高中物理五年高考题荟萃--动量守恒定率

2019-01-19 15:43

1.(福建卷)一炮舰总质量为M,以速度v0匀速行驶,从舰上以相对海岸的速度v沿前进的方向射出一质量为m的炮弹,发射炮弹后艇的速度为v?,若不计水的阻力,则下列各关系式中正确的是___________。(填写项前的编号)①Mv0?(M?m)v??mv②

Mv0?(M?m)v??m(v?v0)③Mv0?(M?m)v??m(v?v?)④Mv0?Mv??mv

3.(全国卷I)21. 质量为M的物块以速度V运动,与质量为m的静止物块发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等。两者质量之比M/m可能为A.2 B.3 C.4 D.5

4.(山东卷)(2)如图所示,光滑水平面轨道上有三个木块,A、B、C,质量分别为

mB=mc=2m,mA=m,A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧 (弹簧与滑块不栓接)。开始时

A、B以共同速度v0运动,C静止。某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生

碰撞并粘在一起,最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。vB?9v0。 5v

6.(天津卷)10.(16分)如图所示,质量m1=0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数?=0.5,取g=10 m/s,求

(1)物块在车面上滑行的时间t; (1)0.24s

(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v′0不超过多少。 (2)5m/s

7.(北京卷)24.(20分)(1)如图1所示,ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道,BC段水平,AB段与BC段平滑连接。质量为m1的小球从高位h处由静止开始沿轨道下滑,与静止在轨道BC段上质量为m2的小球发生碰撞,碰撞后两球两球的运动方向处于同一水平线上,且在碰撞过程中无机械能损失。求碰撞后小球m2的速度大小v2;

2

v2?2m12ghm1?m2

8.(重庆卷)24.(18分)探究某种笔的弹跳问题时,把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分,其中内芯和外壳质量分别为m和

4m.笔的弹跳过程分为三个阶段:

①把笔竖直倒立于水平硬桌面,下压外壳使其下端接触桌面(见题24图a); ②由静止释放,外壳竖直上升至下端距桌面高度为h1时,与静止的内芯碰撞(见题24图b);

③碰后,内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处(见题24图c)。

设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力、不计摩擦与空气阻力,重力加速度为g。求: (1)外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小; (2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬间,弹簧做的功;

(3)从外壳下端离开桌面到上升至h2处,笔损失的机械能。 解析:

设外壳上升高度h1时速度为V1,外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为V2, (1)对外壳和内芯,从撞后达到共同速度到上升至h2处,应用动能定理有 (4mg+m)( h2-h1)=

12

(4m+m)V2,解得V2=2g(h2?h1); 2(2)外壳和内芯,碰撞过程瞬间动量守恒,有4mV1=(4mg+m)V2, 解得V1=52g(h2?h1), 4设从外壳离开桌面到碰撞前瞬间弹簧做功为W,在此过程中,对外壳应用动能定理有

12

(4m)V1, 225h2?9h1解得W=mg;

4W-4mgh1=

(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的过程,机械能守恒,只是在外壳和内芯碰撞过程有能量损失,损失的能量为E损=

联立解得E损=

1122

(4m)V1-(4m+m)V2, 225mg(h2-h1)。 49.(广东卷)19.(16分)如图19所示,水平地面上静止放置着物块B和C,相距l=1.0m 。物块A以速度v0=10m/s沿水平方向与B正碰。碰撞后A和B牢固地粘在一起向右运动,并再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v=2.0m/s 。已知A和B的质量均为m,C的质量为A质量的k倍,物块与地面的动摩擦因数?=0.45.(设碰撞时间很短,g取10m/s)

2

(1)计算与C碰撞前瞬间AB的速度;

(2)根据AB与C的碰撞过程分析k的取值范围,并讨论与C碰撞后AB的可能运动方向。

【解析】?设AB碰撞后的速度为v1,AB碰撞过程由动量守恒定律得 mv0?2mv1

设与C碰撞前瞬间AB的速度为v2,由动能定理得 ??mgl?112mv2?mv12 22 联立以上各式解得v2?4m/s

?若AB与C发生完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得 2mv2?(2?k)mv 代入数据解得 k?2 此时AB的运动方向与C相同

若AB与C发生弹性碰撞,由动量守恒和能量守恒得

2mv2?2mv3?kmv 1 1122?2mv??2mv3??kmv222222?k

v2

2?k

联立以上两式解得

4v?v2

2?k

v3?

代入数据解得 k?6 此时AB的运动方向与C相反

若AB与C发生碰撞后AB的速度为0,由动量守恒定律得

2mv2?kmv

代入数据解得k?4

总上所述得 当2?k?4时,AB的运动方向与C相同 当k?4时,AB的速度为0

当4?k?6时,AB的运动方向与C相反

10.(08全国I24)图中滑块和小球的质量均为m,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动,小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长为l.开始时,轻绳处于

水平拉直状态,小球和滑块均静止.现将小球由静止释放,当小球到达最低点时,滑块刚 好被一表面涂有粘性物质的固定挡板粘住,在极短的时间内速度减为零,小球继续向左摆动,当轻绳与竖直方向的夹角θ=60°时小球达到最高点.求:?

(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中,挡板阻力对滑块的冲量.? (2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中,绳的拉力对小球做功的大小.? 答案 (1)-mgl (2)

1 mgl 2解析 (1)设小球第一次到达最低点时,滑块和小球速度的大小分别为v1、v2,由机械能守恒定律得

1212

mv1+mv2=mgl 22 ①?

小球由最低点向左摆动到最高点时,由机械能守恒定律得?

12

mv2=mgl(1-cos 60°) 2联立①②式得? v1=v2=gl

②?

③?

设所求的挡板阻力对滑块的冲量为I,规定动量方向向右为正,有?

I=0-mv1?

解得I=-mgl

④?

(2)小球从开始释放到第一次到达最低点的过程中,设绳的拉力对小球做功为W,由动能定理得

mgl+W=

12

mv22

⑤?

联立③⑤式得? W=-

1mgl? 21mgl 2小球从释放到第一次到达最低点的过程中,绳的拉力对小球做功的大小为

11.(08北京理综24)有两个完全相同的小滑块A和B,A沿光滑水平面以速度v0与 静止在平面边缘O点的B发生正碰,碰撞中无机械能损失.碰后B运动的轨迹为 OD曲线,如图所示.

(1)已知小滑块质量为m,碰撞时间为Δt,求碰撞过程中A对B平均冲力的大小;? (2)为了研究物体从光滑抛物线轨道顶端无初速度下滑的运动,特制做一个与B平抛轨迹完全相同的光滑轨道,并将该轨道固定在与OD曲线重合的位置,让A沿该轨道无初速下滑

(经分析,A下滑过程中不会脱离轨道).

a.分析A沿轨道下滑到任意一点的动量pA与B平抛经过该点的动量pB的大小关系;? b.在OD曲线上有一点M,O和M两点连线与竖直方向的夹角为45°.求A通过M点时的水平分速度和竖直分速度.?

答案 (1)

mv02545?(2)a.pA

①? ②?

121212

mvA+mvB=mv0222

由①②,解得vA=0,vB=v0,?

根据动量定理,滑块B满足F·Δt=mv0? 解得F=

mv0. ?t(2)a.设任意点到O点竖直高度差为d.?

A、B由O点分别运动至该点过程中,只有重力做功,所以机械能守恒. 选该任意点为势能零点,有? EkA=mgd,EkB=mgd+

12

mv0 2由于p=2mEK,有即pA<pB

pA?pBEKA2gd??1 2EKBv0?2gd故A下滑到任意一点的动量总是小于B平抛经过该点的动量.

?b.以O为原点,建立直角坐标系xOy,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向下,则对B有x=v0t,y=

12

gt 2B的轨迹方程 y=

g2v02x

2

2v在M点x=y,所以y=0

g2 ③

因为A、B的运动轨迹均为OD曲线,故在任意一点,两者速度方向相同.设B水平和竖直分速度大小分别为


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