以增 大火箭的推力 C.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面 为零时火箭就不再加速 D.火箭发射时获得的推力来自于喷出的燃 气与发射台之间的相互作用 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点5 动量和能量的综合应用 1.(2024􀅰江苏卷,9)在 水平面上有一个 U 形 滑板 A,A的上表面有 一个静止的物体B,左侧用轻弹簧连接在滑板 A的左侧,右侧用一根细绳连接在滑板B的右 侧,开始时弹簧处于拉伸状态,各表面均光滑, 剪断细绳后,则 (  ) A.弹簧原长时物体动量最大 B.压缩最短时物体动能最大 C.系统动量变大 D.系统机械能变大 2.(2024􀅰湖北卷,10)如 图所示,在光滑水平面 上静止放置一质量为 M、长为L的木块,质量为m 的子弹水平射 入木块.设子弹在木块内运动过程中受到的 阻力不变,其大小f 与射入初速度大小v0 成正比,即f=kv0(k为已知常数).改变子 弹的初速度大小v0,若木块获得的速度最 大,则 (  ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 57 专题九 动量守恒定律 A.子弹的初速度大小为2kL (m+M) mM B.子弹在木块中运动的时间为 2mMk(m+M) C.木 块 和 子 弹 损 失 的 总 动 能 为k 2L2(m+M) mM D.木块在加速过程中运动的距离为 mLm+M 3.(2024􀅰山东卷,17)(14分)如图甲所示,质 量为 M 的轨道静止在光滑水平面上,轨道 水平部分的上表面粗糙,竖直半圆形部分的 表面光滑,两部分在P 点平滑连接,Q 为轨 道的最高点.质量为 m 的小物块静置在轨 道水平部分上,与水平轨道间的动摩擦因数 为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.已知 轨道半圆形部分的半径R=0􀆰4m,重力加 速度大小g=10m/s2. (1)若轨道固定,小物块以一定的初速度沿 轨道运动到Q 点时,受到轨道的弹力大小 等于3mg,求小物块在Q 点的速度大小v; (2)若轨道不固定,给轨道施加水平向左的 推力F,小物块处在轨道水平部分时,轨道 加速度a与F 对应关系如图乙所示. (ⅰ)求μ和m; (ⅱ)初始时,小物块静置在轨道最左端,给 轨道施加水平向左的推力F=8N,当小物 块到P 点时撤去F,小物块从Q 点离开轨 道时相对地的速度大小为7m/s.求轨道水 平部分的长度L. 4.(2024􀅰河北卷,15)(16分)如图,三块厚度 相同、质量相等的木板 A、B、C(上表面均粗 糙)并排静止在光滑水平面上,尺寸不计的 智能机器人静止于 A 木板左端.已知三块 木板质量均为2.0kg,A 木板长度为2.0 m,机器人质量为6.0kg,重力加速度g 取 10m/s2,忽略空气阻力. (1)机器人从 A 木板左端走到 A 木板右端 时,求 A、B木板间的水平距离. (2)机器人走到 A 木板右端相对木板静止 后,以做功最少的方式从 A木板右端跳到B 木板左端,求起跳过程机器人做的功,及跳 离瞬间的速度方向与水平方向夹角的正 切值. (3)若机器人以做功最少的方式跳到B木板 左端后立刻与B木板相对静止,随即相对B 木板连续不停地3次等间距跳到 B木板右 端,此时B木板恰好追上 A木板.求该时刻 A、C两木板间距与B木板长度的关系. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 67 最新真题分类特训􀅰物理 5.(2024􀅰湖南卷,15)如图, 半径为R 的圆环水平放置 并固 定,圆 环 内 有 质 量 为 mA 和 mB 的 小 球 A 和 B (mA>mB).初始时小球A以初速度v0 沿圆 环切线方向运动,与静止的小球 B发生碰 撞.不计小球与圆环之间的摩擦,两小球始 终在圆环内运动. (1)若小球 A与B碰撞后结合在一起,求碰 撞后小球组合体的速度大小及做圆周运动 所需向心力的大小; (2)若小球 A与B之间为弹性碰撞,且所有 的碰撞位置刚好位于等边三角形的三个顶 点,求小球的质量比mA mB ; (3)若小球 A与B之间为非弹性碰撞,每次 碰撞后的相对速度大小为碰撞前的相对速 度大小的e倍(0<e<1),求第1次碰撞到 第2n+1次碰撞之间小球B通过的路程. 6.(2024􀅰黑吉辽卷,14)如图,高度h=0.8m 的水平桌面上放置两个相同物块 A、B,质量 mA=mB=0.1kg.A、B间夹一压缩量Δx= 0.1m的轻弹簧,弹簧与 A、B不拴接.同时 由静止释放 A、B,弹簧恢复原长时 A 恰好 从桌 面 左 端 沿 水 平 方 向 飞 出,水 平 射 程 xA=0.4m,B脱离弹簧后沿桌面滑行一段 距离xB=0.25m 后停止.A、B 均视为质 点,取重力加速度g=10m/s2.求: (1)脱离弹簧时 A、B的速度大小vA 和vB; (2)物块与桌面间的动摩擦因数μ; (3)整个过程中,弹簧释放的弹性势能ΔEp. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 77 专题九 动量守恒定律 7.(2024􀅰湖北卷, 14)(16 分)如 图 所示,水平传送带 以5 m/s的速度 顺时针匀速转动,传送带左右两端的距离为 3.6m.传送带右端的正上方有一悬点O,用 长为0.3m、不可伸长的轻绳悬挂一质量为 0􀆰2kg的小球,小球与传送带上表面平齐 但不接触.在O点右侧的P 点固定一钉子, P 点与O 点等高.将质量为0􀆰1kg的小物 块无初速轻放在传送带左端,小物块运动到 右端与小球正碰,碰撞时间极短,碰后瞬间 小物块的速度大小为1m/s、方向水平向 左.小球碰后绕O 点做圆周运动,当轻绳被 钉子挡住后,小球继续绕P 点向上运动.已 知小物块与传送带间的动摩擦因数为0􀆰5, 重力加速度大小g=10m/s2. (1)求小物块与小球碰撞前瞬间,小物块的 速度大小; (2)求小物块与小球碰撞过程中,两者构成 的系统损失的总动能; (3)若小球运动到 P 点正上方,绳子不松 弛,求P 点到O 点的最小距离. 8.(2023􀅰全国乙卷,25)(20分)如 图,一竖直固定的长直圆管内有一 质量为 M 的静止薄圆盘,圆盘与 管的上端口距离为l,圆管长度为 20l.一质量为 m=13M 的小球从 管的上端口由静止下落,并撞在圆盘中心, 圆盘向下滑动,所受滑动摩擦力与其所受重 力大小相等.小球在管内运动时与管壁不接 触,圆盘始终水平,小球与圆盘发生的碰撞 均为弹性碰撞且碰撞时间极短.不计空气阻 力,重力加速度大小为g.求 (1)第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度 大小; (2)在第一次碰撞到第二次碰撞之间,小球 与圆盘间的最远距离; (3)圆盘在管内运动过程中,小球与圆盘碰 撞的次数. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 87 最新真题分类特训􀅰物理 9.(2023􀅰山东卷,18)(16分)如图所示,物块 A 和木板B 置于水平地面上,固定光滑弧 形轨道末端与B 的上表面所在平面相切, 竖直挡板P 固定在地面上.作用在A 上的 水平外力,使A 与B 以相同速度v0 向右做 匀速直线运动.当B 的左端经过轨道末端 时,从弧形轨道某处无初速度下滑的滑块C 恰好到达最低点,并以水平速度v滑上B 的 上表面,同时撤掉外力,此时B 右端与P 板 的距离为s.已知v0=1m/s,v=4m/s,mA =mC=1kg,mB =2kg,A 与地面间无摩 擦,B 与地面间动摩擦因数μ1=0.1,C 与B 间动摩擦因数μ2=0.5,B 足够长,使得C 不会从B 上滑下.B 与P、A 的碰撞均为弹 性碰撞,不计碰撞时间,取重力加速度大小 g=10m/s2. (1)求C下滑的高度H; (2)与P 碰撞前,若B 与C 能达到共速,且 A、B 未发生碰撞,求s的范围; (3)若s=0.48m,求B 与P 碰撞前,摩擦力 对C做的功W; (4)若s=0.48m,自C滑上B 开始至A、B、 C三个物体都达到平衡状态,求这三个物体 总动量的变化量Δp的大小. 10.(2023􀅰浙江卷,18)(11分)为了探究物体 间碰撞特性,设计了如图所示的实验装置. 水平直轨道AB、CD 和水平传送带平滑无 缝连接,两半径均为R=0.4m 的四分之 一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF 与轨 道CD 和足够长的水平直轨道FG 平滑相 切连接.质量为3m 的滑块b与质量为2m 的滑块c用劲度系数k=100N/m 的轻质 弹簧连接,静置于轨道FG上.现有质量m= 0.12kg的滑块a以初速度v0=2 21m/s从 D 处进入,经DEF 管道后,与FG 上的滑 块b 碰 撞 (时 间 极 短).已 知 传 送 带 长 L=0.8m,以v=2m/s的速率顺时针转 动,滑块a与传送带间的动摩擦因数μ= 0.5,其它摩擦和阻力均不计,各滑块均可 视为质点,弹簧的弹性势能 Ep= 1 2kx 2 (x为形变量). (1)求滑块a到达圆弧管道DEF 最低点F 时速度大小vF 和所受支持力大小FN; (2)若滑块a碰后返回到B 点时速度vB= 1m/s,求滑块a、b碰撞过程中损失的机械 能ΔE; (3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住,求碰 撞后弹簧最大长度与最小长度之差Δx. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 97 专题九 动量守恒定律 11.(2023􀅰 湖 南 卷, 15)(16 分)如图, 质量为 M 的匀质 凹槽放在光滑水平 地面上,凹槽内有 一个半椭圆形的光滑轨道,椭圆的半长轴 和半短轴分别为a和b,长轴水平,短轴竖 直.质量为m 的小球,初始时刻从椭圆轨 道长轴的右端点由静止开始下滑.以初始 时刻椭圆中心的位置为坐标原点,在竖直 平面内建立固定于地面的直角坐标系 xOy,椭圆长轴位于x轴上.整个过程凹槽 不翻转,重力加速度为g. (1)小球第一次运动到轨道最低点时,求 凹槽的速度大小以及凹槽相对于初始时 刻运动的距离; (2)在平面直角坐标系xOy中,求出小球 运动的轨迹方程; (3)若Mm = b a-b ,求小球下降h=b2 高度 时,小球相对于地面的速度大小(结果用 a、b及g 表示). 12.(2023􀅰辽宁卷,15)(17分)如图,质量m1 =1kg的木板静止在光滑水平地面上,右 侧的竖直墙面固定一劲度系数k=20N/m 的轻弹簧,弹簧处于自然状态.质量m2=4 kg的小物块以水平向右的速度v0= 5 4 m / s滑上木板左端,两者共速时木板恰好与 弹簧接触.木板足够长,物块与木板间的动 摩擦因数μ=0.1,最大静摩擦力等于滑动 摩擦力.弹簧始终处在弹性限度内,弹簧的 弹性势能Ep 与形变量x的关系为Ep= 1 2 kx2.取重力加速度g=10m/s2,结果可用 根式表示. (1)求木板刚接触弹簧时速度v1 的大小及 木板运动前右端距弹簧左端的距离x1. (2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之 间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2 及此 时木板速度v2 的大小. (3)已知木板向右运动的速度从v2 减小到 0所用时间为t0.求木板从速度为v2 时到 之后与物块加速度首次相同时的过程中, 系统因摩擦转化的内能ΔU(用t0 表示). 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 08 最新真题分类特训􀅰物理 13.(2022􀅰全国乙卷,25,20分)如图(a),一 质量为m 的物块A 与轻质弹簧连接,静止 在光滑水平面上:物块B 向A 运动,t=0 时与弹簧接触,到t=2t0 时与弹簧分离,第 一次碰撞结束,A、B 的v-t图像如图(b) 所示.已知从t=0到t=t0 时间内,物块A 运动的距离为0.36v0t0.A、B 分离后,A 滑 上粗糙斜面,然后滑下,与一直在水平面上 运动的B 再次碰撞,之后 A 再次滑上斜 面,达到的最高点与前一次相同.斜面倾角 为θ(sinθ=0.6),与水平面光滑连接.碰撞 过程中弹簧始终处于弹性限度内.求 (1)第一次碰撞过程中,弹簧弹性势能的最 大值; (2)第一次碰撞过程中,弹簧压缩量的最 大值; (3)物块A 与斜面间的动摩擦因数. 14.(2022􀅰浙江6月,20,12分)如图所示,在 竖直面内,一质量m 的物块a 静置于悬点 O 正下方的A 点,以速度v逆时针转动的 传送带MN 与直轨道AB、CD、FG 处于同 一水平面上,AB、MN、CD 的长度均为l. 圆弧形细管道DE 半径为R,EF 在竖直直 径上,E 点高度为H.开始时,与物块a相 同的物块b悬挂于O 点,并向左拉开一定 的高度h由静止下摆,细线始终张紧,摆到 最低点时恰好与a发生弹性正碰.已知m =2g,l=1m,R=0.4m,H=0.2m,v=2 m/s,物块与MN、CD 之间的动摩擦因数μ =0.5,轨道AB 和管道DE 均光滑,物块a 落到FG 时不反弹且静止.忽略 M、B 和 N、C之间的空隙,CD 与DE 平滑连接,物 块可视为质点,取g=10m/s2. (1)若h=1.25m,求a、b碰撞后瞬时物块 a 的速度v0 的大小; (2)物块a在DE 最高点时,求管道对物块 的作用力FN 与h间满足的关系; (3)若物块b释放高度0.9m<h<1.65m,求 物块a最终静止的位置x值的范围(以A点 为坐标原点,水平向右为正,建立x轴). 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 18 专题九 动量守恒定律 实验十五 验证动量守恒定律 1.(2024􀅰山东卷,13)(6分)在第四次“天宫课 堂”中,航天员演示了动量守恒实验.受此启 发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞 实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传 感器,a测量滑块 A与它的距离xA,b测量滑 块B与它的距离xB.部分实验步骤如下: ①测量两个滑块的质量,分别为200.0g和 400.0g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使 A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB 随时 间变化的图像,分别如图乙、图丙所示. 图甲 图乙        图丙 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=    s时 发生碰撞; (2)滑块B碰撞前的速度大小v=         m/s(保留2位有效数字); (3)通过分析,得出质量为200.0g的滑块 是    (填“A”或“B”). 2.(2024􀅰新课标卷, 22)(6分)某同学用 如图所示的装置验 证动量守恒定律.将 斜槽轨道固定在水 平桌面上,轨道末段水平、右侧端点在水平 木板上的垂直投影为O,木板上叠放着白纸 和复写纸.实验时先将小球a从斜槽轨道上 Q 处由静止释放,a从轨道右端水平飞出后 落在木板上;重复多次,测出落点的平均位 置P 与O 点的距离xP.将与小球a半径相 等的小球b置于轨道右侧端点,再将小球a 从Q 处由静止释放,两球碰撞后均落在木 板上;重复多次,分别测出a、b两球落点的 平均位置 M、N 与O 点的距离xM、xN. 完成下列填空: (1)记a、b两球的质量分别为ma、mb,实验中 须满足条件ma     mb(填“>”或“<”); (2)如果测得的xP、xM、xN、ma 和mb,在实 验误差范围内满足关系式    ,则验证 了两小球在碰撞中满足动量守恒定律.实验 中,用小球落点与O 点的距离来代替小球 水平飞出时的速度,依据是    . 3.(2023􀅰辽宁卷,11)(8分)某同学为了验证 对心碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如 下实验:用纸板搭建如图所示的滑道,使硬 币可以平滑地从斜面滑到水平面上,其中 OA 为水平段.选择相同材质的一元硬币和 一角硬币进行实验. 测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量 分别为m1 和m2(m1>m2).将硬币甲放置在斜 面上某一位置,标记此位置为B.由静止释放 甲,当甲停在水平面上某处时,测量甲从O点 到停止处的滑行距离OP.将硬币乙放置在O 处,左侧与O点重合,将甲放置于B点由静止 释放.当两枚硬币发生碰撞后,分别测量甲、乙 从O点到停止处的滑行距离OM 和ON.保持 释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、 OM、ON 的平均值分别为s0、s1、s2. (1)在本实验中,甲选用的是    (填 “一元”或“一角”)硬币; (2)碰撞前,甲到O 点时速度的大小可表示 为    (设硬币与纸板间的动摩擦因数 为μ,重力加速度为g); (3)若 甲、乙 碰 撞 过 程 中 动 量 守 恒,则 s0- s1 s2 =    (用m1 和m2 表示), 然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰 撞过程中动量是否守恒; 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 28 最新真题分类特训􀅰物理 (4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得 到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化 量大小的比值不是1,写出一条产生这种误差 可能的原因            . 4.(2022􀅰全国甲卷,23,10分)利用图示的实 验装置对碰撞过程进行研究.让质量为m1 的 滑块A与质量为m2 的静止滑块B在水平气 垫导轨上发生碰撞,碰撞时间极短,比较碰撞 后A和B的速度大小v1 和v2,进而分析碰撞 过程是否为弹性碰撞.完成下列填空: (1)调节导轨水平. (2)测得两滑块的质量分别为0.510kg和 0.304kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反,应 选取质量为    kg的滑块作为A. (3)调节B 的位置,使得A 与B 接触时,A 的左端到左边挡板的距离s1 与B 的右端到 右边挡板的距离s2 相等. (4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动,并 与B碰撞,分别用传感器记录A 和B从碰撞 时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1 和t2. (5)将B 放回到碰撞前的位置,改变A 的初 速度大小,重复步骤(4).多次测量的结果如 下表所示. 1 2 3 4 5 t1/s 0􀆰49 0􀆰67 1􀆰01 1􀆰22 1􀆰39 t2/s 0􀆰15 0􀆰21 0􀆰33 0􀆰40 0􀆰46 k= v1 v2 0􀆰31 k2 0􀆰33 0􀆰33 0􀆰33 (6)表中的k2=   (保留2位有效数字). (7) v1 v2 的平均值为  (保留2位有效数字). (8)理论研究表明,对本实验的碰撞过程,是 否为弹性碰撞可由 v1 v2 判断.若两滑块的碰撞 为弹性碰撞,则v1 v2 的理论表达式为    (用m1 和m2 表示),本实验中其值为    (保留2位有效数字),若该值与(7)中结果间 的差别在允许范围内,则可认为滑块 A 与 滑块B 在导轨上的碰撞为弹性碰撞. 5.(2021􀅰江苏卷,11,15分)小明利用如图1 所示的实验装置验证动量定理.将遮光条安 装在滑块上,用天平测出遮光条和滑块的总 质量M=200.0g,槽码和挂钩的总质量m= 50.0g.实验时,将滑块系在绕过定滑轮悬挂有 槽码的细线上.滑块由静止释放,数字计时器 记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间 Δt1 和Δt2,以及这两次开始遮光的时间间隔 Δt,用游标卡尺测出遮光条宽度,计算出滑块 经过两光电门速度的变化量Δv. (1)游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示, 其宽度d=     mm; (2)打开气泵,带气流稳定后调节气垫导轨, 直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持 静止,其目的是     ; (3)多次改变光电门2的位置进行测量,得到 Δt和Δv的数据如下表,请根据表中数据,在 方格纸上作出Δv-Δt图线. Δt/s 0􀆰721 0􀆰790 0􀆰854 0􀆰913 0􀆰968 Δv/(m􀅰s-1) 1􀆰38 1􀆰52 1􀆰64 1􀆰75 1􀆰86 (4)查得当地的重力加速度g=9.80m/s2, 根据动量定理,Δv-Δt图线斜率的理论值 为     m/s2; (5)实验结果发现,图线斜率的实验值总小 于理论值,产生这一误差的两个可能原因是      . A.选用的槽码质量偏小 B.细线与气垫导轨不完全平行 C.每次释放滑块的位置不同 D.实验中Δt的测量值偏大 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 38 专题九 动量守恒定律 (4)①温 度 升 高 时,该 热 敏 电 阻 阻 值 减 小,分 得 电 压 减 少.而温度高时输出电压要升高,以触发报警,所以 R1 为热 敏 电 阻.②由 图 线 可 知,温 度 为 50℃ 时,R1=0.8 kΩ,由欧姆定律可得E=I(R1+R2),U=IR2,代入数据 解得R2=1.2kΩ. 答案:(1) (2)1.8 (3)25.5 (4)R1 1.2 专题九 动量守恒定律 考点1 动量定理的理解及应用 1.C 矢量是既有大小又有方向的物理量,所以动量是矢 量,而质量、速率、动能只有大小没有方向,是标量. 2.B 设中子的质量为m,氢核的质量为 m,氮核的质量为 14m,设中子和氢核碰撞后中子速度为v3,由动量守恒定 律和能量守恒定律可得mv0=mv1+mv3, 1 2mv 2 0= 1 2mv 2 1+ 1 2mv 2 3, 联立解得v1=v0, 设中子和氮核碰撞后中子速度为v4,由动量守恒定律和 能量守恒定律可得mv0=14mv2+mv4, 1 2mv 2 0= 1 2 􀅰14mv22+ 1 2mv 2 4, 联立解得v2= 2 15v0 可得v1=v0>v2, 碰撞后氢核的动量为pH=mv1=mv0, 氮核的动量为pN=14mv2= 28mv0 15 , 可得pN>pH, 碰撞后氢核的动能为EkH = 1 2mv 2 1= 1 2mv 2 0, 氮核的动能为EkN = 1 2 􀅰14mv22= 28mv20 225 , 可得EkH >EkN ,故B正确,ACD错误.故选B. 3.AC A.重力的功率为P=mgv, 由题图可知在0~t1 时间内,返回舱的速度随时间减小, 故重力的功率随时间减小,故 A正确; B.根据v-t图像的斜率表示加速度可知在0~t1 时间 内返回舱的加速度减小,故B错误; C.在t1~t2 时间内由图像可知返回舱的速度减小,故可 知动量随时间减小.故 C正确; D.在t2~t3 时间内,由 题 中 图 像 可 知 返 回 舱 的 速 度 不 变,则动能不 变,但 由 于 返 回 舱 高 度 下 降,重 力 势 能 减 小,故机械能减小,故 D错误.故选 AC. 4.D 质点沿x 轴正方向做初速度为零的匀加速直线运 动,则有v2=2ax 而动量为p=mv 联立可得p=m 2ax=m 2a􀅰x 1 2 动量p关于x 为幂函数,且x>0,故正确相轨迹图像为 D.故选 D. 5.D A.圆盘停止转动前,小物体随圆盘一起转动,小物体 所受摩擦力提供向心力,方向沿半径方向,故 A 错误;B. 圆盘停止转动前,小物体所受摩擦力 f=mrω2, 小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 I=fT=mrω2×2πω=2πmrω , 故B错误;C.圆盘停止转动后,小物体沿切线方向运动, 故 C错误;D.圆盘停止转动后,根据动量定理可知,小物 体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 I′=Δp=mv=mrω, 故 D正确.故选 D. 6.D A.因安全气囊充气后,受力面积增大,故减小了司机 单位面积的受力大小,故 A 错误;B.有无安全气囊司机 初动量和末动量均相同,所以动量的改变量也相同,故 B 错误;C.因有安全气囊的存在,司机和安全气囊接触后 会有一部分动能转化为气体的内能,不能全部转化成汽 车的动能,故 C错误;D.因为安全气囊充气后面积增大, 司机的受力面积也增大,在司机挤压气囊作用过程中由 于气囊的缓冲故增加了作用时间,故 D正确.故选 D. 7.BD A.根据牛顿第三定律结合题图可知t=0.15s时, 蹦床对运动员的弹力最大,蹦床的形变量最大,此时运 动员处于最低点,运动员 的 重 力 势 能 最 小,故 A 错 误; BC.根据题图可知运动员从t=0.30s离开蹦床到t= 2.3s再次落到蹦床上经历的时间为2s,根据竖直上抛 运动的 对 称 性 可 知,运 动 员 上 升 时 间 为 1s,则 在t= 1.3s时,运动员恰好运动到最大高度处,t=0.30s时运 动员的速度大小v=10×1m/s=10m/s,故 B正确,C 错误;D.同 理 可 知 运 动 员 落 到 蹦 床 时 的 速 度 大 小 为 10m/s,以竖直向上为正方向,根据动量定理 F􀅰Δt- mg􀅰Δt=mv-(-mv), 其中 Δt=0.3s, 代入数据可得F=4600N, 根据牛顿第三定律可知运动员每次与蹦床接触到离开 过程中对蹦床的平均作用力大小为4600N,故 D正确. 8.BD A.取向右为正方向,滑块1和滑块2组成的系统的 初动量为p1=mv1=1×0.40kg􀅰m/s=0.40kg􀅰m/s, 碰撞后的动量 为p2=2mv2=2×1×0.22kg􀅰m/s= 0.44kg􀅰m/s,则滑块的碰撞过程动量不守恒,故 A 错 误;B.对滑块1,取向右为正方向,则有I1=mv2-mv1= 1×0.22kg􀅰m/s-1×0.40kg􀅰m/s=-0.18kg􀅰m/s,负 号表示方向水平向左,故B正确;C.对滑块2,取向右为正 方向,则有I2=mv2=1×0.22kg􀅰m/s=0.22kg􀅰m/s,故 C错误;D.对滑块2根据动量定理有FΔt=I2,解得F= 5.5N,则滑块2受到滑块1的平均作用力大小为5.5N,故 D正确.故选BD. 9.ABD A.由于在0~t1 时间内,物体B 静止,则对B 受 力分析有F墙 =F弹 则墙对B 的冲量大小等于弹簧对B 的冲量大小,而弹簧 既作用于B 也作用于A,则可将研究对象转为A,撤去F 后A 只受弹力作用,则根据动量定理有 I=mAv0(方向向右) 则墙对B 的冲量与弹簧对A 的冲量大小相等、方向相 同,A正确;B.由a-t图可知t1 后弹簧被拉伸,在t2 时 刻弹簧的拉伸量达到最大,根据牛顿第二定律有 F弹 =mAaA=mBaB,由图可知aB >aA,则 mB <mA,B正 确;C.由图可得,t1 时刻B 开始运动,此时A 速度为v0, 之后A、B 动量守恒,A、B 和弹簧整个系统能量守恒,则 mAv0=mAvA+mAvB 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 002 最新真题分类特训􀅰物理 可得A、B 整体的动能不等于0,即弹簧的弹性势能会转 化为A、B 系统的动能,弹簧的形变量小于x,C错误;D. 由aGt图可知t1 后B 脱离墙壁,且弹簧被拉伸,在t1~t2 时间内A、B 组成的系统动量守恒,且在t2 时刻弹簧的 拉伸量达到最大,A、B 共速,由a-t图像的面积为 Δv, 在t2 时刻A、B 的速度分别为vA=S1-S2,vB=S3 A、B 共速,则S1-S2=S3,D正确.故选 A、B、D. 10.解析:(1)设平抛运动的时间为t,鸟蛤落地前瞬间的速 度大小为v.竖直方向分速度大小为vy,根据运动的合 成与分解得 H=12gt 2,vy=gt,v= v20+v2y 在碰撞过程中,以鸟蛤为研究对象,取速度v的方向为 正方向,由动量定理得 -FΔt=0-mv 联立,代入数据得F=500N (2)若释放鸟蛤的初速度为v1=15m/s,设击中岩石左 端时,释放点的x 坐标为x1,击中右端时,释放点的x 坐标为x2,得 x1=v1t,x2=x1+L 联立,代入数据得 x1=30m,x2=36m 若释放鸟蛤时的初速度为v2=17m/s,设击中岩石左 端时,释放点的x坐标为x1′,击中右端时,释放点的x 坐标为x2′,得 x1′=v2t,x2′=x1′+L 联立,代入数据得x1′=34m,x2′=40m 综上得x坐标区间 [34m,36m]或(34m,36m) 答案:(1)F=500N;(2)[34m,36m]或(34m,36m) 考点2 动量守恒定律的条件及应用 1.B 因为滑块与车厢水平底板间有摩擦,且撤去推力后 滑块在车厢底板上有相对滑动,即摩擦力做功,而水平 地面是光滑的;以小车、弹簧和滑块组成的系统,根据动 量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动 量守恒,机械能不守恒.故选B. 2.C 本题考查竖直上抛情景中的动量守恒 和 机 械 能 守 恒.xGt图像的切线斜率表示物体的速度,由题图可知,t =0时刻,v甲 <v乙 ,A 错误;题图中虚线关于t=t1 左右 对称实线两个顶点纵坐标相同,可知发生碰撞前甲、乙 两小球速度 大 小 相 等,发 生 碰 撞 后 两 小 球 速 度 发 生 互 换,乙球动量大小不变,方向相反,甲球速度大小不变, 动能不变,B错误,C正确;实线两个顶点的纵坐标相同, 可知碰撞后甲的机械能与乙的机械能相等,D错误. 3.解析:(1)组合体分离前后动量守恒,取v0 的方向为正方 向,有(m+M)v0=Mv+mv1, 解得v1= (m+M)v0-Mv m . (2)以B为研究对象,对 B根据列动量定理有FΔt=Mv -Mv0,解得F= M(v-v0) Δt 答案:(1) (m+M)v0-Mv m   (2) M(v-v0) Δt 4.解析:(1)设斜面长度为L,背包质量为 m1=2kg,在斜 面上滑行的加速度为a1,由牛顿第二定律有 m1gsinθ- μm1gcosθ=m1a1,解得a1=2m/s 2, 滑雪者质量为m2=48kg,初速度为v0=1.5m/s,加速 度为a2=3m/s2,在斜面上滑行时间为t,落后时间t0= 1s,则 背 包 的 滑 行 时 间 为t+t0,由 运 动 学 公 式 得 L=12a1 (t+t0)2, L=v0t+ 1 2a2t 2, 联立解得t=2s或t=-1s(舍去) 故可得L=9m (2)背包和滑雪者到达水平轨道时的速度为v1、v2,有v1 =a1(t+t0)=6m/s v2=v0+a2t=7.5m/s 滑雪者拎起背包的过程,系统在光滑水平面上外力为零,动 量守恒,设共同速度为v,有m1v1+m2v2=(m1+m2)v. 解得v=7.44m/s. 答案:(1)L=9m (2)v=7.44m/s 5.解析:(1)竖直方向为自由落体运动,由 h=12gt 2, 得t=0􀆰30s. (2)设A、B 碰后速度为v,水平方向为匀速运动,由 s=vt, 得v=1.0m/s, 根据动量守恒定律,由 mv0=2mv, 得v0=2.0m/s. (3)两物体碰撞过程中损失的机械能 ΔE=12mv 2 0- 1 2 􀅰2mv2, 得 ΔE=0.10J. 答案:(1)0􀆰30s;(2)2.0m/s;(3)0.10J 考点3 动量守恒中的几类典型模型 1.BC AB.热气球开始携带物资时处于静止状态,所受合 外力为0,初动量为0,水平投出重力为mg的物资瞬间, 满足动量守恒定律 Mv=mv0,则热气球和物资的动量等 大反向,热气球获得水平向左的速度v,热气球所受合外 力恒为mg,竖直向上,所以热气球做匀加速曲线运动,A 错误,B正确;CD.热气球和物资的运动示意图如图所示 热气球和物资所受合力大小均为 mg,所以热气球在竖 直方向上加速度大小为a=mMg 物资落地 H 过程所用的时间t内,根据 H=12gt 2 解得 落地时间为 t= 2Hg , 热气 球 在 竖 直 方 向 上 运 动 的 位 移 为 HM = 1 2at 2 = 1 2 􀅰m Mg 􀅰2H g = m MH , 热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动,水平位移 为xm=v0t=v0 2H g xM=vt= m M v0 􀅰 2H g 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 102 详解详析 根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为 d= (xm+xM)2+(H+HM)2=(1+ m M )2Hv 2 0 g +H 2, C正确,D错误.故选B、C. 2.BC 设运动员和物块的质量分别为 m、m0 规定运动员 运动的方向为正方向,运动员开始时静止,第一次将物块 推出后,运动员和物块的速度大小分别为v1、v0,则根据动 量守恒定律0=mv1-m0v0,解得v1= m0 mv0 ,物块与弹性挡 板撞击后,运动方向与运动员同向,当运 动员再次推出 物块mv1+m0v0=mv2-m0v0,解得v2= 3m0 mv0 ,第3次 推出后mv2+m0v0=mv3-m0v0,解得v3= 5m0 mv0 ,依次 类推,第8次推出后,运动员的速度v8= 15m0 m v0 ,根据题意 可知v8= 15m0 m v0>5m /s,解得m<60kg,第7次运动员的 速度 一 定 小 于5m/s,则 v7 = 13m0 m v0 <5 m /s,解 得 m>52kg,综上 所 述,运 动 员 的 质 量 满 足 52kg<m< 60kg,A、D错误,B、C正确.故选B、C. 3.解析:(1)当滑块处于静止时桌面对滑杆的支持力等于 滑块和滑杆的重力,即 N1=(m+M)g=8N 当滑块向上滑动过程中受到滑杆的摩擦力为1N,根据 牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为1N,方向 竖直向上,则此时桌面对滑杆的支持力为 N2=Mg-f′=5N (2)滑块向上运动到碰前瞬间根据动能定理有 -mgl-fl=12mv 2-12mv 2 0 代入数据解得v=8m/s. (3)由于滑块和滑杆发生完全非弹性碰撞,即碰后两者 共速,碰撞过程根据动量守恒有mv=(m+M)v1 碰后滑块和滑杆以速度v整体向上做竖直上抛运动,根 据动能定理有-(m+M)gh=0-12 (m+M)v21 代入数据联立解得h=0.2m. 答案:(1)N1=8N,N2=5N;(2)v=8m/s;(3)h=0.2m 4.解析:(1)甲、乙 滑 动 时 的 加 速 度 大 小 均 为a=μg= 1m/s2,甲与乙碰前的速度v1,则v21=v20-2as1解得v1 =0.3m/s,甲、乙碰撞时由动量守恒定律 mv1=mv2+ mv3解得碰后乙的速度v3=0.2m/s,然后乙做减速运 动,当速度减为零时,则 x=v 2 3 2a= 0.22 2×1m=0.02m=s2 可知乙恰好能滑到边框a; (2)甲与乙碰前运动的时间t1= v0-v1 a = 0.4-0.3 1 s= 0.1s,碰后甲运动的时间t2= v2 a= 0.1 1 s=0.1s ,则甲运 动的总时间为t=t1+t2=0.2s. 答案:(1)能 计算过程见解析 (2)0.2s 5.解析:(1)物块 A 从光滑轨道滑至O 点,根据动能定理 mg􀅰2μL-μmgL= 1 2mv 2 解得v= 2μgL (2)物块A 从O 点飞出后做平抛运动,设飞出的初速度 为v0,落在弧形轨道上的坐标为(x,y),将平抛运动分别 分解到水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落 体运动,有x=v0t,y= 1 2gt 2 解得水平初速度为v20=g x2 2y 物块A 从O 点到落点,根据动能定理可知 mgy=Ek- 1 2mv 2 0 解得落点处动能为 Ek=mgy+ 1 2mv 2 0=mgy+ mgx2 4y 因为物块A 从O 点到弧形轨道上动能均相同,将落点P (2μL,μL)的坐标代入,可得 Ek=mgy+ mgx2 4y =mg×μL+ mg(2μL) 2 4×μL =2μmgL 化简可得y+x 2 4y=2μL ,x2+4y2-8μLy=0, 即x=2 2μLy-y 2(其中,μL≤y≤2μL) 所以0≤x≤2μL (3)物块A 在倾斜轨道上从距x 轴高h 处静止滑下,到 达O 点与B 物块碰前,根据动能定理可知 mgh-μmgL= 1 2mv 2 1 解得v21=2gh-2μgL 物块A 与B 发生弹性碰撞,使 A 和B 均能落在弧形轨 道上,且A 落在B 落点的右侧,则A 与B 碰撞后需要反 弹后再经过水平轨道-倾斜轨道-水平轨道再次到达O 点.规定水平向右为正方向,在物块A 与B 碰撞过程中, 动量守恒,能量守恒.则 mv1=-mv2+λmv3 1 2mv 2 1= 1 2mv 2 2+ 1 2 􀅰λmv23 解得v2= λ-1 λ+1v1 ,v3= 2 λ+1v1 设碰后A 物块反弹,再次到达O 点时速度为v4,根据动 能定理可知-2μmgL= 1 2mv 2 4- 1 2mv 2 2 解得v24=v22-4μgL 物块从O 飞出后做平抛运动,设初速度为v′,分解位移x =v′t,y=12gt 2 可得平抛的轨迹方程为x2=2v′ 2 gy 与PQ 的 曲 线 方 程x=2 2μLy-y 2 (其 中,μL≤y≤ 2μL)结合求得物块在弧形轨道上的落点纵坐标与初速 度v′的关系为y=2μL- v′2 2g (其中,μL≤y≤2μL) 把物块A、B 从O 飞出的速度代入,物体A、B 落在弧形 轨道上的落点纵坐标分别为yA=4μL- v21 2g 􀅰(λ-1 λ+1 )2, yB=2μL- v21 2g 􀅰 4 (λ+1)2 因为物块A 落在B 落点的右侧, 则2μL≥yB≥yA≥μL 代入v21=2gh-2μgL可得,h的取值范围为 3λ-1 λ-3 􀅰μL≤h≤ λ2+λ+1 (λ-1)2 􀅰4μL 答案:(1) 2μgL (2)x 2+4y2-8μLy=0(0≤x≤2μL) (3)3λ-1λ-3 􀅰μL≤h≤ λ2+λ+1 (λ-1)2 􀅰4μL 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 202 最新真题分类特训􀅰物理 6.解析:(1)P 与Q 的第一次碰撞,取P 的初速度方向为正 方向,由动量守恒定律得 mv0=mvP1+4mvQ1 ① 由机械能守恒定律得 1 2mv 2 0= 1 2mvP1 2+12 􀅰4mvQ12 ② 联立①②式得 vP1=- 3 5v0 ③ vQ1= 2 5v0 ④ 故第一次碰撞后P 的速度大小为 35v0 ,Q 的速度大小为 2 5v0 (2)设P、Q 第一次碰撞后Q 上升的高度为h1,对Q 由运 动学公式得 0-vQ12=2􀅰(-2gsinθ)􀅰 h1 sinθ ⑤ 联立①②⑤式得 h1= v20 25g ⑥ 设P 运动至与Q 刚要发生第二次碰撞前的位置时速度 为v02,第一次碰后至第二次碰前,对P 由动能定理得 1 2mv 2 02- 1 2mvp1 2=-mgh1 ⑦ 联立①②⑤⑦式得 v02= 7 5v0 ⑧ P 与Q 的第二次碰撞,设碰后P 与Q 的速度分别为vP2、 vQ2,由动量守恒定律得 mv02=mvP2+4mvQ2 ⑨ 由机械能守恒定律得 1 2mv 2 02= 1 2mvP2 2+12 􀅰4mv2Q2 ⑩ 联立①②⑤⑦⑨⑩式得 vP2=- 3 5× 7 5v0 􀃊􀁉􀁓 vQ2= 2 5× 7 5v0 􀃊􀁉􀁔 设第二次碰 撞 后 Q 上 升 的 高 度 为h2,对 Q 由 运 动 学 公式得 0-vQ22=2􀅰(-2gsinθ)􀅰 h2 sinθ 􀃊􀁉􀁕 联立①②⑤⑦⑨⑩􀃊􀁉􀁕式得 h2= 7 25 􀅰v 2 0 25g 􀃊􀁉􀁖 设P 运动至与Q 刚要发生第三次碰撞前的位置时速度 为v03,第二次碰后至第三次碰前,对P 由动能定理得 1 2mv03 2-12mvP2 2=-mgh2 􀃊􀁉􀁗 联立①②⑤⑦⑨⑩􀃊􀁉􀁕􀃊􀁉􀁗式得 v03= 75 æ è ç ö ø ÷ 2 v0 􀃊􀁉􀁘 P 与Q 的第三次碰撞,设碰后P 与Q 的速度分别为vP3、 vQ3,由动量守恒定律得 mv03=mvP3+4mvQ3 􀃊􀁉􀁙 由机械能守恒定律得 1 2mv03 2=12mvP3 2+12 􀅰4mvQ32 􀃊􀁉􀁚 联立①②⑤⑦⑨⑩􀃊􀁉􀁕􀃊􀁉􀁗􀃊􀁉􀁙􀃊􀁉􀁚式得 vp3=- 3 5× 7 5 æ è ç ö ø ÷ 2 v0 􀃊􀁉􀁛 vQ3= 2 5× 7 5 æ è ç ö ø ÷ 2 v0 􀃊􀁊􀁒 设第三次碰撞后Q 上升的高度为h3,由运动学公式得 0-v2Q3=2􀅰(-2gsinθ)􀅰 h3 sinθ 􀃊􀁊􀁓 联立①②⑤⑦⑨⑩􀃊􀁉􀁕􀃊􀁉􀁗􀃊􀁉􀁙􀃊􀁉􀁚􀃊􀁊􀁓式得 h3= 7 25( ) 2 􀅰v 2 0 25g 􀃊􀁊􀁔 􀆺􀆺 总结可知,第n次碰撞后,物块Q 上升的高度为 hn= 7 25( ) n-1 􀅰v 2 0 25g    (n=1,2,3􀆺􀆺) 􀃊􀁊􀁕 (3)当P、Q 达到 H 时,两物块到此处的速度可视为零, 对两物块运动全过程由动能定理得 0-12mv 2 0=-(m+4m)gH-tanθ􀅰4mgcosθ􀅰 H sinθ􀃊􀁊􀁖 解得 H=v 2 0 18g 􀃊􀁊􀁗 (4)设Q 第一次碰撞至速度减为零需要的时间为t1,由 运动学公式得 vQ1=2gt1sinθ 􀃊􀁊􀁘 设P 运动到斜面底端时的速度为vP1′,需要的时间为t2, 由运动学公式得 vP1′=vP1+gt2sinθ 􀃊􀁊􀁙 vP1′2-vP12=2sgsinθ 􀃊􀁊􀁚 设P 从A 点到Q 第一次碰后速度减为零处匀减速运动 的时间为t3 v02=(-vP1)-gt3sinθ 􀃊􀁊􀁛 当A 点与挡板之间的距离最小时 t1=2t2+t3 􀃊􀁋􀁒 联立􀃊􀁊􀁘􀃊􀁊􀁙􀃊􀁊􀁚􀃊􀁊􀁛􀃊􀁋􀁒式,代入数据得 s= (8 7-13)v20 200gsinθ 􀃊􀁋􀁓 答案:(1)35v0  2 5v0 (2)hn= 7 25( ) n-1 􀅰v 2 0 25g (n=1,2,3􀆺􀆺) (3)H=v 2 0 18g (4)s= (8 7-13)v20 200gsinθ 考点4 爆炸与反冲 1.C 本题考查动量定理.设1分钟内射出的子弹数量为 n,则对这n颗子弹由动量定理得 Ft=nmv0.代入数据解得n=120.故选 C. 2.AB A.增加单位时间的燃气喷射量,即增加单位时间 喷射气体的质量,根据 FΔt=Δmv, 可知可以增大火箭的推力,故 A正确; B.当增大燃气相对于火箭的喷射速度时,根据 FΔt=Δmv 可知可以增大火箭的推力,故B正确; C.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时,此时 火箭有速度,所以相对于火箭的速度不为零,火箭仍然 受推力作用,仍然要加速,故 C错误; D.燃气被喷出的瞬间,燃气对火箭的反作用力作用在火 箭上,使火箭获得推力,故 D错误.故选 A、B. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 302 详解详析 考点5 动量和能量的综合应用 1.A 对整个系统分析可知合外力为0,A 和 B组成的系 统动量守恒,得mAvA=mBvB, 设弹簧的初始弹性势能为Ep,整个系统只有弹簧弹力做 功,机械能 守 恒,当 弹 簧 原 长 时 得 Ep = 1 2mAv 2 A + 1 2 mBv2B,联立得Ep= 1 2 m2B mA +mB( )v2B, 故可知弹簧原长时物体速度最大,此时动量最大,动能 最大. 2.AD A.子弹和木块相互作用过程系统动量守恒,令子 弹穿出木块后子弹和木块的速度分别为v1,v2,则有 mv0=mv1+Mv2, 子弹和木块相互作用过程中合力都为f=kv0,因此子弹 和物块的加速度分别为a1=fm ,a2=fM , 由运动学公式可得子弹和木块的位移分别为2a1x1=v20 -v21,2a2x2=v22, 联立上式可得v2= m v0- v20-2 kv0 m + kv0 M( )L[ ] M+m , 因此木块的速度最大即v0- v20-2 kv0 m + kv0 M( )L 取极值 即可,该函数在2 km + k M( )L 到无穷单调递减,因此当v0 =2 km + k M( )L=2 kL(M+m) Mm 时,木块的速度最大,A 正 确;B.子弹穿过木块时木块的速度为v2= mv0 M+m ,由运动 学公式v2=a2t,可得t= mM k(m+M) ,故B错误;C.由能量 守恒可得子弹和木块损失的能量转化为系统摩擦生热, 即 ΔE=Q=fL=2k 2L2(m+M) mM ,故C错误;D.木块加速 过程运动的距离为x2= 0+v2 2 t= mL M+m ,故 D正确. 3.解析:(1)根据题意可知小物块在Q 点由合力提供向心 力有mg+3mg=mv 2 R , 代入数据解得v=4m/s. (2)(ⅰ)根据题意可知当F≤4N 时,小物块与轨道一起 向左加速,根据牛顿第二定律可知F=(M+m)a, 根据图乙有k= 1M+m=0.5kg -1, 当外力F>4N时,轨道与小物块有相对滑动,则对轨道 有F-μmg=Ma, 结合题图乙有a=1MF- μmg M , 可知k=1M=1kg -1, 截距b=-μmgM =-2m /s2, 联立以上各式可得 M=1kg,m=1kg,μ=0.2. (ⅱ)由图乙可知,当F=8N时,轨道的加速度为6m/s2,小 物块的加速度为a2=μg=2m/s 2, 当小 物 块 运 动 到 P 点 时,经 过t0 时 间,则 轨 道 有v1 =a1t0, 小物块有v2=a2t0, 在这个过程中系统机械能守恒有 1 2Mv 2 1+ 1 2mv 2 2= 1 2 Mv23+ 1 2mv 2 4+2mgR, 水平方向动量守恒,以水平向左为正方向,则有 Mv1+ mv2=Mv3+mv4, 联立解得t0=1.5s, 根据运动学公式有L=12a1t 2 0- 1 2a2t 2 0, 代入数据解得L=4.5m. 答案:(1)v=4m/s (2)(ⅰ)μ=0.2,m=1kg (ⅱ)L =4.5m 4.解析:(1)机器人从 A 木板左端走到 A 木板右端的过程 中,机器人与 A 木板组成的系统动量守恒,A 木板向左 运动,B、C木板静止,设机器人的质量为 M,三个木板的 质量均为m, 由动量守恒定律得 Mv=mvA, 设所用时间为t,则有 Mvt=mvAt,即 Mx=mxA, 又x+xA=LA 联立解得xA=1.5m 则 A、B木板间的水平距离为1.5m. (2)设机器人起跳的速度大小为v0,速度方向与水平方 向的夹角为θ,机器人从 A 木板右端跳到 B木板左端的 时间为t1, 由斜抛运动规律得v0cosθ􀅰t1=xA, v0sinθ=g􀅰 t1 2 , 联立解得v20= 15 2sinθcosθ , 机器人跳离 A木板的过程中,系统水平方向动量守恒, 由动量守恒定律得 Mv0cosθ=mv′A, 由功能关系得,机器人做的功为W=12Mv 2 0+ 1 2mv′ 2 A , 联立可得W=1+3cos 2θ 2sinθcosθ 􀅰45J=sin 2θ+4cos2θ 2sinθcosθ 􀅰45J= 1 2tanθ+ 2 tanθ( ) 􀅰45J, 由数学知识可知,当且仅当1 2tanθ= 2 tanθ 时,即tanθ=2 时,机器人做功最少,代入可得W=90J. (3)由tanθ=2,可计算出v0cosθ= 15 2 m /s,由 Mv0cos θ=mv′A, 解得v′A= 3 2 15m /s,此后 A木板以此速度向左做匀速 直线运动.机器人跳离 A木板到与B木板相对静止的过 程中,机器人与B、C木板组成的系统在水平方向上动量 守恒,由动量守恒定律得 Mv0cosθ=(M+2m)vB, 此过程中 A木板向左运动的距离x′A=v′At1, 代入数据得x′A=4.5m, 机器人连续三次等间距跳到 B木板右端,整个过程机器 人和B木板组成的系统水平方向动量守恒,设每次跳起 后机器人的 水 平 速 度 大 小 为v1,B 木 板 的 速 度 大 小 为 vB1,机器人每次跳跃的时间为 Δt, 以向右为正方向,由动量守恒定律得(M+m)vB=Mv1- mvB1 ①, 每次跳跃,机器人和B木板的相对位移为 LB 3 ,则有LB 3 = (v1+vB1)Δt ②, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 402 最新真题分类特训􀅰物理 机器人到达B木板右端时,B木板恰好追上 A 木板,从 机器人跳上B左端到跳到B的右端的过程中,A、B木板 的位移之差为 Δx=xA+x′A=6m,则有(vB1-v′A)􀅰3Δt =Δx ③, 联立①②③三个式子得 Δt= LB4(v′A+vB) - Δx3(v′A+vB) , A、C两木板的间距为xAC=(v′A+vC)􀅰3Δt+Δx+LB, vC=vB, 整理得xAC= 7 4LB. 答案:(1)1.5m (2)90J 2 (3)xAC= 7 4LB 5.解析:(1)对 A、B系统,碰撞前、后动量定恒,设碰撞后小 球组合体的速度大小为v, 由动量守恒有mAv0=(mA+mB)v, 碰撞后,对 组 合 体,由 牛 顿 第 二 定 律 有 Fn = (mA + mB) v2 R , 联立解得v= mAv0mA+mB ,Fn= m2Av20 (mA+mB)R . (2)设 A、B第一次碰撞后的速度大小分别为vA、vB,碰 撞过程动量守恒、机械 能 守 恒,对 A、B 系 统 有 mAv0= mAvA+mBvB, 1 2mAv 2 0= 1 2mAv 2 A+ 1 2mBv 2 B, 联立解得vA= (mA-mB)v0 mA+mB ,vB= 2mAv0 mA+mB , 分两种情况讨论: 第一种情况,若第二次碰撞发生在图中的b点,则从第一 次碰撞 到 第 二 次 碰 撞 之 间,A、B 通 过 的 路 程 之 比 为 1+3k1 4+3k1 ,其中k1=0,1,2,3,􀆺,则 vA vB = 1+3k1 4+3k1 , 联立解得 mA mB = 4+3k1 2-3k1 ,显然k1 只能取0,则 mA mB =2, 对第二次碰 撞,设 A、B 碰 撞 后 的 速 度 大 小 分 别 为v′A、 v′B,则mAvA+mBvB=mAv′A+mBv′B, 1 2mAv 2 A+ 1 2mBv 2 B= 1 2mAv′ 2 A + 1 2mBv′ 2 B , 联立解得v′A=v0,v′B=0,故第三次碰撞发生在b点、第 四次碰撞发生在c点,以此类推,满足题意. 第二种情况,若第二次碰撞发生在图中的c点,则从第一次 碰撞到第二次碰撞之间,A、B通过的路程之比为 2+3k2 5+3k2 ,其 中k2=0,1,2,3,􀆺,则 vA vB = 2+3k2 5+3k2 , 联立解得 mA mB = 5+3k2 1-3k2 ,显然k2 只能取0,则 mA mB =5, 同理可得第二次碰撞后v′A=v0,v′B=0,则第三次碰撞发 生在c点、第四次碰撞发生在b点,以此类推,满足题意. 综上所述,mA mB =2或5. (3)第一次碰前相对速度大小为v0,第一次碰后的相对 速度大小为v1相 =ev0,第一次碰后与第二次相碰前 B球 比 A球多运动一圈,即 B 球相对 A 球 运 动 一 圈,有t1 =2πRv1相 , 第一次碰撞有mAv0=mAvA1+mBvB1, 第一次碰撞后有v1相 =vB1-vA1=ev0, 解得vB1= mA mA+mB (v0+v1相 ), B球 运 动 的 路 程 s1 =vB1t1 = 2πRmA mA+mB v0 v1相 +1( ) = 2πRmA mA+mB 1 e+1( ) , 第二 次 碰 撞 的 相 对 速 度 大 小 为v2相 =ev1相 =e2v0,t2 =2πRv2相 , 第二次碰撞有mAv0=mAvA2+mBvB2, 第二次碰撞后有v2相 =vA2-vB2, 解得vB2= mA mA+mB (v0-v2相 ) B 球 运 动 的 路 程s2 =vB2t2 = 2πRmA mA+mB v0 v2相 -1( ) = 2πRmA mA+mB 1 e2 -1( ) , 由以上规 律 可 以 归 纳 为 第 2n+1 次 碰 前 一 共 碰 撞 了 2n次, s = s1 + s2 + s2 + 􀆺 + s2n = 2πRmA mA+mB 1 e+ 1 e2 + 1 e3 + 􀆺+1e2n( ) , 解得s=2πRmAmA+mB 􀅰 e 2n-1 e2n(e-1) . 答案:(1) mAv0 mA+mB   m2Av20 (mA+mB)R  (2)2∶1或5∶1 (3) 2πRmA mA+mB 􀅰 e 2n-1 e2n(e-1) 6.解:(1)对物块 A由平抛运动知识得h=12gt 2,xA=vAt, 代入数据解得,脱离弹簧时 A的速度大小为vA=1m/s, 对 AB物块整体由动量守恒定律 mAvA=mBvB,解得脱 离弹簧时B的速度大小为vB=1m/s. (2)对物块 B由动能定理-μmBgxB=0- 1 2mBv 2 B,代入 数据解得,物块与桌面间的动摩擦因数为μ=0.2. (3)由 能 量 守 恒 定 律 ΔEp = 1 2 mAv 2 A + 1 2 mBv 2 B + μmAgΔxA+μmBgΔxB,其中 mA=mB,Δx=ΔxA+ΔxB, 解得整个过程中,弹簧释放的弹性势能 ΔEp=0.12J. 答案:(1)1m/s 1m/s (2)0.2 (3)0.12J 7.解析:(1)根据题意,小物块在传送带上,由牛顿第二定 律有μmg=ma, 解得a=5m/s2, 由运动学公式可得,小物块与传送带共速时运动的距离 为x=v 2 传 2a=2.5m<L传 =3.6m , 可知,小物块运动到传送带右端前与传送带共速,即小 物块与小球碰撞前瞬间,小物块的速度大小等于传送带 的速度大小5m/s. (2)小物块运动到右端与小球正碰,碰撞时间极短,小物 块与小球组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动 量守恒定律有m物 v=m物 v1+m球 v2, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 502 详解详析 其中v=5m/s,v1=-1m/s, 解得v2=3m/s, 小物块与小球碰撞过程中,两者构成的系统损失的总动 能为 ΔEk= 1 2m物 v 2-12m物 v 2 1- 1 2m球v 2 2, 解得 ΔEk=0.3J. (3)若小球运动到P 点正上方,绳子恰好不松弛,设此时 P 点到O 点的距 离 为d,小 球 在 P 点 正 上 方 的 速 度 为 v3,在 P 点 正 上 方,由 牛 顿 第 二 定 律 有 m球 g= m球 v23 L绳 -d , 小球从O 点正下方到P 点正上方过程中,由机械能守恒 定律有1 2m球 v 2 2= 1 2m球 v 2 3+m球 g(2L绳 -d), 联立解得d=0.2m, 即P 点到O 点的最小距离为0.2m. 答案:(1)5m/s (2)0.3J (3)0.2m 8.解析:(1)过程1:小球释放后自由下落,下降l 由机械能守恒定律得,mgl=12mv 2 0,得v0= 2gl 过程2:小球以v0= 2gl与静止圆盘发生弹性碰撞, 碰撞过程中动量守恒,有mv0=mv1+Mv′1 机械能守恒,有1 2mv 2 0= 1 2mv 2 1+ 1 2Mv′1 2 所以v1= m-M m+Mv0=- 1 2v0 ,v′1= 2m m+Mv0 =12v0 , 即小球碰后速度大小为1 2 2gl ,方向竖直向上,圆盘碰 后速度大小为1 2 2gl ,方向竖直向下; (2)第一次碰后,小球做竖直上抛运动,圆盘因摩擦力与 重力平衡,匀速下滑. 所以只 要 圆 盘 下 降 速 度 比 小 球 快,二 者 间 距 就 不 断 增大. 当二者速度相同时,间距最大,即v1+gt=v′1 可得t=v′1-v1g = v0 g 又v20=2g􀅰 1 2gt 2, 因此dmax=x盘 -x球 =v′1t- v1t- 1 2gt 2( )= v20 2g=l (3)第一次碰后→第二次碰撞前,小球竖直上抛再做自 由落体运动,圆盘则是匀速下滑,当二者即将第二次相 碰时(理解为相遇)x盘1=x球1 即:v1t1+ 1 2gt 2 1=v1′t1,得t1= 2v0 g 此时小球速度v2=v1+gt1= 3 2v0 ,圆盘速度仍为v1′, 在这段时间内,圆盘向下移动,x盘1=v1′t1= v20 g=2l 之后二者第二次发生弹性碰撞,根据 动量守恒:mv2+Mv1′=mv2′+Mv″2 根据机械能守恒:1 2mv 2 2+ 1 2Mv′ 2 1= 1 2mv′ 2 2+ 1 2Mv″ 2 2 得碰撞后小球速度v2′=0,圆盘速度v2″=v0 这段时间内,圆盘向下移动,x盘2=v2′t2= 2v20 g =4l 此时圆盘距下端口13l,之后二者第三次发生碰撞,根据 动量守恒:mv3+Mv2″=mv3′+Mv3″ 根据机械能守恒:1 2mv 2 3+ 1 2Mv″ 2 2 = 1 2mv′ 2 3+ 1 2Mv″ 2 3 得碰后小球速度为v3′= 1 2v0 圆盘速度v″3= 3 2v0 第三 次 碰 后 → 第 四 次 碰 前,小 球 加 速 下 降,圆 盘 匀 速 下滑, 当二者即 将 四 次 碰 撞 时,x盘3=x球3,即v3″t3=v3′t3+ 1 2gt 2 3,得t3= 2v0 g =t1=t2 在这段时间内,圆盘向下移动,x盘3=v3″t3= 3v20 g =6l ,此 时圆盘距离下端管口长度为20l-1l-2l-4l-6l=7l, 此时可得出圆盘每次碰后到下一次碰前,下降距离逐次 增加2l,故若发生下一次碰撞,圆盘将向下移动x盘 4 = 8l,则第四次碰撞后落出管口外, 因此圆盘在管内运动的过程中,小球与圆盘的碰撞次数 为4次. 答案:(1)小球碰后速度大小为 12 2gl (方向竖直向 上),圆盘碰后速度大小为1 2 2gl  (2)l (3)4 9.解析:(1)由题意可知滑块C 静止滑下过程根据动能定 理有mCgH= 1 2mCv 2, 代入数据解得 H=0.8m. (2)滑块C 刚滑上B 时可知C 受到水平向左的摩擦力 f2,f2=μ2mCg, 木板B 受到C 的摩擦力水平向右,为f′2=μ2mCg, B 受到地面的摩擦力水平向左,为f1=μ1(mC+mB)g, 所以滑块C的加速度为aC=μ2 mCg mC =μ2g=5m/s 2, 木板B 的加速度为 aB=μ2 mCg-μ1(mC+mB)g mB =1m/s2, 设经过时间t1,B 和C 共速,有4-5×t1=1+1×t1, 代入数据解得t1=0.5s, 木板B的位移sB1=(1×0.5+ 1 2×1×0.5 2)m=0.625m. 共同的速度v共1=(1+1×0.5)m/s=1.5m/s, 此 后 B 和 C 共 同 减 速,加 速 度 大 小 为 aBC = μ1(mB+mC)g mB+mC =1m/s2, 设再经过t2 时间,物块 A 恰好滑上木板B,有0.625+ 1.5t2- 1 2×1×t 2 2( )=1×(0.5+t2), 整理得t22-t2-0.25=0, 解得t2= 1+ 2 2 s ,t2= 1- 2 2 s ,(舍去) 此时B 的位移 sB2=0.625+ 1.5t2- 1 2×1×t 2 2( )=1+ 22≈1.707m, 共同 的 速 度 v共2 =v共1 -aBC ×t2 =1.5-1× 1+ 2 2 m/s = 1- 22 æ è ç ö ø ÷ m/s, 综上可知满足条件的s范围为0.625m≤s≤1.707m. (3)由于s=0.48m<0.625m, 所以可知滑块C 与木板B 没有共速,对于木板B,根据 运动学公式有0.48=1×t0+ 1 2×1×t 2 0, 整理后有t20+2t0-0.96=0, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 602 最新真题分类特训􀅰物理 解得t01=0.4s,t02=-2.4s(舍去), 滑块C在这段时间的位移sC=4×0.4- 1 2×5×0.4 2 m =1.2m, 所以 摩 擦 力 对 C 做 的 功 W = -f2sC = -μ2mCgsC =-6J. (4)因为木板B 足够长,最后的状态一定会是C 与B 静 止,物块A 向左匀速运动.木板B 向右运动0.48m 时, 有vB0=1+1×0.4m/s=1.4m/s, vC0=4-5×0.4m/s=2m/s, sA=1×0.4m=0.4m, 此时A、B 之间的距离为s=0.48m-0.4m=0.08m. 由于B 与挡板发生碰撞不损失能量,故将原速率反弹. 接着 B 向 左 做 匀 减 速 运 动,可 得 加 速 度 大 小 a′B = μ2mCg+μ1(mB+mC)g mB =4m/s2, 物块A 和木板B 相向运动,设经过t3 时间恰好相遇,则 有1×t3+ 1.4t3- 1 2×4×t 2 3( )=0.08, 整理得t23-1.2t3+0.04=0 解得t3= 3-2 2 5 s ,t′3= 3+2 2 5 s (舍去) 此时有vB1=1.4-4× 3-2 2 5 m /s=8 2-55 m /s. 方向向左;vC1=2-5× 3-2 2 5 m /s=(2 2-1)m/s,方 向向右. 接着A、B发生弹性碰撞,碰前A 的速度为v0=1m/s,方 向向右,以水平向右为正方向,则有mAv0+mB(-vB1)= mAvA+mBvB, 1 2mAv 2 0+ 1 2mB (-vB1)2= 1 2mAv 2 A+ 1 2mBv 2 B, 代入数据解得vA=- 32 2-25 15 m /s≈-2.02m/s, vB= 15-8 2 15 m /s≈0.246m/s, 而此时vC =vC1 = 2-5×3-2 25 æ è ç ö ø ÷ m/s=(2 2-1) m/s≈1.83m/s. 物块A 向左的速度大于木板B 和C 向右的速度,由于摩 擦力的作用,最后B 和C 静止,A 向左匀速运动,系统的 初动量p初 =(mA+mB)v0+mCv=7kg􀅰m/s, 末动量p末 =mAvA=-2.02kg􀅰m/s, 则整个过程动量的变化量 Δp=p末 -p初 =-9.02kg􀅰 m/s, 即大小为9.02kg􀅰m/s. 答案:(1)H=0.8m (2)0.625m≤s≤1.707m (3)- 6J (4)9.02kg􀅰m/s 10.解析:(1)滑块a从D 到F,由能量关系mg􀅰2R= 1 2mv 2 F- 1 2mv 2 0, 在F 点FN-mg=m v2F R , 解得vF=10m/s, FN=31.2N. (2)滑块a返回B 点时的速度vB=1m/s,滑块a一直 在传送带上减速,加速度大小为a=μg=5m/s 2, 根据v2B=v2C-2aL, 可得在C点的速度vC=3m/s, 则滑块a从碰撞后到到达C点12mv 2 1= 1 2mv 2 C+mg􀅰2R, 解得v1=5m/s 因ab碰撞动量守恒,则mvF=-mv1+3mv2, 解得碰后b的速度v2=5m/s, 则碰撞损失的能量 ΔE= 12mv 2 F- 1 2mv 2 1- 1 2 􀅰3mv22 =0. (3)若滑块a碰到滑块b 立即被粘住,则a、b碰后的共 同速度为v,则mvF=4mv, 解得v=2.5m/s, 当弹簧被 压 缩 到 最 短 或 者 伸 长 到 最 长 时 有 共 同 速 度 v′,则4mv=6mv′ 解得v′=53 m /s, 当弹簧被压缩到最短时压缩量为x1, 由能量关系1 2 􀅰4mv2=12 􀅰6mv′2+12kx 2 1, 解得x1=0.1m, 同理当弹簧被拉到最长时伸长量为x2=x1, 则弹簧最大长度与最小长度之差 Δx=2x1=0.2m. 答案:(1)10m/s;31.2N;(2)0;(3)0.2m 11.解析:(1)小球运动到最低点的时候小球和凹槽水平方 向系统动量守恒,取向左为正,0=mv1-Mv2, 小球运动到最低点的过程中系统机械能守恒mgb= 1 2mv 2 1+ 1 2Mv 2 2, 联立解得v2= 2m2gb M2+Mm , 因水平方向在任何时候都动量守恒即0=m􀭵v1-M􀭵v2, 两边同时乘t可得mx1=Mx2, 且由几何关系可知x1+x2=a, 联立解得x2= m M+ma. (2)小球向左运动过程中凹槽向右运动,当小球的坐标 为(x,y)时,此时凹槽水平向右运动的位移为 Δx,根据 上式有m(a-x)=M􀅰Δx, 则小球现在在凹槽所在的椭圆上,根据数学知识可知 此时的椭圆方程为 (x-Δx)2 a2 +y 2 b2 =1, 整理得 [x(M+m)-ma]2 M2a2 +y 2 b2 =1. (3)将Mm = b a-b 代入小球的轨迹方程化简可得[x-(a -b)]2+y2=b2, 即此 时 小 球 的 轨 迹 为 以(a -b)为圆心,b为半径的圆, 则当小 球 下 降 的 高 度 为 b 2 时有如图 此时 可 知 速 度 和 水 平 方 向 的夹 角 为 60°,小 球 下 降 b2 的过程 中,系 统 水 平 方 向 动 量 守 恒 0=mv3cos60° -Mv4, 系统机械能守恒mgb2= 1 2mv 2 3+ 1 2Mv 2 4, 联立得v3= 4gb2 a+3b=2b g a+3b. 答案:(1)v2= 2m2gb M2+Mm ,x2= m M+ma (2) [x(M+m)-ma]2 M2a2 +y 2 b2 =1 (3)2b ga+3b 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 702 详解详析 12.解析:(1)由于地面光滑,则 m1、m2 组成的系统动量守 恒,则有m2v0=(m1+m2)v1, 代入数据有v1=1m/s, 对m1 受力分析有a1=μ m2g m1 =4m/s2. 则木板运动前右端距弹簧左端的距离有v21=2a1x1, 代入数据解得x1=0.125m. (2)木板与弹簧接触以后,对 m1、m2 组成的系统有kx =(m1+m2)a共 , 对m2 有a2=μg=1m/s 2, 当a共 =a2 时物块与木板之间即将相对滑动,解得此时 的弹簧压缩量x2=0.25m, 对m1、m2 组成的系统列动能定理有- 1 2kx 2 2= 1 2 (m1 +m2)v22- 1 2 (m1+m2)v21, 代入数据有v2= 3 2 m /s. (3)木板从速度为v2 时到之后与物块加速度首次相同 时的过程中,由于木板即 m1 的加速度大于木块 m2 的 加速度,则当木板与木块的加速度相同时即弹簧形变 量为x2 时,则说明此时 m1 的 速 度 大 小 为v2,共 用 时 2t0,且m2 一直受滑动摩擦力作用,则对 m2 有-μm2g 􀅰2t0=m2v3-m2v2, 解得v3= 3 2-2t0 , 则对于m1、m2 组成的系统有-Wf= 1 2m1v 2 2+ 1 2m2v 2 3 -12 (m1+m2)v22, ΔU=-Wf, 联立有 ΔU=4 3t0-8t20. 答案:(1)1m/s;0.125m (2)0.25m;32 m /s (3)4 3t0-8t20 13.解析:(1)当弹簧被压缩最短时,弹簧弹性势能最大,此 时A、B 速度相等,即t=t0 时刻,根据动量守恒定律 mB􀅰1.2v0=(mB+m)v0 根据能量守恒定律Epmax= 1 2mB (1.2v0)2- 1 2 (mB+m)v20 联立解得mB=5m,Epmax=0.6mv20. (2)同一时刻弹簧对A、B 的弹力大小相等,根据牛顿第 二定律F=ma 可知同一时刻aA=5aB 则同一时刻A、B 的瞬时速度分别为vA=aAt, vB=1.2v0- aAt 5 根据位移等 于 速 度 在 时 间 上 的 累 积 可 得sA =vAt(累 积),sB=vBt(累积) 又sA=0.36v0t0 解得sB=1.128v0t0 第一次碰撞过程中,弹簧压缩量的最大值 Δs=sB-sA =0.768v0t0. (3)物块A 第二次到达斜面的最高点与第一次相同,说 明物块A 第二次与B 分离后速度大小仍为2v0,方向水 平向右,设物块A 第一次滑下斜面的速度大小为v′A, 设向左为正方向,根据动量守恒定律可得 mv′A-5m􀅰0.8v0=m􀅰(-2v0)+5mv′B. 根据能量守恒定律可得 1 2mv′ 2 A + 1 2 􀅰5m􀅰(0.8v0)2 =12m 􀅰(-2v0)2+ 1 2 􀅰5mv′2B, 联立解得v′A=v0. 设在斜面上滑行的长度为L,上滑过程,根据动能定理 可得-mgLsinθ-μmgLcosθ=0- 1 2m (2v0)2 下滑过程,根据动能定理可得 mgLsinθ-μmgLcosθ= 1 2mv 2 0-0,联立解得μ=0.45. 答案:(1)0.6mv20 (2)0.768v0t0 (3)0.45 14.解析:(1)滑块b摆到最低点过程中,由机械能守恒定律 mgh=12mv 2 b, 解得vb=5m/s, b与a 发生弹性碰撞,根据动量守恒定律和机械能守恒 定律可得mvb=mv′b+mv0, 1 2mv 2 b= 1 2mv′ 2 b+ 1 2mv 2 0, 联立解得,v0=5m/s,v′b=0. (2)由(1)分析可知,物块b与物块a 在A 发生弹性正 碰,速度交换,设物块a刚好可以到达E 点,高度为h1, 根据动能定理可得mgh1-2μmgl-mgH=0, 解得h1=1.2m 以竖直向下为正方向FN+mg=m v2E R , 由动能定理mgh-2μmgl-mgH= 1 2mv 2 E, 联立可得FN=0.1h-0.14(h≥1.2m). (3)当1.2m≤h<1.65m 时,物块位置在E 点或E 点 右侧,根据动能定理得mgh-2μmgl-mgH= 1 2mv 2 E, 从E 点飞出后,竖直方向 H=12gt 2, 水平方向s=vEt, 根据几何关系可得DF= 35m , 联立解得x=3l+DF+s1, 代入数据解得 3+ 35 æ è ç ö ø ÷m≤x< 3.6+ 35 æ è ç ö ø ÷m, 当0.9m<h<1.2m 时,从h2=0.9m 释放时,根据动 能定理可得mgh-μmgs2=0, 解得s2=1.8m, 可知物块达到距离C 点0.8m 处静止,滑块a由E 点 速度为零,返回到CD 时,根 据 动 能 定 理 可 得 mgH- μmgs3=0,,解得s3=0.4m, 距离C点0.6m,综上可知当0.9m<h<1.2m 时3l- s3≤x≤3l, 代入数据得2.6m≤x≤3m. 答案:(1)5m/s (2)FN=0.1h-0.14(h≥1.2m)  (3)当0.9m<h<1.2m时,2.6m≤x≤3m,当1.2m ≤h<1.65m时,3+ 35 æ è ç ö ø ÷m≤x< 3.6+ 35 æ è ç ö ø ÷m 实验十五 验证动量守恒定律 1.解析:(1)由xGt图像的斜率表示速度可知两滑块的速度 在t=1.0s时发生突变,即这个时候发生了碰撞; (2)根据xGt图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬 间B的速度大小为v= 90-1101.0 cm /s=0.20m/s; 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 802 最新真题分类特训􀅰物理 (3)由题图乙知,碰撞前 A的速度大小vA=0.50m/s,碰 撞后 A的速度大小约为v′A=0.36m/s,由题图丙可知, 碰撞后B的速度大小为v′B=0.5m/s,A 和 B碰撞过程 动量守恒,则有mAvA+mBv=mAv′A+mBv′B, 代入数据解得 mA mB ≈2, 所以质量为200􀆰0g的滑块是B. 答案:(1)1􀆰0 (2)0􀆰20 (3)B 2.解析:(1)为 了 保 证 小 球 碰 撞 为 对 心 正 碰,且 碰 后 不 反 弹,要求ma>mb; (2)①两球离开斜槽后做平抛运动,由于抛出点的高度 相等,它们做平抛运动的时间t相等,碰撞前a球的速度 大小v0= xP t , 碰撞后a球的速度大小va= xM t , 碰撞后b球的速度大小vb= xN t , 如果碰撞过 程 系 统 动 量 守 恒,则 碰 撞 前 后 系 统 动 量 相 等,则mav0=mava+mbvb, 整理得maxP=maxM+mbxN , ②小球离开 斜 槽 末 端 后 做 平 抛 运 动,竖 直 方 向 高 度 相 同,故下落时间相同,水平方向匀速直线运动,小球水平 飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比. 答案:(1)> (2)①maxP=maxM +mbxN   ②小球离开 斜槽末端后做平抛运动,竖直方向高度相同,故下落时 间相同,水平方向匀速运动直线运动,小球水平飞出时 的速度与平抛运动的水平位移成正比 3.解析:(1)根据题意可知,甲与乙碰撞后没有反弹,可知 甲的质量大于乙的质量,甲选用的是一元硬币; (2)甲 从 O 点 到P 点,根 据 动 能 定 理 -μm1gs0 =0- 1 2mv 2 0, 解得碰撞前,甲到O 点时速度的大小v0= 2μgs0, (3)同理 可 得,碰 撞 后 甲 的 速 度 和 乙 的 速 度 分 别 为v1 = 2μgs1, v2= 2μgs2, 若动量守恒,则满足m1v0=m1v1+m2v2, 整理可得 s0- s1 s2 = m2 m1 , (4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得到碰撞前后 甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1, 写出一条产生这种误差可能的原因有: 1.测量误差,因 为 无 论 是 再 精 良 的 仪 器 总 是 会 有 误 差 的,不可能做到绝对准确; 2.碰撞过程中,我们认为内力远大于外力,动量守恒,实 际上碰撞过程中,两个硬币组成的系统合外力不为零. 答案:(1)一元 (2) 2μgs0 (3) m2 m1 (4)见解析 4.解析:(2)应该用质量较小的滑块碰撞质量较大的滑块, 碰后运动方向相反,故选0.304kg的滑块作为A. (6)由于两段位移大小相等,根据表中的数据可得k2= v1 v2 = t2 t1 =0.210.67=0.31 (7) v1 v2 平 均 值 为k=0.31+0.31+0.33+0.33+0.335 = 0.32 (8)弹性碰撞时满足动量守恒和机械能守恒,可得 m1v0 =-m1v1+m2v2, 1 2m1v 2 0= 1 2m1v 2 1+ 1 2m2v 2 2 联立解得 v1 v2 = m2-m1 2m1 代入数据可得 v1 v2 =0.34. 答案:(2)0.304 (6)0.31 (7)0.32 (8) m2-m1 2m1   0.34 5.解析:(1)游标卡尺的读数为10mm+4×0.05mm= 10.20mm; (2)滑块保持稳定,说明气垫导轨水平; (3)根据表格中数据描点并用直线连接 (4)根据动量定理FΔt=MΔv变形得 mgΔt=(M+m)Δv, 则 Δv-Δt图线斜率的理论值 k= mgM+mm /s2=1.96m/s2. (5)根据动量定理FΔt=MΔv变形得 Δv Δt= F M A.槽码质量偏小,而实际的槽码质量偏大,则合外力F 偏大,所以图线斜率的实验值偏大,A错误; B.细线与气垫导轨不平行,滑块实际所受合外力为F 的 水平分力,所以图线斜率的实验值偏小,B正确; C.滑块释放的位置与斜率相关的参量无关,C错误; D.Δt偏大,则ΔvΔt 偏小,图线斜率偏小,D正确.故选BD. 答案:(1)10􀆰20 (2)将气垫导轨调至水平 (3) (4)1􀆰96 (5)BD 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 902 详解详析

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专题九动量守恒定律-【创新教程】2020-2024五年高考真题物理分类特训
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