动量守恒定律的应用 专题训练(三)(09)
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动量守恒定律应用题(绝对经典)引言动量守恒定律是物理学中一个重要的概念,它描述了在没有外力作用下,一个系统的总动量保持不变。
本文将介绍一个经典的动量守恒定律应用题,并通过简单的计算来解答这个问题。
题目描述在一个封闭的系统中,有两个物体A和B,它们的质量分别为$m_A$和$m_B$。
物体A和物体B之间没有外力作用,因此系统的动量守恒。
在初始时刻$t_0$,物体A的速度为$v_A$,物体B的速度为$v_B$。
现在我们需要计算在某一时刻$t$后,物体A和物体B的速度。
解答根据动量守恒定律可知,系统的总动量在任何时刻都保持不变。
在初始时刻$t_0$,系统的总动量为:$$P_{\text{总}} = m_A \cdot v_A + m_B \cdot v_B \quad \text{(1)}$$在时刻$t$后,物体A的速度为$v_A'$,物体B的速度为$v_B'$。
根据动量守恒定律,系统的总动量仍然保持不变。
因此,在时刻$t$,系统的总动量为:$$P_{\text{总}}' = m_A \cdot v_A' + m_B \cdot v_B' \quad \text{(2)} $$由于系统的总动量保持不变,根据等式(1)和等式(2)可得:$$m_A \cdot v_A + m_B \cdot v_B = m_A \cdot v_A' + m_B \cdotv_B' \quad \text{(3)}$$我们可以根据等式(3)来计算物体A和物体B在时刻$t$后的速度。
具体步骤如下:1. 根据题目给出的初始条件,将初始时刻$t_0$的速度代入等式(3)中。
2. 求解等式(3)得出物体A和物体B在时刻$t$后的速度$v_A'$和$v_B'$。
结论本文介绍了一个关于动量守恒定律的经典应用题。
通过简单的计算,我们可以求解出物体A和物体B在时刻$t$后的速度。
动量守恒定律的应用练习题例1、如图8-16所示,A 、B 、C 三木块的质量分别为m A =0.5kg ,m B =0.3kg ,m C =0.2kg ,A 和B 紧靠着放在光滑的水平面上,C 以v 0=25m/s 的水平初速度沿A 的上表面滑行到B 的上表面,由于摩擦最终与B 木块的共同速度为8m/s ,求C 刚脱离A 时,A 的速度和C 的速度。
例2、甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车质量之和M=30 kg ,乙和他的冰车质量之和也是M=30kg ,游戏时甲推着一个质量m=15kg 和箱子以大小为v 0=2m/s 的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面而来,为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处,乙迅速抓住,若不计冰面摩擦,求甲至少要以多大速度(相对地)将箱子推出,才能避免与乙相撞?练习1、甲、乙两人质量均为M ,甲推一个质量为m 的木箱,甲、乙都在水平光滑冰面上以速度v 0相向运动,甲将木箱推给乙,乙接住木箱后又推给甲,连续n 次后甲接到木箱,这时甲和木箱的速度为零,则这时乙的速度为( ) A .速度大小为0nv M m ,方向与甲的初速度方向相同;B .速度大小为nv m M m0⋅+,方向与乙的初速度方向相同; C .速度大小为0v Mm ,方向与甲的初速度方向相同;D .速度为零。
练习2、两只总质量分别为m 1=500kg 和m 2=1000kg 小船平行逆向航行,航线邻近,当它们首尾相齐时,由每一只船上各投质量m=50kg 的麻袋到对面一只船上去,结果载重较小的一只停了下来,另一只船则以v=8.5m/s 的速度向原原航行,问在交换麻袋前两只船的速率为多少?(水的阻力不计)练习3、三个相同的木块A 、B 、C ,从同一水平线上自由下落,其中A 在开始下落的瞬间,被水平飞行的子弹击中,木块B在下落到一半高度时才被水平飞行的子弹击中,若子弹图8-16均留在木块内,以t A 、t B 、t C 分别表示三个木块下落的时间,则它们间的关系是( ) A .t A >t B >t C ; B .t A =t C <t B ; C .t A <t B <t C ; D .t A =t B <t C 。
动量守恒定律计算题专项训练 一.动量守恒+平抛1.(11)如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上,轨道半径为R ,MN 为直径 且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球A 以某一速度冲进轨道,到达平圆轨道最 高点M 时与静止于该处的质量与A 相同的小球B 发生碰撞,碰后两球粘在一起飞出轨道, 落地点距N 为2R 。
重力加速度为g ,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计。
求:(1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t ;(2)小球A 冲进轨道时速度v 的大小。
2.(12) 如图所示,水平地面上固定有高为h 的平台,台面上有固定的光滑坡道,坡道顶端距台面也为h ,坡道底端与台面相切.小球A 从坡道顶端由静止开始滑下,到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球B 发生碰撞,并粘连在一起,共同沿台面滑行并从台面边缘飞出,落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半.两球均可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g .求:(1)小球A 刚滑至水平台面的速度v A ;(2)A 、B 两球的质量之比m A :m B .二动量守恒+动能定理3.(10)如图所示,小球A 系在细线的一端,线的另一端固定在O 点,O 点到水平面的距离为h 。
物块B 质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O 点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。
现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为16h 。
小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g ,求碰后物块的速度。
4.一根轻绳长L=1.6m,一端系在固定支架上,另一端悬挂一个质量为M=1kg的沙箱A,沙箱处于静止.质量为m=10g的子弹B以水平速度v0=500m/s射入沙箱,其后以水平速度v= 100m/s从沙箱穿出(子弹与沙箱相互作用时间极短).g=10m/s2.求:(1)子弹射出沙箱瞬间,沙箱的速度u的大小;(2)沙箱和子弹作为一个系统共同损失的机械能E损;(3)沙箱摆动后能上升的最大高度h;(4)沙箱从最高点返回到最低点时,绳对箱的拉力F的大小.三.有弹簧的5.如图所示,两个质量都为M的木块A,B用轻质弹簧相连放在光滑的水平面上,一颗质量为m的子弹以速度V0射向木块A并嵌在其中,子弹打木块的过程时间极端,求子弹以速度V0射向木块A二者刚好相对静止时的共同速度多大?(1)子弹射入木块A二者刚好相对静止时的共同速度多大?(2)弹簧压缩量最大时,三者的速度多大?(3)弹簧压缩后的最大弹性势能多大?四.单方向动量守恒6. 如图所示,质量M的滑块静止在光滑的水平面上,滑块的光滑弧面底部与水平面相切,一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来.设小球不能越过滑块,则小球到达最高点时,小球的速度大小为_________,滑块的速度大小为___________.五.板块模型7.(09)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=1.5 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μ=0.5,取g=10 m/s2,求(1)物块在车面上滑行的时间t;(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0'不超过多少。
1.如图所示,以质量m=1kg 的小物块(可视为质点),放置在质量为M=4kg 的长木板,左侧长木板放置在光滑的水平地面上,初始时长木板与木块一起,以水平速度v ₀=2m/s 向左匀速运动。
在长木板的左侧上方固定着一个障碍物A ,当物块运动到障碍物A 处时与A 发生弹性碰撞(碰撞时间极短,无机械能损失),而长木板可继续向左运动,重力加速度g=10m/s ²。
(1)设长木板足够长,求物块与障碍物第1次碰撞后,物块与长木板速度相同时的共同速率 1.2m/s(2)设长木板足够长,物块与障碍物发生第1次碰撞后,物块儿向右运动能到达的最大距离,s=0.4m ,求物块与长木板间的动摩擦因数以及此过程中长木板运动的加速度的大小.1.25m/s2(3)要使物块不会从长木板上滑落,长木板至少为多长?2m2.如图所示为一根直杆弯曲成斜面和平面连接在一起的轨道,转折点为C,斜面部分倾角为30度,平面部分足够长,滑块A,B 放在斜面上,开始时A,B 之间的距离为1米,B 与C 的距离为0.6米,现将A B 同时由静止释放.已知A 、B 与轨道的动摩擦因数分别为√3/5和√3/2 ,A 、B 质量均为m ,g 取10m/s²,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A 、B 发生碰撞时为弹性碰撞。
物体A,B 可以看作是质点,不计在斜面与平面转弯处的机械能损失,则(1)经过多长时间滑块A,B 第1次发生碰撞. 1s(2)滑块B 停在水平轨道上的位置与C 点儿的距离是多少?m 1033.如图所示,光滑的轨道固定在竖直平面内,其O 点左边为水平轨道,O 点右边的曲面轨道高度h 等于0.45米,左右两段轨道在O 点平滑连接.质量m=0.10kg 的小滑块a 由静止开始从曲面轨道的顶端沿轨道下滑,到达水平段后与处于静止状态的质量M=0.30kg 的小滑块b 发生碰撞,碰撞后现小滑块a 恰好停止运动,取重力加速度g=10m/s²,求(1)小滑块a 通过O 点时的速度大小3m/s (2)碰撞后小滑块b 的速度大小1m/s(3)碰撞后碰撞过程中小滑块a 、b 组成的系统损失的机械能。
高考物理动量守恒定律的应用及其解题技巧及练习题 (含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.竖直平面内存在着如图甲所示管道,虚线左侧管道水平,虚线右侧管道是半径R=1m 的半圆形,管道截面是不闭合的圆,管道半圆形部分处在竖直向上的匀强电场中,电场强度 E=4X 10/m .小球a 、b 、c 的半径略小于管道内径, b 、c 球用长L 2m 的绝缘细轻杆连接,开始时c 静止于管道水平部分右端P 点处,在M 点处的a 球在水平推力F 的作用下由静止向右运动,当 F 减到零时恰好与b 发生了弹性碰撞,F-t 的变化图像如图乙所示,且满足F 2 t 2 —.已知三个小球均可看做质点且 m a =0.25kg , m b =0.2kg , m c =0.05kg ,小球 (1) 小球a 与b 发生碰撞时的速度 v o ; (2) 小球c 运动到Q 点时的速度v ;(3) 从小球c 开始运动到速度减为零的过程中,小球 c 电势能的增加量.【答案】(1) V 4m/s (2) v=2m/s (3) E p 3.2J 【解析】【分析】对小球 a ,由动量定理可得小球 a 与b 发生碰撞时的速度;小球a 与小球b 、c 组 成的系统发生弹性碰撞由动量守恒和机械能守恒可列式,小球c 运动到Q 点时,小球b 恰好运动到P 点,由动能定理可得小球 c 运动到Q 点时的速度;由于b 、c 两球转动的角速 度和半径都相同,故两球的线速度大小始终相等,从c 球运动到Q 点到减速到零的过程列能量守恒可得; 解:⑴对小球a ,由动量定理可得I m a V 。
0 由题意可知,F-图像所围的图形为四分之一圆弧 ,面积为拉力F 的冲量,由圆方程可知S 1m 2 代入数据可得:v 0 4m/s(2)小球a 与小球b 、c 组成的系统发生弹性碰撞 , 由动量守恒可得 m a V 0 m a V | (m b m c )v 21 2 1 2 12由机械能守恒可得 m a v 0m a v 1 (m b m c )v 222 2解得 V 1 0, V 2 4m/ sA E阳1r c 带q=5 x 1'0)C 的正电荷,其他小球不带电,不计一切摩擦, g=10m/s 2,求小球c运动到Q点时,小球b恰好运动到P点,由动能定理1 2 1 2 m c gR qER ㊁血 mjv ㊁血 mjv ?代入数据可得v 2m/ s⑶由于b 、c 两球转动的角速度和半径都相同,故两球的线速度大小始终相等,假设当两球速度减到零时,设b 球与O 点连线与竖直方向的夹角为 从c 球运动到Q 点到减速到零的过程列能量守恒可得:1 2(m b m c )v qERsin 22.如图所示,小明参加户外竞技活动,站在平台边缘抓住轻绳一端,轻绳另一端固定在 '点,绳子刚好被拉直且偏离竖直方向的角度0 =60.小明从A 点由静止往下摆,达到 O 点正下方B 点突然松手,顺利落到静止在水平平台的平板车上,然后随平板车一起向右运 动•到达C 点,小明跳离平板车(近似认为水平跳离),安全落到漂浮在水池中的圆形浮漂 上•绳长L=1.6m ,浮漂圆心与 C 点的水平距离x=2.7m 、竖直高度y=1.8m ,浮漂半径 R=0.3m 、不计厚度,小明的质量m=60kg ,平板车的质量 m=20kg ,人与平板车均可视为质点,不计平板车与平台之间的摩擦.重力加速度g=10m/s 2,求:_*』吩(1) 轻绳能承受最大拉力不得小于多少? (2) 小明跳离平板车时的速度在什么范围?(3) 若小明跳离平板车后恰好落到浮漂最右端,他在跳离过程中做了多少功 ?【答案】(1) 1200N (2) 4m/s Wv< 5m/s( 3) 480J 【解析】 【分析】(1)首先根据机械能守恒可以计算到达B 点的速度,再根据圆周运动知识计算拉力大小.(2)由平抛运动规律,按照位移大小可以计算速度范围( 3)由动量守恒和能量守恒规律计算即可. 【详解】解(I)从A 到B .由功能关系可得1 2 mgL(1 cos ) mv ①2代人数据求得v=4 m/s ②m b gR(1cos ) m c gRsin 解得sin0637因此小球c 电势能的增加量: E p qER(1 sin ) 3.2J2在最低点B处,T mg mv③联立①②解得,轻绳能承受最大拉力不得小于T=1200N(2) 小明离开滑板后可认为做平抛运动1 2竖直位移y gt1 2 3④2离C点水平位移最小位移x R v min t⑤离C点水平位移最大为X R V min t⑥联立④⑤⑥解得小明跳离滑板时的速度 4 m/s Wvw 5 m/s(3) 小明落上滑板时,动量守恒mv (m m0)V| ⑦代人数据求得V i=3 m/s⑧离开滑板时,动量守恒(m m0)v| mv C m o V2⑨将⑧代人⑨得V2=-3 m/s由功能关系可得1 2 1 2 1 2 W ( — mv C m0v2) m m0 v1⑩.2 2 2解得W=480 J3. 某种弹射装置的示意图如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接,传送带长度L=15.0m,皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动,三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B C置于水平导轨上, B C之间有一段轻弹簧刚好处于原长,滑块B与轻弹簧连接,C未连接弹簧,B C处于静止状态且离N点足够远,现让滑块A以初速度V0=6m/s 沿B、C 连线方向向B运动,A与B碰撞后粘合在一起•碰撞时间极短,滑块C脱离弹簧后滑上倾角0 =37的传送带,并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上,已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数卩=0.8重力加速度g=10m/s2, sin37=0.6, cos37°0.8.1滑块A、B碰撞时损失的机械能;2滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q;3若每次实验开始时滑块A的初速度V。
2019年高三物理二轮复习《动量守恒定律的应用》专项训练一、选择题1、如图甲所示,质量为M 的木板静止在光滑水平面上。
一个质量为m 的小滑块以初速度0v 从木板的左端向右滑上木板。
滑块和木板的水平速度随时间变化的图象如图乙所示。
根据图象判断下列哪些说法是正确的 ( )A .滑块与木板间始终存在相对运动;B .滑块始终未离开木板;C .滑块的质量大于木板的质量;D .在1t 时刻滑块从木板上滑出。
2、如图所示,在光滑水平面上停放着质量为m 装有光滑弧形槽的小车,一质量也为m 的小球以0v 的水平初速度沿槽口向小车滑去,到达某一高度后,小球又返回车右端。
则( )A.小球以后将向右做平抛运动B.小球将做自由落体运动C.此过程小球对小车做的功为2012mv D.小球在弧形槽上升的最大高度为202v g3、在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A 、B ,质量都为m ,现B 球静止。
A 球向B 球运动,发生正碰。
已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为E p ,则碰前A 球速度等于( )A.B.C. D.4、A 、B 两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,m A =1 kg ,m B =2 kg ,v A =6 m/s ,v B =2 m/s.当A 追上B 并发生碰撞后,A 、B 两球速度的可能值是( )A .v A ′=5 m/s ,vB ′=2.5 m/s B .v A ′=2 m/s ,v B ′=4 m/sC .v A ′=-4 m/s ,v B ′=7 m/sD .v A ′=7 m/s ,v B ′=1.5 m/s5、两个完全相同的小钢球在光滑的水平面上分别以3/m s 和5/m s 的速率相向运动,设碰撞可看成是弹性碰撞,则它们发生正碰后的速度1v '和2v '分别为 ( ) A. 3/m s - 5/m s B. 5/m s - 3/m sC. 3/m s 5/m sD. 5/m s - 3/m s -6、速度为310/m s 的氦核与静止的质子发生正碰,氦核的质量为质子的4倍,碰撞是弹性碰撞,求碰撞后两个粒子的速度分别为 ( )A. 30.610/m s ⨯ 31.610/m s ⨯ B. 31.610/m s ⨯ 30.610/m s ⨯ C. 30.610/m s ⨯ 31.210/m s ⨯ D. 31.210/m s ⨯ 30.610/m s ⨯ 7、质量为1kg 的小球以4/m s 的速度与质量为2kg 的静止的小球相碰。
2021届高三物理一轮复习力学动量动量守恒定律的应用专题练习一、填空题1.质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞,碰后m2被右侧的墙原速弹回,又与m1相碰,碰后两球都静止.则两球第一次碰后m1球的速度大小为_________.2.总质量为M的列车以速度v 在平直轨道上匀速行驶,行驶中各车厢受阻力均为车重的K 倍,某时刻列车后面质量为m 的车厢脱钩而机车牵引力未变,当脱钩的车厢刚停下时,前面列车的速度是________ 3.如图所示,木块A的质量m A=1kg,足够长的木板B的质量m B=4kg,质量为m C=4kg的木块C置于木板B上,水平面光滑,B、C之间有摩擦。
现使A以v0=12m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s的速度弹回,则A与B碰撞后瞬间,B的速度为__m/s ,C运动过程中的最大速度为__m/s ,整个过程中因为B、C之间的摩擦而产生的总内能为___J。
4.如下图质量为M的气球下挂着长为L的绳梯,一质量为m的人站在绳梯的下端,人和气球静止在空中,现人从绳梯的下端往上爬到顶端时,人和气球相对于地面移动的距离x=_____,y=_____。
5.载着人的气球静止悬浮在空中,人的质量和气球(包括设备)的质量分别为60kg和300kg.气球离地面的高度为20m,为使人能安全着地,气球上悬挂的软梯长度需要m.6.一静止在湖面上的小船质量为100kg,船上一个质量为60kg的人,以6m/s的水平速度向后跳离此小船,则人离开小船瞬间,小船的速度大小为________m/s。
若船长为10m,则当此人由船头走到船尾时,船移动的距离为________m。
(不计水的阻力和风力影响)7.静止的镭核发生α衰变,生成Rn核,该核反应方程为________,已知释放出的α粒子的动能为E0,假定衰变时能量全部以动能形式释放出去,该衰变过程总的质量亏损为________.8.如图所示,某小组在探究反冲运动时,将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上,利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力.现在整个装置静止放在平静的水面上,已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v 1,如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm ,忽略水的阻力,求喷射出质量为Δm 的液体后小船的速度为________.9.平静的水面上,有一条质量M=100kg 长度为3m 的小船浮于水面,船上一个质量m=50kg 的人匀速从船头走到船尾,不计水的阻力,人相对水面走了_____m ,船相对水位移为_____m .10.质量为m 的人站在光滑水平面上质量为M 的小车一端,车长为L.当人从一端走到另一端时,则小车在水平上移动的位移大小是_________________ 。
力学应用动量守恒定律解题力学是物理学的一个重要分支,研究物体在运动过程中所受的力及其变化规律。
动量守恒定律是力学中的一条基本定律,表明在一个封闭系统中,当没有外力作用时,系统的总动量保持不变。
应用动量守恒定律可以解决许多实际问题,下面我将以几个例子来说明。
例题一:弹性碰撞假设有两个质量相同的小球,在光滑的水平面上碰撞。
初始时,小球A以速度va向右运动,小球B以速度vb向左运动。
碰撞后,小球A以速度va'向左运动,小球B以速度vb'向右运动。
我们可以利用动量守恒定律来求解碰撞后的速度。
根据动量守恒定律,碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。
设小球A和小球B的质量都为m,速度va为正值,速度vb为负值,则可以写出以下方程:mva + mvb = mva' + mvb'根据题意,可以得到小球A碰撞前的速度va和小球B碰撞前的速度vb都已知,碰撞后的速度va'和vb'是未知的,通过解方程可以求解出碰撞后的速度。
例题二:炮弹问题假设有一个炮弹以速度v0发射出去,形成一个抛物线轨迹。
我们可以利用动量守恒定律来解决炮弹问题。
在潜射前和潜射后,系统的总动量保持不变。
当炮弹发射前,炮弹和大炮的总动量为零;当炮弹发射后,炮弹和大炮的总动量仍为零,只是动量的方向相反。
利用动量守恒定律,我们可以得到以下方程:m0v0 = (m+m0) v其中,m0是炮弹的质量,v0是炮弹的初速度,m是大炮的质量,v是大炮的速度。
通过解方程,我们可以求解出炮弹的速度v和射程等相关参数。
这样,我们就可以用动量守恒定律解答炮弹问题。
例题三:汽车追尾问题假设有两辆质量分别为m1和m2的汽车,汽车1以速度v1追尾汽车2,两车发生完全弹性碰撞。
求解碰撞后两车的速度。
根据动量守恒定律,我们可以得到以下方程:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'其中,v1和v2是碰撞前两车的速度,v1'和v2'是碰撞后两车的速度。
二、动量守恒定律及应用练习题一、选择题1.木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图1所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是[ ]A.a尚未离开墙壁前,a和b系统的动量守恒B.a尚未离开墙壁前,a与b系统的动量不守恒C.a离开墙后,a、b系统动量守恒D.a离开墙后,a、b系统动量不守恒2.甲球与乙球相碰,甲球的速度减少5m/s,乙球的速度增加了3m/s,则甲、乙两球质量之比m甲∶m乙是[ ]A.2∶1B.3∶5C.5∶3D.1∶23.光滑水平面上停有一平板小车,小车上站有两人,由于两人朝同一方向跳离小车,而使小车获得一定速度,则下面说法正确的是[ ]A.两人同时相对于地以2m/s的速度跳离,比两人先后相对于地以2m/s的速度跳离使小车获得速度要大些B.两人同时相对于地以2m/s的速度跳离与两人先后相对于地以2m/s的速度跳离两种情况下,小车获得的速度是相同的C.两人同时相对于车以2m/s的速度跳离,比两人先后相对于车以2m/s的速度跳离,使小车获得的速度要大些D.两人同时相对于车以2m/s的速度跳离,比两人先后相对于车以2m/s的速度跳离,使小车获得的速度要小些4.A、B两球在光滑水平面上相向运动,两球相碰后有一球停止运动,则下述说法中正确的是[ ]A.若碰后,A球速度为0,则碰前A的动量一定大于B的动量B.若碰后,A球速度为0,则碰前A的动量一定小于B的动量C.若碰后,B球速度为0,则碰前A的动量一定大于B的动量D.若碰后,B球速度为0,则碰前A的动量一定小于B的动量5.在光滑水平面上有A、B两球,其动量大小分别为10kg·m/s与15kg·m/s,方向均为向东,A球在B球后,当A球追上B球后,两球相碰,则相碰以后,A、B两球的动量可能分别为[ ]A.10kg·m/s,15kg·m/sB.8kg·m/s,17kg·m/sC.12kg·m/s,13kg·m/sD.-10kg·m/s,35kg·m/s6.分析下列情况中系统的动量是否守恒[ ]A.如图2所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组成的系统B.子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图3)C.子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时7.一平板小车静止在光滑的水平地面上,甲乙两个人背靠站在车的中央,当两人同时向相反方向行走,如甲向小车左端走,乙向小车右端走,发现小车向右运动,则[ ]A.若两人质量相等,则必定v甲>v乙B.若两人的质量相等,则必定v甲<v乙C.若两人的速度相等,则必定m甲>m乙D.若两人的速度相等,则必定m甲<m乙8.质量为M的原子核,原来处于静止状态,当它以速度V放出一个质量为m的粒子时,剩余部分的速度为[ ]A.mV/(M-m)B.-mV/(M—m)C.mV/(M+m)D.-mV/(M+m)9.如图4所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,若以两车及弹簧组成系统,则下列说法中正确的是[ ]A.两手同时放开后,系统总量始终为零B.先放开左手,后放开右手后动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向左D.无论何时放手,只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零10.质量分别为m A和m B的人,站在停于水平光滑的冰面上的冰车C上,当此二人作相向运动时,设A的运动方向为正,则关于冰车的运动下列说法中正确的是[ ]A.如果v A>v B,则车运动方向跟B的方向相同B.如果v A>v B,则车运动方向跟B的方向相反C.如果v A=v B,则车保持静止D.如果m A v A>m B v B,则车运动方向跟B的方向相同11.A、B两个相互作用的物体,在相互作用的过程中合外力为0,则下述说法中正确的是[ ]A.A的动量变大,B的动量一定变大B.A的动量变大,B的动量一定变小C.A与B的动量变化相等D.A与B受到的冲量大小相等12.船静止在水中,若水的阻力不计,当先后以相对地面相等的速率,分别从船头与船尾水平抛出两个质量相等的物体,抛出时两物体的速度方向相反,则两物体抛出以后,船的状态是[ ]A.仍保持静止状态B.船向前运动C.船向后运动D.无法判断13.如图5所示,在光滑水平面上有一静止的小车,用线系一小球,将球拉开后放开,球放开时小车保持静止状态,当小球落下以后与固定在小车上的油泥沾在一起,则从此以后,关于小车的运动状态是[ ]A.静止不动B.向右运动C.向左运动D.无法判断14.小车静止在光滑的水平面上,A、B二人分别站在车的左、右两端,A、B二人同时相向运动,此时小车向左运动,下述情况可能是[ ]A.A、B质量相等,速率相等B.A、B质量相等,A的速度小C.A、B速率相等,A的质量大D.A、B速率相等,B的质量大15.在光滑水平面上有两辆车,上面分别站着A、B两个人,人与车的质量总和相等,在A的手中拿有一个球,两车均保持静止状态,当A将手中球抛给B,B接到后,又抛给A,如此反复多次,最后球落在B的手中,则关于A、B速率大小是[ ]A.A、B两车速率相等B.A车速率大C.A车速率小D.两车均保持静止状态二、填空题16.如图6所示,A、B两物体的质量分别为3kg与1kg,相互作用后沿同一直线运动,它们的位移-时间图像如图6所示,则A物体在相互作用前后的动量变化是______kg·m/s,B 物体在相互作用前后的动量变化是______kg·m/s,相互作用前后A、B系统的总动量______。
高考物理动量守恒定律专题训练答案及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上,穿着三个半径相同的刚性球A、B、C,三球的质量分别为m A=1kg、m B=2kg、m C=6kg,初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止,B、C连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态,A球以v0=9m/s的速度向左运动,与同一杆上的B球发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短),求:(1)A球与B球碰撞中损耗的机械能;(2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能;(3)在以后的运动过程中B球的最小速度.【答案】(1);(2);(3)零.【解析】试题分析:(1)A、B发生完全非弹性碰撞,根据动量守恒定律有:碰后A、B的共同速度损失的机械能(2)A、B、C系统所受合外力为零,动量守恒,机械能守恒,三者速度相同时,弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有:三者共同速度最大弹性势能(3)三者第一次有共同速度时,弹簧处于伸长状态,A、B在前,C在后.此后C向左加速,A、B的加速度沿杆向右,直到弹簧恢复原长,故A、B继续向左减速,若能减速到零则再向右加速.弹簧第一次恢复原长时,取向左为正方向,根据动量守恒定律有:根据机械能守恒定律:此时A、B的速度,C的速度可知碰后A 、B 已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的,故B的最小速度为零 .考点:动量守恒定律的应用,弹性碰撞和完全非弹性碰撞.【名师点睛】A 、B 发生弹性碰撞,碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒,结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能.当B 、C 速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能.弹簧第一次恢复原长时,由系统的动量守恒和能量守恒结合解答2.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m 的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
动量守恒定律及其应用习题(附答案)动量守恒定律及其应用习题(附答案)1. 如图所示,光滑水平面上有大小相同的A 、B 两球在同一直线上运动.两球质量关系为m B =2m A ,规定向右为正方向,A 、B 两球的动量均为6kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A 球的动量增量为-4kg·m/s,则(A)A.左方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2:5B.左方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1:10C.右方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2:5D.右方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1:102. 有一则“守株待兔”的古代寓言,设兔子的头部受到大小等于自身重量的打击时,即可致死.假若兔子与树桩作用时间大约为,则若要被撞死,兔子奔跑的速度至少为(( C ) A. B. C.D.3. 向空中抛出一手榴弹,不计空气阻力,当手榴弹的速度恰好是水平方向时,炸裂成a 、b 两块,若质量较大的a 块速度方向仍沿原来的方向,则( CD )A.质量较小的b 块的速度方向一定与原速度方s 2.0)/102s m g s m /1s m /5.1s m /2sm /5.2向相反B.从炸裂到落地这段时间内,a 飞行的水平距离一定比b 的大C.a 、b 两块一定同时落到水平地面aD.在炸裂过程中,a 、b 两块受到的爆炸力的冲量大小一定相等4. 两木块A 、B 质量之比为2∶1,在水平地面上滑行时与地面间的动摩擦因数相同,则A 、B 在开始滑行到停止运动的过程中,滑行的时间之比和距离之比( AD )A.初动能相同时分别为1∶和1∶2B.初动能相同时分别为1∶2和1∶4C.初动量相同时分别为1∶和1∶2D.初动量相同时分别为1∶2和1∶45. 在我们日常的体育课当中,体育老师讲解篮球的接触技巧时,经常这样模拟:当接迎面飞来的篮球,手接触到球以后,两臂随球后引至胸前把球接住.这样做的目的是( D )A.减小篮球的冲量B.减小篮球的动量变化C.增大篮球的动量变化D.减小篮球的动量变化率6.在光滑的水平面上,有A 、B 两个小球向右沿同一直线运动,取向右为正方向,两球的动量分别为,,如图所示.若两球发生正碰,则碰后两球的动量增量、可能是( B )22m/s kg 5A ⋅=P m/s kg 7B ⋅=P A P ∆BP ∆A.,B.,C.,D.,7. 材料不同的两个长方体,上下粘结在一起组成一个滑块,静止在光滑的水平面上.质量为m 的子弹以速度水平射入滑块,若射击上层,子弹的深度为d 1;若射击下层,子弹的深度为d 2,如图所示.已知d 1>d 2.这两种情况相比较( B )A.子弹射入上层过程中,子弹对滑块做功较多B.子弹射人上层过程中,滑块通过的距离较大C.子弹射入下层过程中,滑块受到的冲量较大D.子弹射入下层过程中,滑块的加速度较小8. 如图所示,质量相同的两个小物体A 、B 处于同一高度。
动量典型例题及练习【例题1】两块高度相同的木块A 和B ,紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为m A =2kg ,m B =0.9kg 。
它们的下底面光滑,但上表面粗糙。
另有一质量m =0.1kg的物体C(可视为质点)以v C =10m/s 的速度恰好水平地滑动A 的上表面,物体C 最后停在B 上,此时B 、C 的共同速度v =0.5m/s,求(1)C 刚离开A 时,木块C 的速度(2)木块A 最终的速度为多大?﹡练习1、如图,在光滑水平面上的两平板车的质量分别为M 1=2kg 和M 2=3kg ,在M 1光滑的表面上放有一质量为m =1kg 的滑块,与M 1一起以5m/s 的速度向右运动,M 2静止。
M 1 与M 2 相撞后以相同的速度一起运动,但没有连接。
m 最后滑上M 2,并因摩擦停在上M 2 ,求两车最终的速度。
﹡练习2、如图所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板B 和C 。
重物A (可以视为质点),位于B 的右端,A 的质量是2kg ,B 、C 的质量都是10kg 。
现A 和B 以2m/s 的速度滑向静止的C ,B 和C 发生正碰,碰后B 和C 粘在一起运动,A 在C 上滑行,A 与C 之间的摩擦因数μ=0.2。
已知A 滑到C 的右端而未掉下。
试问: C 至少多长A 不会掉下?【例题2】如图所示,在光滑水平面上有A 、B 两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B 上坐着一个小孩,小孩与B 车的总质量是A 车质量的10倍。
两车开始都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v 推出,A 车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A 车后,又把它以相对于地面的速度v 推出。
每次推出,A 车相对于地面的速度都是v ,方向向左。
则小孩把A 车推出几次后,A 车返回时小孩不能再接到A 车?﹡练习3、甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车的质量共为M =30kg ,乙和他的冰车的质量也是30kg 。
动量守恒定律的应用练习题一、选择题1、M置于光滑平面上,上表面粗糙且足够长,木块m 以初速度v滑上车表面,则:A.m的最终速度为mv/(M+m)B.因车表面粗糙,故系统动量不守恒C.车面越粗糙,小车M获得动量越大D.m速度最小时,M速度最大2、光滑槽M1静止于光滑平面上,小球m从M右上方无初速度滑下,当滑到左方最高处时,M将:A.静止B.向左运动C.向右D.无法确定3、如图光滑水平面上有质量相等的A和B两个物体,B上装有一轻质弹簧,B原来静止,A以速度v正对B滑行,当弹簧压缩到最短时,有:A.A的速度减小到零B.A和B具有相同的速度C.此时B的加速度达到最大D.此时B的速度达到最大4、两船质量均为M静止于湖面上,a_上站有质量为M /2的人,现人以水平速度v从a跳到b船,再从b跳到a,多次来回跳跃,经n次后(不计水的阻力),ab两船(包括人):A.动量大小比为1:1 B.速率比为1:1C.若n为奇数,则速率比为3:2 D.若n为偶数,则速率比为2:35、如图所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,如果物体A被水平速度为vo的子弹射中并嵌在物体A中。
已知物体A的质量是B物体质量的3/4,子弹的质量是B物体质量的1/4,则弹簧被压缩到最短时速度为:A.v0/12 B.v0/8C.v0/4 D.2v0/36、在匀速前进的船上,分别向前、向后抛出质量相等的两物体,物体对地的速度大小相等,则抛出后,船的速度将:A.不变B.减小C.增大D.不能确定7、车静止在光滑的平面上,ab两人分别站在两端,当两人相向走动时:A.要车不动,ab速度必相等B.要车向左,必有速度v a>v bC.要车向左,必有动量P a>P b D.要车向左,必有动量P a<P b8、如图所示,原来静止在光滑水平面上的物体A、B,质量分别为m1、m2(m1≠m2),分别受到方向相反的水平力F1、F2的作用而发生相向运动。
若F1的作用时间为t1,F2的作用时间为t2,两物体相撞之前都已经撤去力两物体碰后共同向右运动,则:A.F1>F2B.t1>t2C.F1t1>F2t2D.F1t1/m1>F2t2/m29、如图所示,用轻质弹簧连着的A、B两物体放在光滑的水平面上,先将A向左推使弹簧处于压缩状态,而B 紧贴在竖直墙壁上,从某时刻起对A撤去推力,下列说法正确的是A.在弹簧恢复自然长时B物体开始离开竖直墙壁B.从撤去力到弹簧恢复自然长过程中两物体的动量之和保持不变C.在B物体离开竖直墙壁后,A、B两物体的动量之和守恒D.当弹簧伸长到最长时,A、B速度相等10、质量为M的玩具车拉着质量为m的小拖车在水平地面上以速度v匀速前进。
专题9 动量守恒定律的应用一、单选题1.如图所示,质量为m 的小车左端紧靠竖直墙壁但不固定,其左侧AB 部分为14光滑圆弧轨道,半径为R ,轨道最低点B 与水平粗糙轨道BC 相切,2BC R =,将质量也为m 的物块(可视为质点)从A 点无初速释放,只考虑物块与BC 间的摩擦,其动摩擦因数为23,其余一切摩擦不计,则物块相对BC 运动的位移大小为( )A .34R B .R C .43R D .2R【答案】A【解析】物块从A 下滑到B 的过程中,小车保持静止,对物块,由机械能守恒定律得:212mgR mv = 从B 到C 的过程中,小车和物块组成的系统水平方向动量守恒,有:02mv mv =从B 到C 的过程中,由功能关系得:22011222mg x mv mv μ∆=-34x R ∆=故A 正确; 故选A2.如图所示 “牛顿摆”装置,5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上,5根轻绳互相平行,5个钢球彼此紧密排列,球心等高.用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球.当把小球1向左拉起一定高度,如图甲所示,然后由静止释放,在极短时间内经过小球间的相互碰撞,可观察到球5向右摆起,且达到的最大高度与球1的释放高度相同,如图乙所示.关于此实验,下列说法中正确的是( )A .上述实验过程中,5个小球组成的系统机械能守恒,动量守恒B .上述实验过程中,5个小球组成的系统机械能不守恒,动量不守恒C .如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球4、5一起向右摆起,且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度D .如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球3、4、5一起向右摆起,且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同 【答案】D【解析】上述实验过程中,小球5能够达到与小球1释放时相同的高度,说明系统机械能守恒,而且小球5离开平衡位置的速度和小球1摆动到平衡位置的速度相同,说明碰撞过程动量守恒,但随后上摆过程动量不守恒,动量方向在变化,选项AB 错.根据前面的分析,碰撞过程为弹性碰撞.那么同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,那么球3先以v 与球4发生弹性碰撞,此后球3的速度变为0,球4获得速度v 后与球5碰撞,球5获得速度v ,开始上摆,同理球2与球3碰撞,最后球4以速度v 上摆,同理球1与球2碰撞,最后球3以速度v 上摆,所以选项C 错D 对.3.在光滑水平桌面上有两个相同的弹性小球A 、B 质量都为m ,现B 球静止,A 球向B 球运动,发生正碰.已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为E P ,则碰前A 球的速度等于A B C . D . 【答案】C 【解析】设碰撞前A 球的速度为v ,当两球压缩最紧时,速度相等,根据动量守恒得,2mv mv =',则2vv '=,在碰撞过程中总机械能守恒,有2211·2?()222P v mv m E =+,得v =C 正确,A 、B 、D 错误; 故选C .4.如图所示,光滑的水平桌面上有一个内壁光滑的直线槽子,质量相等的A 、B 两球之间由一根长为L 且不可伸长的轻绳相连,A 球始终在槽内,其直径略小于槽的直径,B 球放在水平桌面上.开始时刻A 、B 两球的位置连线垂直于槽,相距2L,某给B 球一个平行于槽的速度v 0,关于两球以后的运动,下列说法正确的是A.绳子拉直前后,A、B两球组成的系统在平行于槽的方向动量守恒B.绳子拉直后,A、B两球将以相同的速度平行于相的方向运动C.绳子拉直的瞬间,B球的机械能的减少量等于A球机被能的增加量D.绳子拉直的瞬间,B球的机械能的减少量小于A球机械能的增加量【答案】A【解析】A.在拉直前,A和B作为一个系统,在平行于槽的方向不受力,所以A、B两球组成的系统在平行于槽的方向动量守恒.故A正确.B. 绳子拉直后,B球要以A为圆心,L长为半径做圆周运动,运动的方向不能平行于直线槽子.故B错误.CD. 绳子拉直的瞬间,系统的机械能要损失,所以B球的机械能的减少量大于A球机械能的增加量.故D 错误.故选A.5.质量为m的箱子静止在光滑水平面上,箱子内侧的两壁间距为l,另一质量也为m且可视为质点的物体从箱子中央以v0=2gl的速度开始运动(g为当地重力加速度),如图所示。
高中物理动量守恒定律的应用专题训练答案一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.如图所示,有两足够长倾角皆为 37°的粗糙斜面AB 和CD通过一小段平滑的园弧与光滑的水平面BC 连接,两质量相等的可视为质点的小滑块 a 和b 与斜面AB, CD 的动摩擦因数因数分别为i0.5 ,20.25。
开始时小滑块a 在斜面AB 上距水平面高为h 1.2m 处的P 点由静止下滑,物块 b 静止在水平面 BC 上。
已知小滑块 a 与b 的碰撞为弹性碰撞,重力加速度 g 10m/s 2 , si n37=0.6, cos=37 =0.8。
求:(1) 小滑块a 第一次与小滑块b 碰撞前的速度v 1 ; (2) 小滑块b 第一次碰撞后,沿 CD 斜面上滑的距离 S 1 ;(3) 小滑块a 、b 在斜面上运动的总路程 s a 与s b 。
【解析】 【详解】一h 12(1)小滑块a 第一次与小滑块b 碰撞前,由动能定理: mgh 1mg cosmv 1sin 2解得:V 12 . 2m /s(2 )因ab 质量相等,则ab 发生弹性碰撞时满足动量守恒和能量守恒:【答案】22(2) 0.5m (3) m ,9 10 —m 9解得:S 2=0.2m2返回到底端时: 1mg cos s 2 mgs 2 sinmv 5 ,2解得 v 5, 0.8m/ s在底部a 与b 碰撞后再次交换速度,则 b 的速度:v 6 . 0.8m /s ,上升到顶端时: -mg$s in 2mgcos s 5 0-1 mv f ;解得 s s =0.05m ;因每次滑块上升到顶端再回到底端时的路程成等比关系,其中公比q=0.1,由数学知识可2s2 2小 22 h 知:s -s 2 m ; ( s o 2m ) 1 q 1 0.1 9 si n37o 2 s, 2 0.5 10s bm1 q1 0.1 92.如图所示,质量为 M=2kg 的木板A 静止在光滑水平面上,其左端与固定台阶相距 x ,右端与一固定在地面上的半径 R=0.4m 的光滑四分之一圆弧紧靠在一起,圆弧的底端与木 板上表面水平相切。
动量守恒定律练习题一、选择题1、关于系统动量守恒正确的说法是:A.只要系统所受的合外力的冲量为零,系统动量就守恒B.只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒C.系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒D.各物体动量的增量的矢量和一定为零2、ab两球在光滑的水平面上沿同一直线发生正碰,作用前动量Pa=10kgm/s,Pb=0,碰撞过程中,动量变化△P=-20kgm/s,则作用后Pb为:A.-20 kgm/s B.-10kgm/s C.20kgm/s D.10kgm/s3、两物体ma=2mb,中间有一压缩弹簧,放在光滑的水平面上,现由静止同时放开后一小段时间内:A.a的速率是b的一半B.a的动量大C.a的受力大D.系统总动量为零4、质量为m的子弹水平飞行击穿一块原静止在光滑水平面上质量为M的木块,在子弹穿透木块的过程中:A.m和M所受的冲量相等B.子弹和木块的速度的变化量相等C.子弹和木块的动量变化量大小相等D.子弹和木块作为系统的总动量守恒5、1kg的物体在距地面高5m处自由下落,落在正以5m/s沿光滑水平面匀速前进的砂车中,砂车质量为4kg,则当物体与车相对静止后,车速为:A.3m/s B.4m/s C.5m/s D.6m/s6、质量为m的小球A以速度v与质量为3m的静止小球B发生正碰后以v/2的速度被反弹回,则正碰后B球的速度大小是:A、v/6B、2vC、v/2D、v/37、m的M碰撞前后的s-t图如图所示,由图可知:A.m:M=1: 3 B.m:M=3:1C.m:M=l:1 D、m:M=l:28、质量为m的人站在长为L的船M一端,系统原来静止。
当人从船一端走到另一端过程中,不计水的阻力A.人速度大,船后退的速度也大B.人突然停止,船也突然停止C.人突然停止时,船由于惯性仍在运动D.人从一端走到另一端时,船后退了mL/(M+m)9、如图所示,A、B两物体彼此接触静止于光滑的水平桌面上,物体A的上表面是半径为R的光滑圆形轨道,物体C由静止开始从A上圆形轨道的右侧最高点下滑,则有:A.A和B不会出现分离现象B.当C第一次滑到圆弧最低点时,A和B开始分离C.A将会在桌面左边滑出D.A不会在桌面上滑出10、如图所示,A、B两质量相等的物体静止在平板小车C上,A、B之间有一根被压缩的弹簧,A、B与平板车的上表面间的滑动摩擦力之比为3:2,地面光滑,当压缩弹簧突然释放后,则:A.A、B系统动量守恒B.小车向左运动C.A、B、C系统动量守恒D.小车向右运动二、填空题11、质量为m=70kg的人从质量为M=140kg的小船船头走到船尾。
动量守恒定律的应用 专题训练(三)动量守恒定律的综合运用:对一个物理情景我们能从动量守恒定律和能量的观点(主要应用动能定理,功能关系)来分析、解决问题。
【例1】如图所示,甲、乙两小孩各坐一辆冰车在摩擦不计的冰面上相向运动,已知甲连同冰车的总质量M=30kg ,乙连同冰车的总质量也是M=30kg ,甲还推着一只质量m=15kg 的箱子.甲、乙滑行的速度大小均为2m/s ,为了避免相撞,在某时刻甲将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处时被乙接住.试求:①甲至少用多大的速度(相对于地面)将箱子推出,才可避免和乙相撞?②甲在推出时对箱子做了多少功?【解】设甲推出箱子前的运动方向为正方向,甲、乙初速度大小为v,甲、乙、箱子后来的共同速度为v ′,根据动量守律: (M+m)v -Mv=(2M+m)v ′, v ′=0.4m/s ;对甲和箱子,甲推出箱子的过程中动量守恒,设箱子被推出后的速度为v 1:(M+m)v=Mv ′+mv 1; 甲推出箱子过程由动能定理: J mv W 221107.121⨯==. 【例2】右图中,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B 相连,B 静止在水平导轨上,弹簧处在原长状态。
另一质量与B 相同滑块A ,从导轨上的P 点以某一初速度向B 滑行,当A 滑过距离1l 时,与B 相碰,碰撞时间极短,碰后A 、B 紧贴在一起运动,但互不粘连。
已知最后A 恰好返回出发点P 并停止。
滑块A 和B 与导轨的滑动摩擦因数都为μ,运动过程中弹簧最大形变量为2l ,求A 从P 出发时的初速度0v 。
【解析】:令A 、B 质量均为m ,A 刚接触B 时速度为v 1(碰前),由功能关系:220111122mv mv mgl μ-= A 、B 碰撞过程中动量守恒,令碰后A 、B 共同运动的速度为v 2,有:mv 1=2mv 2碰后A 、B 先一起向左运动,接着A 、B 一起被弹回,在弹簧恢复到原长时,设A 、B 的共同速度为v 3,在这过程中,弹簧势能始末两态都为零.由功能关系:2223211(2)(2)(2)(2)22m v m v m g l μ-= 此后A 、B 开始分离,A 单独向右滑到P 点停下,由功能关系有:23112mv mgl μ=由以上各式解得:0v =【例3】海岸炮将炮弹水平射出。
炮身质量(不含炮弹)为M ,每颗炮弹质量为m 。
当炮身固定时,炮弹水平射程为s ,那么当炮身不固定时,发射同样的炮弹,水平射程将是多少?解:两次发射转化为动能的化学能E 是相同的。
第一次化学能全部转化为炮弹的动能;第二次化学能转化为炮弹和炮身的动能,而炮弹和炮身水平动量守恒,由动能和动量的关系式mp E K 22=知,在动量大小相同的情况下,物体的动能和质量成反比,炮弹的动能E mM M mv E E mv E +====22221121,21,由于平抛的射高相等,两次射程的比等于抛出时初速度之比,mM M s s m M M v v s s +=∴+==∴2122【例4】如图所示,质量为m 的长木板A 静止在光滑水平面上,另两个质量也是m 的铁块B 、C 同时从A 的左右两端滑上A 的上表面,初速度大小分别为v 和2v ,B 、C 与A 间的动摩擦因数均为μ。
⑴试分析B 、C 滑上长木板A 后,A 的运动状态如何变化?⑵为使B 、C 不相撞,A 木板至少多长?【解析】:B 、C 都相对于A 滑动时,A 所受合力为零,保持静止。
这段时间为g v t μ=∆1。
B 刚好相对于A 静止时,C 的速度为v ,A 开向左做匀加速运动,由动量守恒可求出A 、B 、C 最终的共同速度3v v =',这段加速经历的时间为g v t μ322=∆,最终A 将以3v v ='做匀速运动。
全过程系统动能的损失都将转化为系统的内能,而摩擦生热mgd fd Q μ==,由能量守恒定律:()g v d v m v m mv mgd μμ37,3321221212222=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-+=解得。
这就是A 木板应该具有的最小长度。
【例5】质量M 的小车左端放有质量m 的铁块,以共同速度v 沿光滑水平面向竖直墙运动,车与墙碰撞的时间极短,不计动能损失。
动摩擦因数μ,车长L ,庄河六高中 2009-02-08- 2 - 铁块不会到达车的右端。
到最终相对静止为止,摩擦生热多少?解:车与墙碰后瞬间,小车的速度向左,大小是v ,而铁块的速度未变,仍是v ,方向向左。
根据动量守恒定律,车与铁块相对静止时的速度方向决定于M 与m 的大小关系:当M>m 时,相对静止是的共同速度必向左,不会再次与墙相碰,可求得摩擦生热是mM Mmv Q +=22;当M=m 时,显然最终共同速度为零,当M<m 时,相对静止时的共同速度必向右,再次与墙相碰,直到小车停在墙边,后两种情况的摩擦生热都等于系统的初动能()221v m M Q +=专题训练1、如图所示,质量相同的小球A 和B ,中间用一轻质弹簧相连,置于光滑水平地面上,左边是一竖直挡板,今将B 压向A ,弹簧被压缩,然后突然释放,当弹簧刚恢复原长时,B 的速度大小为v ,那么当弹簧再次恢复原长时,A 的速度大小为 [ ]A 、0B 、v/2C 、vD 、 v/22、如图所示,小球A 和小球B 质量相同,球B 置于光滑水平面上,当球A 从高为h 处由静止摆下,到达最低点恰好与B 相碰,并粘合在一起继续摆动,它们能上升的最大高度是 [ ]A .hB .h/2C .h/4D .h/83、如图所示,长2m ,质量为1kg 的木板静止在光滑水平面上,一木块质量也为1kg (可视为质点),与木板之间的动摩擦因数为0.2。
要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落,则木块初速度的最大值为 [ ]A .1m/sB .2 m/sC .3 m/sD .4 m/s4、如图所示,子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出,此时木块动能增加了6J ,那么此过程产生的内能可能为 [ ]A .2JB .4JC .6JD .8J5、如图所示,质量为m 的子弹以速度υ0水平击穿放在光滑水平地面上的木块,木块长为L ,质量为M ,木块对子弹的阻力恒定不变,子弹穿过木块后木块获得动能为E k ,若木块或子弹的质量发生变化,但子弹仍穿过木块,则 [ ]A .M 不变,m 变小,则木块获得的动能一定变大B .M 不变,m 变小,则木块获得的动能可能变大C .m 不变,M 变小,则木块获得的动能一定变大D .m 不变,M 变小,则木块获得的动能可能变大6、如图所示,质量为M 的“L ”形物体静止在光滑的水平面上.物体的AB 部分是半径为R 的四分之一光滑圆弧,BC 部分是水平面.将质量为m的小滑块从物体的A 点静止释放,沿圆弧面滑下并最终停在物体的水平部分BC 之间的D 点,则 [ ]A .滑块m 从A 滑到B 的过程,物体与滑块组成的系统动量守恒,机械能守恒B .滑块滑到B 点时,速度大小等于gR 2C .滑块从B 运动到D 的过程,系统的动量和机械能都不守恒D .滑块滑到D 点时,物体的速度等于07、在光滑的水平面上有两个质量分别为3m 和2m 的物体在同一直线相向运动,速度分别为2v 和v 。
碰撞后其中一个球静止,那么另一个球的速率是_______,系统损失的机械能是________。
8、已知木块质量为0.99kg ,放在光滑水平面上,一颗子弹,质量为0.01kg ,以100m/s 速度水平射入木块,子弹最终停在木块内,在射入过程中受到阻力大小不变为1000N ,子弹进入木块中的深度为___________m 。
9、如图所示,A 、B 两球质量均为M ,B 与一轻弹簧相连,静止在光滑水平面上,A 以速度V 0通过弹簧与B 相正碰,则碰撞过程中,弹簧所具有的弹性势能的最大值为________________。
10、质量为0.01kg的子弹以300m/s的水平速度射中一静止在光滑水平面上的木块,子弹进入木块6cm而相对于木块静止下来。
在这过程中,木块往前移动了0.2cm.木块的质量为_______kg.11、如图所示,质量为M的滑块静止在光滑的水平桌面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来,设小球不能越过滑块,则小球能上升到的最大高度为_________,小球到达最高点时的速度大小为,滑块的最终速度大小为。
12、如图所示,一质量M=2kg的长木板B静止于光滑的水平面上,B的右端与竖直档板的距离为s=1m,一个质量m = 1kg的小物体A以初速度υ0=6m/s从B的左端水平滑上B,在B与竖直挡板碰撞的过程中,A都没有到达B的右端,设物体A 可视为质点,A、B间的动摩擦因数μ=0.1,B与竖直挡板碰撞时间极短,且碰撞过程中无机械能损失,g取10m/s2.则B与竖直挡板第一次碰撞前的瞬间,A的速度为________m/s,B的速度为________m/s;要使A不从B的两端滑下,木板B的长度至少为________m.13、如图所示,在一光滑的水平面上放着质量都是m的三个物体,其中B、C静止,中间夹着一撞个质量不计的弹簧,弹簧处于松驰状态,今物体A以水平速度v向B,且与其粘在一起运动,则在整个运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为____________,物体C的最大速度为____________.14、长为1m的细绳,能承受的最大拉力为46N,用此绳悬挂质量为0.99kg的物块处于静止状态,一颗质量为10g的子弹,以水平速度vo射人物块内,并留在其中。
若子弹射人物块内时细绳恰好不断裂,g取10m/s2,则子弹射人物块前速度v。
最大为 __ m/s。
15、质量为M的木块放在水平台面上,台面比水平地面高出h=0.20m,木块离台的右端L=1.7m。
质量为m=0.10M的子弹以v0=180m/s的速度水平射向木块,并以v=90m/s的速度水平射出,木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为s=1.6m,则木块与台面间的动摩擦因数μ=___________。
16、质量为M的小车A左端固定一根轻弹簧,车静止在光滑水平面上,一质量为m的小物块B从右端以速度v0冲上小车并压缩弹簧,然后又被弹回,回到车右端时刚好与车保持相对静止。
则这过程弹簧的最大弹性势能为____________,全过程系统摩擦生热为____________.17、如图所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上.物体A被水平速度为v0的子弹射中并嵌在其中。
已知物体B的质量为m B,物体A的质量是物体B的质量的3/4,子弹的质量是物体B的质量的1/4,则弹簧的最大弹性势能为____________.18、如图所示,光滑水平面上有A、B、C三个物块,其质量分别为m A=2.0kg,m B=1.0kg,m C=1.0kg.现用一轻弹簧将A、B两物块连接,并用力缓慢压缩弹簧使A、B两物块靠近,此过程外力做功108J,然后同时释放A、B,当弹簧刚好恢复原长时,C恰以4m/s的速度迎面与B发生碰撞并粘连在一起.则:弹簧刚好恢复原长时(B与C碰撞前)A和B物块速度的大小分别为________m/s、_______m/s;当弹簧第二次被压缩时,弹簧具有的最大弹性势能为________J.19、如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M=4Kg的平板小车,车上的质量为m=1.96Kg的木块,木块与小车平板间的动摩擦因数μ=0.2,木块距小车左端 1.5m,车与木块一起以V=0.4m/s的速度向右行驶。