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1、
45分鐘高考熱點練(六) 碰撞與動量守恒
熱點一 動量定理的應(yīng)用
1.(多選)對下列物理現(xiàn)象的解釋,正確的是( )
A.擊釘時,不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕
B.跳遠時,在沙坑里填沙,是為了減小沖量
C.易碎品運輸時,要用柔軟材料包裝,船舷常常懸掛舊輪胎,都是為了延長作用時間,減小作用力
D.在車內(nèi)推車推不動,是因為合外力沖量為零
解析: 擊釘時,不用橡皮錘是因為橡皮錘與釘子的作用時間長;跳遠時,在沙坑里填沙,是為了延長人與地的接觸時間,所以A、B不正確;據(jù)動量定理Ft=Δp知,當Δp相同時,t越長,作用力越小,故C正確;車能否移動或運動狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用,與內(nèi)
2、部作用無關(guān),所以D正確。
答案: CD
2.(2018·安徽滁州模擬)在高臺跳水中,運動員從高臺向上躍起,在空中完成動作后進入水中,在浮力作用下做減速運動,速度減為零后返回水面。設(shè)運動員在空中運動過程為Ⅰ,進入水中做減速運動過程為Ⅱ,不計空氣阻力和水的粘滯阻力,則下述判斷錯誤的是( )
A.在過程Ⅰ中,運動員受到的沖量等于動量的改變量
B.在過程Ⅰ中,運動員受到重力沖量的大小與過程Ⅱ中浮力沖量的大小相等
C.在過程Ⅰ中,每秒鐘運動員動量的變化量相同
D.在過程Ⅰ和過程Ⅱ中運動員動量變化的大小相等
解析: 在過程Ⅰ中,運動員只受重力,故重力的沖量一定等于動量的改變量,故A正確;由
3、于在過程Ⅱ中人也會受到重力,故由動量定理可知,整體過程中重力的沖量等于過程Ⅱ中浮力的沖量大小,故B錯誤;在過程Ⅰ中,由于重力不變,運動員的加速度相同,在相同的時間內(nèi)運動員的速度變化量相同,故每秒鐘運動員動量的變化量相同,故C正確;由題意知,過程Ⅰ中的末速度等于過程Ⅱ的初速度,而過程Ⅱ的末速度為零,故動量的變化的大小相等,故D正確。
答案: B
3.兩塊長方體木板A和B,長度都是l=2.0 m,緊貼在一起,靜置于光滑水平面上。一小物塊C(視為質(zhì)點)位于木板A的左端,如圖所示?,F(xiàn)給物塊C一向右的初速度v0=3.0 m/s。已知物塊C與木板A、B之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.3,A、B、C的質(zhì)量均
4、為m=1 kg,重力加速度大小g取10 m/s2。求木板A最終受到木板B彈力的沖量。
解析: 假設(shè)物塊C停在木板A上,取向右為正方向,由動量守恒定律得mv0=3mv
根據(jù)能量守恒定律得mv=·3mv2+μmgx
聯(lián)立解得物塊C相對于木板A滑行的距離x=1.0 m
5、以共同的速度運動:設(shè)甲同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為150 kg,碰撞前向右運動,速度的大小為4.5 m/s,乙同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為200 kg,碰撞前向左運動,速度的大小為4.25 m/s,則碰撞后兩車共同的運動速度為(取向右為正方向)( )
A.1 m/s B.0.5 m/s
C.-1 m/s D.-0.5 m/s
解析: 兩車碰撞過程中動量守恒
m1v1-m2v2=(m1+m2)v
得v== m/s=-0.5 m/s。
答案: D
5.
在光滑的水平面上,有a、b兩球,其質(zhì)量分別為ma、mb,兩球在t0時刻發(fā)生正碰,并且在碰撞過程中無機械能損失,兩球
6、在碰撞前后的速度圖象如圖所示,下列關(guān)系正確的是( )
A.ma>mb B.ma<mb
C.ma=mb D.無法判斷
解析: 由動量守恒定律得mava=mava′+mbvb′,由于va′<0,則b球獲得的動量大于a球最初的動量。若ma=mb,則兩球交換速度,與圖象不符;由Ek=知,若ma>mb,則b球的動能將會大于a球最初的動能,違背能量守恒定律,則必然滿足ma<mb。
答案: B
6.光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C,質(zhì)量分別為mA=3m、mB=mC=m,開始時B、C均靜止,A以初速度v0向右運動,A與B碰撞后分開,B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起,此后A與B間的距離保持
7、不變。求B與C碰撞前B的速度大小。
解析: 設(shè)A與B碰撞后,A的速度為vA,B與C碰撞前B的速度為vB,B與C碰撞后粘在一起的速度為v,由動量守恒定律得
對A、B木塊:mAv0=mAvA+mBvB①
對B、C木塊:mBvB=(mB+mC)v②
由A與B間的距離保持不變可知
vA=v③
聯(lián)立①②③式,代入數(shù)據(jù)得
vB=v0④
答案: v0
熱點三 動量守恒和能量守恒的綜合應(yīng)用
7.有甲、乙兩滑塊,質(zhì)量分別為3m和m,以相同的速度v在光滑水平面上相向運動,發(fā)生了碰撞。已知碰撞后,甲滑塊靜止不動,那么這次碰撞是( )
A.彈性碰撞 B.非彈性碰撞
C.完全非彈性碰撞 D
8、.條件不足,無法確定
解析: 由動量守恒定律得:
3mv-mv=mv′
v′=2v
Ek前=mv2+×3 mv2=2mv2
Ek后=m(2v)2=2mv2
故兩滑塊的碰撞是彈性碰撞,選項A正確。
答案: A
8.質(zhì)量M=0.6 kg的平板小車靜止在光滑水平面上,如圖所示,當t=0時,兩個質(zhì)量都為m=0.2 kg的小物體A和B,分別從小車的左端和右端以水平速度v1=5.0 m/s和v2=2.0 m/s同時沖上小車,當它們相對于小車停止滑動時,沒有相碰。已知A、B兩物體與車面的動摩擦因數(shù)都是0.20,g取10 m/s2,求:
(1)A、B兩物體在車上都停止滑動時的速度。
(
9、2)車的長度至少是多少?
解析: (1)設(shè)物體A、B相對于車停止滑動時,車速為v,根據(jù)動量守恒定律:
m(v1-v2)=(M+2m)v
v=0.6 m/s
方向向右
(2)設(shè)物體A、B在車上相對于車滑動的距離分別為L1、L2,車長為L,由功能關(guān)系
μmg(L1+L2)=mv+mv-(M+2m)v2
解得:L1+L2=6.8 m
L≥L1+L2=6.8 m
可知L至少為6.8 m
答案: (1)0.6 m/s 方向向右 (2)6.8 m
9.(2018·銅陵模擬)如圖所示,半徑R=1.0 m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi),軌道的一個端點B和圓心O的連線與水平方向間的夾角θ=
10、37°,另一端點C為軌道的最低點。C點右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點靜止放置一木板,木板質(zhì)量M=1 kg,上表面與C點等高。質(zhì)量為m=1 kg的物塊(可視為質(zhì)點)從空中A點以v0=1.2 m/s的速度水平拋出,恰好從軌道的B端沿切線方向進入軌道。取g=10 m/s2。求:
(1)物塊經(jīng)過C點時的速度vC;
(2)若木板足夠長,物塊在木板上相對滑動過程中產(chǎn)生的熱量Q。
解析: (1)設(shè)物塊在B點的速度為vB,在C點的速度為vC,從A到B物塊做平拋運動,有
vBsin θ=v0
從B到C,根據(jù)動能定理有
mgR(1+sin θ)=mv-mv
解得vC=6 m/s。
(2)根據(jù)動量守
11、恒定律得:(m+M)v=mvC
根據(jù)能量守恒定律有
(m+M)v2+Q=mv
聯(lián)立解得Q=9 J。
答案: (1)6 m/s (2)9 J
10.(2018·廣東江門模擬)如圖所示,質(zhì)量為M的小車D靜止在水平光滑軌道上,一根長為L的細繩一端固定質(zhì)量為m的球A,細繩的另一端固定在小車D上,另一根長為2L的細繩一端固定質(zhì)量為2m的球B,另一端固定在O點,兩細繩自由下垂時兩小球正好相切,且兩球心在同一水平高度上?,F(xiàn)將球B拉至細繩處于水平伸長狀態(tài)后釋放,設(shè)A、B發(fā)生碰撞時無機械能損失,重力加速度為g。求:
(1)球B在最低點時的速度大小和細繩拉力的大??;
(2)碰撞結(jié)束后球A上升的最
12、大高度h。
解析: (1)球B下擺的過程中機械能守恒,則有2mg·2L=×2mv,
解得v0=2,
根據(jù)牛頓第二定律有F-2mg=2m,
聯(lián)立解得F=6mg。
(2)球B與球A碰撞,A、B兩球組成的系統(tǒng)動量守恒、機械能守恒,
取水平向右為正方向,則有2mv0=2mv1+mv2,
×2mv=×2mv+mv,
聯(lián)立解得v2=v0。
球A上升時小車D隨之向右運動,球A和小車D組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒、機械能守恒,球A上升到最大高度時與小車D速度相同,則有mv2=(m+M)v,
mv=(m+M)v2+mgh,
聯(lián)立解得h=。
答案: (1)2 6mg (2)
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