物理試卷物理動量守恒定律題分類匯編及解析一、高考物理精講專題動量守恒定律1．如圖所示，小明站在靜止在光滑水平面上的小車上用力向右推靜止的木箱，木箱最終以速度V向右勻速運動?已知木箱的質量為m,人與車的總質量為2m,木箱運動一段時間后與豎直墻壁發生無機械能損失的碰撞，反彈回來后被小明接?。螅?1)推出木箱后小明和小車一起運動的速度V]的大??；⑵小明接住木箱后三者一起運動的速度V2的大小.v 2v【答案】①2；②亍【解析】試題分析：①取向左為正方向，由動量守恒定律有：0=2mv]-mvv得v=審1 2②小明接木箱的過程中動量守恒，有mv+2mV]=(m+2m)v22v解得v2二~3考點：動量守恒定律2.在圖所示足夠長的光滑水平面上，用質量分別為3kg和1kg的甲、乙兩滑塊，將僅與甲拴接的輕彈簧壓緊后處于靜止狀態.乙的右側有一擋板P.現將兩滑塊由靜止釋放，當彈簧恢復原長時，甲的速度大小為2m/s，此時乙尚未與P相撞.甲乙求彈簧恢復原長時乙的速度大??；若乙與擋板P碰撞反彈后，不能再與彈簧發生碰撞?求擋板P對乙的沖量的最大值.【答案】v亍6m/s.I=8N【解析】【詳解】當彈簧恢復原長時，設甲乙的速度分別為門和：，對兩滑塊及彈簧組成的系統，設向左的方向為正方向，由動量守恒定律可得：訊1巧+7H2V2—0又知’I聯立以上方程可得，r'=_■'，：，-'，方向向右。乙反彈后甲乙剛好不發生碰撞，則說明乙反彈的的速度最大為，由動量定理可得，擋板對乙滑塊沖量的最大值為：/一7H2V3-m2V2一】x2N+s-1x(-6)Ns-8N-s3．（16分）如圖,水平桌面固定著光滑斜槽，光滑斜槽的末端和一水平木板平滑連接，設物塊通過銜接處時速率沒有改變。質量m1=0.40kg的物塊A從斜槽上端距水平木板高度h=0.80m處下滑，并與放在水平木板左端的質量m2=0.20kg的物塊B相碰，相碰后物塊B滑行x=4.0m到木板的C點停止運動，物塊A滑到木板的D點停止運動。已知物塊B與木板間的動摩擦因數亠=0.20，重力加速度g=10m/s2,求：（1）物塊A沿斜槽滑下與物塊B碰撞前瞬間的速度大?。虎苹瑒幽Σ亮ξ飰KB做的功；（3） 物塊A與物塊B碰撞過程中損失的機械能?！敬鸢浮浚?）v0=4.0m/s（2）W=-1.6J（3）E=0.80J【解析】試題分析：①設物塊A滑到斜面底端與物塊B碰撞前時的速度大小為v°,根據機械能守恒定律有m1gh=2m1vj（1分）v0=\：'2gh，解得：v0=4.0m/s（1分）設物塊B受到的滑動摩擦力為f,摩擦力做功為W,則f=ym2g（1分）W=—ym2gx解得：W=—1.6J（1分）設物塊A與物塊B碰撞后的速度為V],物塊B受到碰撞后的速度為v,碰撞損失的機械1能為E,根據動能定理有一|im2gx=0—2m2V2解得：v=4.0m/s（1分）根據動量守恒定律mNohmR+mzVU分）解得：v1=2.0m/s（1分）111能量寸恒2m1v0=2m1vi2+2m2v2+E（1分）解得：E=0.80J（1分）考點：考查了機械能守恒,動量守恒定律4.如圖所示，一小車置于光滑水平面上，輕質彈簧右端固定，左端栓連物塊匕小車質量M=3kg,AO部分粗糙且長L=2m，動摩擦因數^=0.3,OB部分光滑.另一小物塊a.放在車的最左端，和車一起以v0=4m/s的速度向右勻速運動，車撞到固定擋板后瞬間速度變為零，但不與擋板粘連.已知車ob部分的長度大于彈簧的自然長度，彈簧始終處于彈性限度內.a、b兩物塊視為質點質量均為m=1kg，碰撞時間極短且不粘連，碰后一起向右運動.（取g=10m/s2）求：當物塊a相對小車靜止時小車右端B到擋板的距離；⑶當物塊a相對小車靜止時在小車上的位置到0點的距離.【答案】(1)1m/s(2) ■■■ (3)x=0.125m【解析】1 1-nmgL- -護謝試題分析：(1)對物塊a,由動能定理得： - ：代入數據解得a與b碰前速度：：.二：匚-；a、b碰撞過程系統動量守恒，以a的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：：…?.二代入數據解得：：_二二：-■；(2)當彈簧恢復到原長時兩物塊分離，a以\=-::匚在小車上向左滑動，當與車同速時，以向左為正方向，由動量守恒定律得：匚一二代入數據解得：「二:二一-，對小車，由動能定理得：廠二匚一匸廠，代入數據解得，同速時車B端距擋板的距離：「二丁匚二】匸二「：；由能量守恒得:『二—_二一二_「丁,解得滑塊a與車相對靜止時與O點距離：工==匚=〕1二：；考點：動量守恒定律、動能定理。【名師點睛】本題考查了求速度、距離問題，分析清楚運動過程、應用動量守恒定律、動能定理、能量守恒定律即可正確解題。5．裝甲車和戰艦采用多層鋼板比采用同樣質量的單層鋼板更能抵御穿甲彈的射擊．通過對一下簡化模型的計算可以粗略說明其原因.質量為2m、厚度為2d的鋼板靜止在水平光滑桌面上.質量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板，剛好能將鋼板射穿.現把鋼板分成厚度均為d、質量均為m的相同兩塊，間隔一段距離水平放置，如圖所示.若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板，穿出后再射向第二塊鋼板，求子彈射入第二塊鋼板的深度．設子彈在鋼板中受到的阻力為恒力，且兩塊鋼板不會發生碰撞不計重力影2m刃加"打打切毎兒2m刃加"打打切毎兒響. — —【答案】進子H初遛虞角BAffJirAlifffJM&in.**F?&*n-fW的戰問證度為F,由初K硏恒稈<2*14M)K■MUt O?w p■扌為此垃用中動険揭央為d￡?右眄嗚*JhiF” 悄養用 A￡■iflrej分故兩塊糊板Sb 時薛常的魂訊升剛內釣利*?也材■簾tsttpi為子揮金惆岳申曼涇齢祖力為怕力「Hjrm-ftffls的仍猶描喪為學.金険*gT -聯立①gT -聯立①?@?戎.H為唱刑舟必翼KF%?翔【解析】設子彈初速度為V0,射入厚度為2d的鋼板后，由動量守恒得：mv0=（2m+m）V（2分）11此過程中動能損失為：AE=f?2d=mv2—x3mV2（2分）損 2o21解得AE=3mv0分成兩塊鋼板后，設子彈穿過第一塊鋼板時兩者的速度分別為v1和V1：mv1+mV1=mv0（2分）1因為子彈在射穿第一塊鋼板的動能損失為AE損］=f?d=mv2（1分），損1 & 0由能量守恒得：111mv2+mV2=mv2—AE“（2分）21 2120 損1且考慮到v1必須大于V1，解得：vi=（2￡）vo設子彈射入第二塊鋼板并留在其中后兩者的共同速度為v2,由動量守恒得：2mV2=mV]（1分）一11損失的動能為：AE'=mv2—x2mV2（2分）2122忑1聯立解得：血=—（1+ ）X—mv22百0因為AE,=f^x（1分），可解得射入第二鋼板的深度x為：工二二^二（2分）4子彈打木塊系統能量損失完全轉化為了熱量，相互作用力乘以相對位移為產生的熱量，以系統為研究對象由能量守恒列式求解6.[物理-選修3—5]（1）天然放射性元素239Pu經過 次a衰變和 次6衰變，最后變成鉛的同位94素 。（填入鉛的三種同位素206Pb、207Pb、208Pb中的一種）828282（2） 某同學利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律．圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，人、B兩擺球均很小，質量之比為1:2.當兩擺均處于自由靜止狀態時，其側面剛好接觸?向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角，然后將其由靜止釋放?結果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角成30°．若本實驗允許的最大誤差為±4％，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？P-P【答案】（1）8,4，207Pb；（2） 1<4%82 P1【解析】【詳解】（1）設發生了x次a衰變和y次6衰變，根據質量數和電荷數守恒可知，2x-y+82=94，239=207+4x由數學知識可知，x=8，y=4．若是鉛的同位素206，或208，不滿足兩數守恒，因此最后變成鉛的同位素是207Pb82

(2)設擺球A、B的質量分別為mA、mB，擺長為/,B球的初始高度為久，碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質量的情況下，根據題意及機械能守恒定律得h=/(1-cos45°)①1mv2=mgh②2BBB1設碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為3、P2.有P1=mBVB③聯立①②③式得P=mx.2gl(1-cos45°)④同理可得P=(m+m)J2gl(1-cos30°)⑤2 AB聯立④⑤式得PmPm+mT=ABmB1-cos30°1-cos45°⑥代入已知條件得=1.03⑦由此可以推出P—P—P 1P1<4%⑧所以，此實驗在規定的范圍內驗證了動量守恒定律．7．氡是一種放射性氣體，主要來源于不合格的水泥、墻磚、石材等建筑材料．呼吸時氡氣會隨氣體進入肺臟，氡衰變時放出a射線，這種射線像小“炸彈"一樣轟擊肺細胞，使肺細胞受損，從而引發肺癌、白血病等.若有一靜止的氡核282Rn發生a衰變，放出一個速度86為vo、質量為m的a粒子和一個質量為M的反沖核釙218Po此過程動量守恒，若氡核發0 84生衰變時，釋放的能量全部轉化為a粒子和釙核的動能。(1)寫衰變方程；求出反沖核釙的速度；(計算結果用題中字母表示)求出這一衰變過程中的質量虧損。(計算結果用題中字母表示)mv【答案】(1)222RnT218Po+4He； (2)v=- 0，負號表示方向與a離子速度方向86 84 2 M

相反；(M+m)mv2相反；(3)Am= o2Me2解析】分析】詳解】1）由質量數和核電荷數守恒定律可知，核反應方程式為222RnT218Po+4He86 84 2（2）核反應過程動量守恒，以a離子的速度方向為正方向由動量守恒定律得mv+Mv=00mv解得v二- 0，負號表示方向與a離子速度方向相反M3）衰變過程產生的能量TOC\o"1-5"\h\z1 (MAE=—mv2+Mv2= o\o"CurrentDocument"o2 2M由愛因斯坦質能方程得AE=Ame2解得(MAm= oMe28.如圖所示，在光滑水平面上有一個長為L的木板B,上表面粗糙，在其左端有一個光滑1的4圓弧槽C與長木板接觸但不連接，圓弧槽的下端與木板的上表面相平，B、C靜止在水v平面上，現有滑塊A以初速度v0從右端滑上B并以才滑離B,恰好能到達C的最高點.A、（2）（2）4圓弧槽c的半徑r5v2v2【答案】d）卩碗;(2) 64g【解析】由于水平面光滑，A與B、C組成的系統動量守恒和能量守恒，有:mv0=m(-v0)+2mv1①1111ymgL二-mv02--m(-v0)2--x2m%2②5v2聯立①②解得：卩二 〒.16gL②當A滑上C,B與C分離，A、C間發生相互作用.A到達最高點時兩者的速度相等.A、C組成的系統水平方向動量守恒和系統機械能守恒：1m(—v0)+mv1=(m+m)v2③1111-m(-v0)2+-mv”二-(2m)v22+mgR④v2聯立①③④解得：R二廠64g點睛：該題考查動量守恒定律的應用，要求同學們能正確分析物體的運動情況，列出動量守恒以及能量轉化的方程；注意使用動量守恒定律解題時要規定正方向.9.如圖所示，質量均為M=4kg的小車人、B,B車上用輕繩掛有質量為m=2kg的小球C,與B車靜止在水平地面上，A車以嶺=2m/s的速度在光滑水平面上向B車運動，相碰后粘在一起(碰撞時間很短).求：(1)碰撞過程中系統損失的機械能；⑵碰后小球C第一次回到最低點時的速度大小.【答案】(1)4J(2)1.6m/s【解析】【詳解】解：⑴設A、B車碰后共同速度為V]，由動量守恒得：Mv°二2Mv]11系統損失的能量為：E=—Mv2—x2Mv2—4J損2 0 2 1⑵設小球C再次回到最低點時A、B車速為v2，小球C速度為v3，對A、B、C系統由水平方向動量守恒得：-MV］二2Mv2+mv3111由能量守恒得?一x2Mv2=x2Mv2+mv-2 1 2 2 2 3解得：v3二1.6m/s如圖所示，光滑固定斜面的傾角0=30°，一輕質彈簧一端固定，另一端與質量M=3kg的物體B相連，初始時B靜止.質量m=1kg的A物體在斜面上距B物體處s1=10cm靜止釋放，A物體下滑過程中與B發生碰撞，碰撞時間極短，碰撞后與B粘在一起，已知碰后整體經t=0.2s下滑s2=5cm至最低點-彈簧始終處于彈性限度內，A、B可視為質點，g取10m/s2．(1)從碰后到最低點的過程中，求彈簧最大的彈性勢能;(2)碰后至返回到碰撞點的過程中，求彈簧對物體B的沖量大小.30'30'【答案】(1)1．125J；(2)10Ns【解析】【分析】A物體下滑過程，A物體機械能守恒，求得A與B碰前的速度；A與B碰撞是完全非彈性碰撞，A、B組成系統動量守恒，求得碰后AB的共同速度；從碰后到最低點的過程中，A、B和彈簧組成的系統機械能守恒，可求得從碰后到最低點的過程中彈性勢能的增加量．從碰后至返回到碰撞點的過程中，A、B和彈簧組成的系統機械能守恒，可求得返回碰撞點時AB的速度；對AB從碰后至返回到碰撞點的過程應用動量定理，可得此過程中彈簧對物體B沖量的大?。驹斀狻?(1)A物體下滑過程，A物體機械能守恒，貝y：mgS]Sin3Oo二亍mv0解得：v 2gSsin3Oo=^2x10x0.1x0.5m/'s-1m/'sA與B碰撞是完全非彈性碰撞，據動量守恒定律得：mv=(m+M)v01解得：V]=0.25ms從碰后到最低點的過程中，Ab和彈簧組成的系統機械能守恒，貝y：1E =—(m+M)v2+(m+M)gSsin300PT增212解得:EPT增二1"125J(2)從碰后至返回到碰撞點的過程中，A、B和彈簧組成的系統機械能守恒，可求得返回碰撞點時AB的速度大小v2=V1=0.25m/s以沿斜面向上為正，由動量定理可得：I-(m+M)gsin300x2t=(m+M)v-[-(m+M)v]T 2 1解得：I]=10N-s如圖所示，在光滑的水平面上，質量為4m、長為L的木板右端緊靠豎直墻壁，與墻壁

不粘連.質量為m不粘連.質量為m的小滑塊（可視為質點）以水平速度v0滑上木板左端，滑到木板右端時速度恰好為零.現小滑塊以水平速度v滑上木板左端，滑到木板右端時與豎直墻壁發生彈v性碰撞，小滑塊彈回后，剛好能夠滑到木板左端而不從木板上落下，求丁的值.0【答案】—二匚斗2【解析】1試題分析：小滑塊以水平速度V。右滑時，有：-fL=0_2肌冷（2分）11小滑塊以速度v滑上木板到運動至碰墻時速度為V],則有-fL=2mvj-qmv2（2分）滑塊與墻碰后至向左運動到木板左端，此時滑塊、木板的共同速度為v2,則有mv則有