高考物理动量守恒定律练习题及答案.docx

高考物理动量守恒定律练习题及答案 一、高考物理精讲专题动量守恒定律 1． 如图所示，质量为 M=1kg 上表面为一段圆弧的大滑块放在水平面上，圆弧面的最底端 刚好与水平面相切于水平面上的 B 点， B 点左侧水平面粗糙、右侧水平面光滑，质量为 m=0.5kg 的小物块放在水平而上的 A 点，现给小物块一个向右的水平初速度 v0=4m/s ，小物 块刚好能滑到圆弧面上最高点 C 点，已知圆弧所对的圆心角为 53°， A、B 两点间的距离为 L=1m，小物块与水平面间的动摩擦因数为 μ =0.，2 重力加速度为 g=10m/s 2．求： (1)圆弧所对圆的半径 R； (2)若 AB 间水平面光滑，将大滑块固定，小物块仍以 v =4m/s 的初速度向右运动，则小物 0 块从 C 点抛出后，经多长时间落地 ? 【答案】 （1） 1m （ 2） t 4 282 s 25 【解析】 【分析】 根据动能定理得小物块在 B 点时的速度大小 ；物块从 B 点滑到圆弧面上最高点 C 点的过程，小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒，根据动量守恒和系统机械能守恒求出 圆弧所对圆的半径 ；，根据机械能守恒求出物块冲上圆弧面的速度 ，物块从 C 抛出后，根 据运动的合成与分解求落地时间 ； 【详解】 解： (1)设小物块在 B 点时的速度大小为 v1 ，根据动能定理得： mgL 1 mv02 1 mv12 2 2 设小物块在 B 点时的速度大小为 v2 ，物块从 B 点滑到圆弧面上最高点 C 点的过程，小物块 与大滑块组成的系统水平方向动量守恒，根据动量守恒则有： mv1 (m M )v2 根据系统机械能守恒有： 1 mv12 1 (m M )v22 mg ( R R cos530 ) 2 2 联立解得： R 1m (2)若整个水平面光滑，物块以 v0 的速度冲上圆弧面，根据机械能守恒有： 1 mv02 1 mv32 mg ( R R cos530 ) 2 2 解得： v3 2 2m / s 物块从 C 抛出后，在竖直方向的分速度为： vy v3 sin 53 8 2m / s 5 这时离体面的高度为： h R R cos53 0.4m h vyt 1 gt 2 2 解得： t 4 2 82 s 25 2． 如图所示，在水平地面上有两物块甲和乙，它们的质量分别为 2m 、 m，甲与地面间无 摩擦，乙与地面间的动摩擦因数恒定．现让甲以速度 v0 向着静止的乙运动并发生正碰，且 碰撞时间极短，若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞，试求： （1）第一次碰撞过程中系统损失的动能 （2）第一次碰撞过程中甲对乙的冲量 【答案】  (1) 1 mv02 ； (2) 4  mv0 【解析】 【详解】 解： (1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为  v1 、 v2 ，之后甲做匀速直线运动，乙以 v2 初速度做匀减速直线运动，在乙刚停下时甲追上乙碰撞，因此两物体在这段时间平均速 v2 度相等，有： v1 2 而第一次碰撞中系统动量守恒有： 2mv0 2mv1 mv2 由以上两式可得： v1 v0 ， v2 v0 2 所以第一次碰撞中的机械能损失为： E 1g2mgv02 1g2mgv12 1 mv22 1 mv02 2 2 2 4 (2)根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量： I mv2 0 mv0 3． 运载火箭是人类进行太空探索的重要工具，一般采用多级发射的设计结构来提高其运载 能力。某兴趣小组制作了两种火箭模型来探究多级结构的优越性，模型甲内部装有 △m=100 g 的压缩气体，总质量为 M=l kg，点火后全部压缩气体以 vo =570 m/s 的速度从底部喷口在 极短的时间内竖直向下喷出；模型乙分为两级，每级内部各装有  m  的压缩气体，每级总 2 质量均为  M  ，点火后模型后部第一级内的全部压缩气体以速度  vo  从底部喷口在极短时间 2 内竖直向下喷出，喷出后经过  2s  时第一级脱离，同时第二级内全部压缩气体仍以速度  vo 从第二级底部在极短时间内竖直向下喷出。喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计， g 取 10 m ／ s2，求两种模型上升的最大高度之差。 【答案】 116.54m 【解析】对模型甲： 0 M m v甲 mv0 h甲 = v甲2 1085 m 200.56 m 2g 9 对模型乙第一级喷气： 0 M m v乙1 m v0 2 2 解得： v乙1 30 m s 2s 末： v乙‘1 =v乙1 gt 10 m s h乙1 = v乙2 1 v 乙2 1 40m 2 g 对模型乙第一级喷气： M v乙‘1 =（