2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題二 能量與動(dòng)量 第3講 碰撞與動(dòng)量守恒學(xué)案.docx

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第3講碰撞與動(dòng)量守恒做真題明考向真題體驗(yàn)透視命題規(guī)律授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第31頁(yè)真題再做1.(多選)(2017高考全國(guó)卷，T20)一質(zhì)量為2kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開(kāi)始沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)F隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)如圖所示，則()At1s時(shí)物塊的速率為1m/sBt2s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為4kgm/sCt3s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為5kgm/sDt4s時(shí)物塊的速度為零解析：設(shè)t1s時(shí)物塊的速率為v1，由動(dòng)量定理得Ftmv1，得v11m/s，A項(xiàng)正確t2 s時(shí)動(dòng)量p222 kgm/s4kgm/s，B項(xiàng)正確t3 s時(shí)的動(dòng)量p322 kgm/s11kgm/s3 kgm/s，C項(xiàng)錯(cuò)誤t4s時(shí)物塊速度v4m/s1 m/s，故D項(xiàng)錯(cuò)誤答案：AB2(2017高考全國(guó)卷，T14)將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略)()A30kgm/sB.5.7102 kgm/sC6.0102kgm/s D6.3102 kgm/s解析：燃?xì)鈴幕鸺龂娍趪姵龅乃查g，火箭和燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為p，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可得pmv00，解得pmv00.050600kgm/s30 kgm/s，選項(xiàng)A正確答案：A3(2018高考全國(guó)卷，T24)汽車(chē)A在水平冰雪路面上行駛駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車(chē)B，立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車(chē)B.兩車(chē)碰撞時(shí)和兩車(chē)都完全停止后的位置如圖所示，碰撞后B車(chē)向前滑動(dòng)了4.5m，A車(chē)向前滑動(dòng)了2.0m已知A和B的質(zhì)量分別為2.0103kg和1.5103kg，兩車(chē)與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，兩車(chē)碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車(chē)輪均沒(méi)有滾動(dòng)，重力加速度大小g10m/s2.求：(1)碰撞后的瞬間B車(chē)速度的大小；(2)碰撞前的瞬間A車(chē)速度的大小解析：(1)設(shè)B車(chē)的質(zhì)量為mB，碰后加速度大小為aB，根據(jù)牛頓第二定律有mBgmBaB式中是汽車(chē)與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)設(shè)碰撞后瞬間B車(chē)速度的大小為vB，碰撞后滑行的距離為sB，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB22aBsB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vB3.0m/s(2)設(shè)A車(chē)的質(zhì)量為mA，碰后加速度大小為aA，根據(jù)牛頓第二定律有mAgmAaA設(shè)碰撞后瞬間A車(chē)速度的大小為vA，碰撞后滑行的距離為sA，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vA22aAsA設(shè)碰撞前的瞬間A車(chē)速度的大小為vA.兩車(chē)在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，有mAvAmAvAmBvB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vA4.25m/s答案：(1)3.0m/s(2)4.25 m/s4.(2016高考全國(guó)卷，T35)如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上某時(shí)刻小孩將冰塊以相對(duì)冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h0.3 m(h小于斜面體的高度)已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m130 kg，冰塊的質(zhì)量為m210 kg，小孩與滑板始終無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)取重力加速度的大小g10 m/s2.(1)求斜面體的質(zhì)量；(2)通過(guò)計(jì)算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？解析：(1)規(guī)定向右為速度正方向冰塊在斜面體上運(yùn)動(dòng)到最大高度時(shí)兩者達(dá)到共同速度，設(shè)此共同速度為v，斜面體的質(zhì)量為m3.由水平方向動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律得m2v0(m2m3)vm2v(m2m3)v2m2gh式中v03m/s為冰塊推出時(shí)的速度聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得m320kg(2)設(shè)小孩推出冰塊后的速度為v1，由動(dòng)量守恒定律有m1v1m2v00代入數(shù)據(jù)得v11m/s設(shè)冰塊與斜面體分離后的速度分別為v2和v3，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律有m2v0m2v2m3v3m2vm2vm3v聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得v21m/s由于冰塊與斜面體分離后的速度與小孩推出冰塊后的速度相同且處在后方，故冰塊不能追上小孩答案：(1)20kg(2)不能，理由見(jiàn)解析考情分析命題特點(diǎn)與趨勢(shì)怎么考1動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律屬于力學(xué)的主干知識(shí)，這部分知識(shí)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系合稱(chēng)“解題三把金鑰匙”，是解決物理問(wèn)題的重要基本方法，是高考的重點(diǎn)考查內(nèi)容2本講內(nèi)容經(jīng)常與機(jī)械能守恒定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等力學(xué)及電磁學(xué)、原子物理等知識(shí)點(diǎn)組成綜合題這類(lèi)題型命題情景新穎，聯(lián)系實(shí)際密切，綜合性強(qiáng)，前后兩個(gè)物理過(guò)程一般通過(guò)碰撞來(lái)過(guò)渡，這就決定了動(dòng)量守恒方程在解題過(guò)程中的紐帶作用解題要領(lǐng)怎么做解決本講的問(wèn)題，要緊扣命題特點(diǎn)，高考中主要以?xún)煞N命題形式出現(xiàn)：一是綜合應(yīng)用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和動(dòng)量守恒定律，結(jié)合動(dòng)力學(xué)方法解決多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題；二是運(yùn)用動(dòng)能定理和能量守恒定律解決電場(chǎng)、磁場(chǎng)內(nèi)帶電粒子運(yùn)動(dòng)或電磁感應(yīng)問(wèn)題因此要注意審題，弄清楚運(yùn)動(dòng)情景，挖掘隱含條件，有針對(duì)性地選擇相應(yīng)的規(guī)律和方法 建體系記要點(diǎn)知識(shí)串聯(lián)熟記核心要點(diǎn)授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第32頁(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要點(diǎn)熟記1動(dòng)量定理表達(dá)式Ftmvmv中的F為物體在t時(shí)間內(nèi)所受的合外力應(yīng)用動(dòng)量定理列方程時(shí)必須選取正方向2不受外力或者所受外力的矢量和為零時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒；當(dāng)外力比相互作用的內(nèi)力小得多時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量近似守恒；當(dāng)某一方向上的合外力為零時(shí)，系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒3三類(lèi)碰撞(1)彈性碰撞動(dòng)量守恒：m1v1m2v2m1v1m2v2.機(jī)械能守恒：m1vm2vm1v12m2v22.(2)完全非彈性碰撞動(dòng)量守恒、末速度相同：m1v1m2v2(m1m2)v.機(jī)械能損失最多，機(jī)械能的損失量為：E(m1vm2v)(m1m2)v2.(3)非彈性碰撞動(dòng)量守恒：m1v1m2v2m1v1m2v2.機(jī)械能有損失，機(jī)械能的損失量為：E(m1vm2v)(m1v12m2v22)研考向提能力考向研析掌握應(yīng)試技能授課提示：對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第32頁(yè)考向一沖量與動(dòng)量定理1恒力的沖量可應(yīng)用IFt直接求解，變力的沖量?jī)?yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量定理求解2物體動(dòng)量變化是由合外力的沖量決定的，物體動(dòng)能變化是由合外力做的功決定的3動(dòng)量定理是過(guò)程定理，解題時(shí)必須明確過(guò)程及初末狀態(tài)的動(dòng)量4動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，在一維情況下，各個(gè)矢量必須選取統(tǒng)一的正方向1(2018山東、湖北重點(diǎn)中學(xué)第二次聯(lián)考)如圖所示，AB是固定于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道，CD是固定于豎直平面內(nèi)的光滑斜面軌道，AB兩點(diǎn)和CD兩點(diǎn)的高度差相同且AB的弧長(zhǎng)與斜面CD長(zhǎng)度相等現(xiàn)讓小球甲從A點(diǎn)沿圓弧軌道下滑到B點(diǎn)，小球乙從C點(diǎn)沿斜面軌道下滑到D點(diǎn)，兩球質(zhì)量相等以下說(shuō)法正確的是()A甲球重力的沖量比乙球重力的沖量小B甲球所受合外力的沖量比乙球所受合外力的沖量小C兩球所受軌道的支持力的沖量均為零D兩球動(dòng)量的變化量相同解析：由機(jī)械能守恒定律可知，甲、乙兩球下滑到底端的速度大小相等，因甲做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，可知甲的平均速度較乙大，則甲滑到底端的時(shí)間較短，根據(jù)Imgt可知，甲球重力的沖量比乙球重力的沖量小，選項(xiàng)A正確；甲、乙兩球滑到底端時(shí)，動(dòng)量的變化大小相同，但方向不同，根據(jù)動(dòng)量定理可知，合外力的沖量大小相同，但是方向不同，即兩球動(dòng)量變化量不同，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；根據(jù)IFNt可知，因支持力均不為零，則兩球所受軌道的支持力的沖量均不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤答案：A2為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái)，測(cè)得1小時(shí)內(nèi)杯中水面上升了45mm.查詢(xún)得知，當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12m/s.據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無(wú)反彈，不計(jì)雨滴重力，雨水的密度為1103 kg/m3)()A0.15PaB.0.54PaC1.5PaD5.4Pa解析：由于是估算壓強(qiáng)，所以不計(jì)雨滴的重力，設(shè)雨滴受到支持面的平均作用力為F，在t時(shí)間內(nèi)有質(zhì)量為m的雨滴的速度由v12m/s減為零以向上為正方向，對(duì)這部分雨水應(yīng)用動(dòng)量定理有Ft0(mv)mv，得到Fv.設(shè)水杯橫截面積為S，對(duì)水杯里的雨水，在t時(shí)間內(nèi)水面上升h，則有mSh，F(xiàn)Sv，壓強(qiáng)pv110312Pa0.15Pa.故A正確答案：A3(多選)(2018寧夏銀川第四次月考)一質(zhì)量m0.10kg的小鋼球以大小為v010m/s的速度水平拋出，下落h5.0 m時(shí)垂直撞擊一鋼板，撞后速度恰好反向，且速度大小不變已知小鋼球與鋼板的作用時(shí)間極短，g取10 m/s2，則()A鋼板與水平面的夾角60B小鋼球從水平拋出到剛要撞擊鋼板的過(guò)程中重力的沖量大小為1NsC小鋼球撞擊鋼板的過(guò)程中其動(dòng)量的變化量的大小為10kgm/sD鋼板對(duì)小鋼球的沖量大小為2Ns解析：小鋼球撞擊鋼板時(shí)的豎直分速度vy10m/s，設(shè)小球的速度方向與水平方向的夾角為，則tan1，解得45，即鋼板與水平面的夾角45，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小鋼球從水平拋出到剛要撞擊鋼板時(shí)所飛行的時(shí)間t1s，重力沖量Imgt1Ns，選項(xiàng)B正確；取垂直鋼板向上為正方向，小鋼球剛要撞擊鋼板時(shí)小鋼球速度的大小為v1v010m/s，動(dòng)量p1mv1kgm/s；撞后小鋼球的速度v210m/s，動(dòng)量p2mv2kgm/s，小鋼球的動(dòng)量變化pp2p12kgm/s，由動(dòng)量定理可知，鋼板對(duì)小鋼球的沖量大小Ip2Ns，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確答案：BD使用動(dòng)量定理的注意事項(xiàng)(1)一般來(lái)說(shuō)，用牛頓第二定律能解決的問(wèn)題，用動(dòng)量定理也能解決，如果題目不涉及加速度和位移(如第2題中壓力的計(jì)算)，用動(dòng)量定理求解更簡(jiǎn)捷(2)動(dòng)量定理不僅適用于恒力，也適用于變力變力情況下，動(dòng)量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值，如第2題中的壓力是平均力(3)動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，運(yùn)用它分析問(wèn)題時(shí)要特別注意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變化量的方向(如第1題中B點(diǎn)和D點(diǎn)的動(dòng)量比較)，公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力考向二動(dòng)量、動(dòng)量守恒定律典例展示1如圖所示，甲、乙兩小孩各乘一輛冰車(chē)在水平冰面上玩耍甲和他的冰車(chē)的總質(zhì)量為M30kg，乙和他的冰車(chē)的總質(zhì)量也是M30kg.甲推著一個(gè)質(zhì)量為m15kg的箱子和他一起以2m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來(lái)為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處時(shí)，乙迅速抓住若不計(jì)冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相對(duì)地)將箱子推出，才能避免與乙相撞？思路探究(1)“甲推出箱子”“乙抓住箱子”的過(guò)程動(dòng)量守恒嗎？(2)題目中“避免相撞”的條件是什么？解析要想剛好避免相撞，要求乙抓住箱子后與甲的速度正好相等，設(shè)甲推出箱子后的速度為v1，箱子的速度為v，乙抓住箱子后的速度為v2.對(duì)甲和箱子，推箱子前后動(dòng)量守恒，以甲初速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律有(Mm)v0mvMv1對(duì)乙和箱子，抓住箱子前后動(dòng)量守恒，以箱子初速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律有mvMv0(mM)v2甲與乙剛好不相撞的條件是v1v2聯(lián)立由解得v5.2m/s，方向與甲和箱子初速度方向一致答案5.2m/s應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟(1)明確研究對(duì)象，確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個(gè)物體)及研究的過(guò)程，如例題中分別以“甲和箱子”“乙和箱子”為系統(tǒng)(2)進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(或某一方向上動(dòng)量是否守恒)(3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動(dòng)量(4)由動(dòng)量守恒定律列出方程(5)代入數(shù)據(jù)，求出結(jié)果，必要時(shí)討論說(shuō)明4(多選)質(zhì)量為M和m0的滑塊用輕彈簧連接，一起以恒定的速度v沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，與位于正對(duì)面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞，如圖所示，碰撞時(shí)間極短在此過(guò)程中，下列情況可能發(fā)生的是()AM、m0、m速度均發(fā)生變化，分別為v1、v2、v3，而且滿(mǎn)足(Mm0)vMv1m0v2mv3Bm0的速度不變，M和m的速度變?yōu)関1和v2，而且滿(mǎn)足MvMv1mv2Cm0的速度不變，M和m的速度都變?yōu)関，且滿(mǎn)足Mv(Mm)vDM、m0、m速度均發(fā)生變化，M、m0速度都變?yōu)関1，m的速度變?yōu)関2，且滿(mǎn)足(Mm0)v0(Mm0)v1mv2解析：碰撞的瞬間M和m組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，m0的速度在瞬間不變，以M的初速度方向?yàn)檎较?，若碰后M和m的速度變v1和v2，由動(dòng)量守恒定律得MvMv1mv2；若碰后M和m速度相同，由動(dòng)量守恒定律得Mv(Mm)v，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤答案：BC5.(2018河北衡水中學(xué)第六次調(diào)研)有一條捕魚(yú)小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(zhǎng)，一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略地測(cè)定它的質(zhì)量，他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，用卷尺測(cè)出船后退的距離為d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)為L(zhǎng).已知他自身的質(zhì)量為m，則小船的質(zhì)量m0為()A.B.C.D.解析：設(shè)人走動(dòng)時(shí)船的速度大小為v，人的速度大小為v，人從船尾走到船頭所用時(shí)間為t.取船的速度為正方向，則v，v，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得m0vmv0，解得船的質(zhì)量m0，故選項(xiàng)B正確答案：B6如圖，水平面上有一質(zhì)量為m1kg的小車(chē)，其右端固定一水平輕質(zhì)彈簧，彈簧左端連接一質(zhì)量為m01kg的小物塊，小物塊與小車(chē)一起以v06m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，與靜止在水平面上質(zhì)量為M4 kg的小球發(fā)生正碰，碰后小球的速度變?yōu)関2 m/s.碰撞時(shí)間極短，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦阻力求：(1)小車(chē)與小球碰撞后瞬間小車(chē)的速度v1；(2)從碰后瞬間到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中，彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小解析：(1)小車(chē)與小球碰撞過(guò)程，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv0Mvmv1解得v12m/s，負(fù)號(hào)表示碰撞后小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)(2)當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，設(shè)小車(chē)的速度為v2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m0v0mv1(m0m)v2解得v22m/s設(shè)從碰撞后瞬間到彈簧被壓縮到最短的過(guò)程中，彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小為I，根據(jù)動(dòng)量定理有Imv2mv1解得I4Ns答案：(1)2m/s，方向向左(2)4 Ns考向三碰撞與反沖、爆炸類(lèi)問(wèn)題典例展示2(2018福建福州高三第二次月考)如圖所示，物塊A、C的質(zhì)量均為m，B的質(zhì)量為2m，都靜止于光滑水平臺(tái)面上A、B間用一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)短細(xì)線(xiàn)相連初始時(shí)刻細(xì)線(xiàn)處于松弛狀態(tài)，C位于A右側(cè)足夠遠(yuǎn)處現(xiàn)突然給A一瞬時(shí)沖量，使A以初速度v0沿A、C連線(xiàn)方向向C運(yùn)動(dòng)，細(xì)線(xiàn)斷后A速度變?yōu)関0，A與C相碰后，黏合在一起求：(1)A與C剛黏合在一起時(shí)的速度大?。?2)若將A、B、C看成一個(gè)系統(tǒng)，則從A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A與C剛好黏合的過(guò)程中，系統(tǒng)損失的機(jī)械能為多少？思路探究(1)細(xì)線(xiàn)斷的過(guò)程中，A、B組成系統(tǒng)具有什么特點(diǎn)？(2)A和C相碰過(guò)程屬于哪類(lèi)碰撞？有什么特點(diǎn)？解析(1)輕細(xì)線(xiàn)繃斷的過(guò)程，A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，mv0mv02mvB解得vBv0之后在A與C發(fā)生完全非彈性碰撞過(guò)程中，A、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒mv0(mm)v2，解得v2v0(2)在運(yùn)動(dòng)全過(guò)程，A、B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能損失為Emv(2m)v(2m)vmv答案(1)v0(2)mv抓住“三個(gè)原則、三個(gè)定律”速解碰撞問(wèn)題(1)判斷兩物體碰撞瞬間的情況：當(dāng)兩物體相碰時(shí)，首先要判斷碰撞時(shí)間是否極短、碰撞時(shí)的相互作用力(內(nèi)力)是否遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力(2)碰撞的“三個(gè)原則”：動(dòng)量守恒原則，即碰撞前后兩物體組成的系統(tǒng)滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律；能量不增加原則，即碰撞后系統(tǒng)的總能量不大于碰撞前系統(tǒng)的總能量；物理情境可行性原則，即兩物體碰撞前后的物理情境應(yīng)與實(shí)際相一致(3)根據(jù)兩物體碰撞時(shí)遵循的物理規(guī)律，列出相對(duì)應(yīng)的物理方程：如果物體間發(fā)生的是彈性碰撞，則一般是列出動(dòng)量守恒方程和機(jī)械能守恒方程進(jìn)行求解；如果物體間發(fā)生的不是彈性碰撞，則一般應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律(功能關(guān)系)進(jìn)行求解7.(多選)(2018廣西南寧第四中學(xué)高三月考)A、B兩物體在光滑水平面上沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，如圖表示發(fā)生碰撞前后的vt圖線(xiàn)，由圖線(xiàn)可以判斷()AA、B的質(zhì)量比為23BA、B作用前后總動(dòng)量守恒CA、B作用前后總動(dòng)量不守恒DA、B作用前后總動(dòng)能不變解析：A、B碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)所受外力之和為零，動(dòng)量守恒，由碰撞前后的vt圖線(xiàn)知，碰前A的速度vA6m/s，B的速度vB1 m/s，碰后A的速度vA2m/s，B的速度vB7 m/s，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mAvAmBvBmAvAmBvB，代入數(shù)據(jù)可得mAmB32，故A、C錯(cuò)誤，B正確；作用前總動(dòng)能為mAvmBvmA，作用后總動(dòng)能為mAvA2mBvB2mA，由此可知作用前后A、B的總動(dòng)能不變，D正確答案：BD8一彈丸在飛行到距離地面5m高時(shí)僅有水平速度v2m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質(zhì)量比為31.不計(jì)質(zhì)量損失，重力加速度g取10 m/s2，則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是()解析：平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1s，爆炸過(guò)程遵守動(dòng)量守恒定律，設(shè)彈丸質(zhì)量為m，則mvmv甲mv乙，又因?yàn)関甲，v乙，t1s，則有x甲x乙2m，將各選項(xiàng)中數(shù)據(jù)代入計(jì)算得B正確答案：B9(多選)如圖所示，一輛小車(chē)靜止在光滑的水平面上，小車(chē)的上表面左側(cè)AB為一光滑的圓弧，其半徑為R0.8m，右側(cè)BC為粗糙水平面，且水平面與圓弧光滑過(guò)渡，BC0.8m，小車(chē)的上表面右側(cè)離地高度為h0.8m，小車(chē)靜止時(shí)其右側(cè)端點(diǎn)C在地面上的投影為C點(diǎn)，一質(zhì)量為m1kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))自圓弧頂點(diǎn)A由靜止釋放，并且從C處滑落小車(chē)，其落地時(shí)剛好打在C點(diǎn)，已知滑塊與小車(chē)上表面BC面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，重力加速度g取10m/s2，則由以上條件可得()A小車(chē)的最終速度為1m/sB整個(gè)過(guò)程滑塊與小車(chē)因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q4JC小車(chē)的質(zhì)量為M1kgD從小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至滑塊落至C的時(shí)間內(nèi)，小車(chē)一共向左前進(jìn)了x1.6m解析：滑塊與小車(chē)組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)滑塊滑離小車(chē)時(shí)速度大小為v1，小車(chē)最終速度大小為v2，則mv1Mv2，根據(jù)能量守恒可得mgRmvMvmgLBC，滑塊滑離小車(chē)后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題意其平拋的水平距離為小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)的距離，小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)了s(RLBC)，又sv1t，hgt2，聯(lián)立以上各式解得M1kg，v1v22m/s，s0.8m，t0.4s，故A錯(cuò)誤，C正確；整個(gè)過(guò)程的摩擦生熱為QmgLBC4J，B正確；自滑塊滑落小車(chē)至落地時(shí)，小車(chē)又發(fā)生的位移sv2t0.8m，所以從小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至滑塊落至C的時(shí)間內(nèi)，小車(chē)一共向左前進(jìn)了xss1.6m，故D正確答案：BCD10如圖所示，小球B與一輕質(zhì)彈簧相連，并靜止在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上，小球A以某一速度與輕質(zhì)彈簧正碰小球A與彈簧分開(kāi)后，小球B的速度為v，求：(1)當(dāng)兩個(gè)小球與彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)能最小時(shí)，小球B的速度的大?。?2)若小球B的質(zhì)量m2已知，在小球A與彈簧相互作用的整個(gè)過(guò)程中，小球A受到彈簧作用力的沖量解析：(1)當(dāng)系統(tǒng)動(dòng)能最小時(shí)，彈簧壓縮至最短，兩球具有共同速度v共設(shè)小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前小球A的速度為v0，小球A與彈簧分開(kāi)后的速度為v1.從小球A碰到彈簧到與彈簧分開(kāi)的過(guò)程中，由系統(tǒng)動(dòng)量守恒和能量守恒有m1v0m1v1m2v，m1vm1vm2v2聯(lián)立解得v，即m1v0v從小球A碰到彈簧到兩球共速的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故m1v0(m1m2)v共，解得v共.(2)設(shè)水平向右為正方向，則小球B動(dòng)量的增量為m2v，根據(jù)動(dòng)量守恒知小球A動(dòng)量的增量為m2v根據(jù)動(dòng)量定理有Im2v，小球A受到彈簧作用的沖量的大小為m2v，方向水平向左答案：(1)(2)m2v，方向水平向左限訓(xùn)練通高考科學(xué)設(shè)題拿下高考高分單獨(dú)成冊(cè)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第135頁(yè)(45分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1關(guān)于下列四幅圖所反映的物理過(guò)程的說(shuō)法正確的是()A甲圖中子彈射入木塊的過(guò)程中，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，能量不守恒B乙圖中M、N兩木塊放在光滑的水平面上，剪斷細(xì)線(xiàn)，在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，M、N與彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能增加C丙圖中細(xì)線(xiàn)斷裂后，木球和鐵球在水中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒D丁圖中木塊沿放在光滑水平面上的斜面下滑，木塊和斜面組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒解析：甲圖中，在光滑水平面上，子彈射入木塊的過(guò)程中，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能有損失，但是損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量仍守恒，A錯(cuò)誤；乙圖中，剪斷細(xì)線(xiàn)，在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，M、N與彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B錯(cuò)誤；丙圖中，木球和鐵球組成的系統(tǒng)勻速下降，說(shuō)明兩球所受水的浮力等于兩球自身的重力，細(xì)線(xiàn)斷裂后兩球在水中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由于水的浮力對(duì)兩球做功，兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)C正確；丁圖中，木塊沿放在光滑水平面上的斜面下滑，木塊和斜面組成的系統(tǒng)在水平方向上不受外力，水平方向上動(dòng)量守恒，由于斜面可能不光滑，所以機(jī)械能可能有損失，D錯(cuò)誤答案：C2(2018河南三門(mén)峽高三質(zhì)檢)甲、乙兩個(gè)質(zhì)量都是M的小車(chē)靜置在光滑水平地面上質(zhì)量為m的人站在甲車(chē)上并以速度v(對(duì)地)跳上乙車(chē)，接著仍以對(duì)地的速率v反跳回甲車(chē)對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是()A最后甲、乙兩車(chē)的速率相等B最后甲、乙兩車(chē)的速率之比v甲v乙M(mM)C人從甲車(chē)跳到乙車(chē)時(shí)對(duì)甲的沖量為I1，從乙車(chē)跳回甲車(chē)時(shí)對(duì)乙車(chē)的沖量為I2，應(yīng)是I1I2D人從甲車(chē)跳到乙車(chē)時(shí)對(duì)甲的沖量為I1，從乙車(chē)跳回甲車(chē)時(shí)對(duì)乙車(chē)的沖量為I2，應(yīng)是I1I2解析：以人與甲車(chē)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，以人的速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得，人跳離甲車(chē)時(shí)，mvMv10，以乙車(chē)與人組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，以人的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得，人跳上乙車(chē)時(shí)，mv(mM)v2，人跳離乙車(chē)時(shí)，(mM)v2Mv乙mv，以人與甲車(chē)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，以人的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得，人反跳回甲車(chē)時(shí)，mvMv1(mM)v甲，解得，故A錯(cuò)誤，B正確；由動(dòng)量定理得，對(duì)甲車(chē)I1Mv1mv，對(duì)乙車(chē)I2Mv乙Mv22mvmv，即I13mv2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：A4.2017年7月9日，斯諾克世界杯在江蘇無(wú)錫落下帷幕，由丁俊暉和梁文博組成的中國(guó)A隊(duì)在決賽中1比3落后的不利形勢(shì)下成功逆轉(zhuǎn)，最終以4比3擊敗英格蘭隊(duì)，幫助中國(guó)斯諾克臺(tái)球隊(duì)獲得了世界杯三連冠，如圖為丁俊暉正在準(zhǔn)備擊球設(shè)在丁俊暉這一桿中，白色球(主球)和花色球碰撞前、后都在同一直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)，碰前白色球的動(dòng)量為pA5kgm/s，花色球靜止，白色球A與花色球B發(fā)生碰撞后，花色球B的動(dòng)量變?yōu)閜B4 kgm/s，則兩球質(zhì)量mA與mB間的關(guān)系可能是()AmBmAB.mBmACmBmADmB6mA解析：由動(dòng)量守恒定律得pApBpApB，解得pA1kgm/s，根據(jù)碰撞過(guò)程中總動(dòng)能不增加，則有，代入數(shù)據(jù)解得mBmA，碰后兩球同向運(yùn)動(dòng)，白色球A的速度不大于花色球B的速度，則，解得mB4mA，綜上可得mAmB4mA，選項(xiàng)A正確答案：A5.如圖所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng)在小球的前方O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，Q點(diǎn)處為一豎直的墻壁小球A與小球B發(fā)生彈性正碰后小球A與小球B均向右運(yùn)動(dòng)小球B與墻壁碰撞后原速率返回并與小球A在P點(diǎn)相遇，2，則兩小球質(zhì)量之比m1m2為()A75B.13C21D53解析：設(shè)A、B兩個(gè)小球碰撞后的速度分別為v1、v2，由動(dòng)量守恒定律有m1v0m1v1m2v2，發(fā)生彈性碰撞，不損失動(dòng)能，故根據(jù)能量守恒定律有m1vm1vm2v，兩個(gè)小球碰撞后到再次相遇，其速率不變，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有v1v2(2)(4)15，聯(lián)立三式可得m1m253，D正確答案：D二、多項(xiàng)選擇題6.如圖所示，小車(chē)AB放在光滑水平面上，A端固定一個(gè)輕彈簧，B端粘有油泥，AB總質(zhì)量為M，質(zhì)量為m的木塊C放在小車(chē)上，用細(xì)繩連接于小車(chē)的A端并使彈簧壓縮，開(kāi)始時(shí)AB和C都靜止當(dāng)突然燒斷細(xì)繩時(shí)，C被釋放，使C離開(kāi)彈簧向B端沖去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，以下說(shuō)法正確的是()A彈簧伸長(zhǎng)過(guò)程中C向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)AB也向右運(yùn)動(dòng)BC與B碰前，C與AB的速率之比為MmCC與油泥粘在一起后，AB立即停止運(yùn)動(dòng)DC與油泥粘在一起后，AB繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)解析：小車(chē)、物塊和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，開(kāi)始總動(dòng)量為零，在彈簧伸長(zhǎng)的過(guò)程中，C向右運(yùn)動(dòng)，則小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤規(guī)定向右為正方向，在C與B碰前，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得，0mvCMv，解得vCvMm，故B正確；因?yàn)樾≤?chē)、物塊和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，開(kāi)始總動(dòng)量為零，當(dāng)C與油泥粘在一起時(shí)，總動(dòng)量仍然為零，則小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤答案：BC7.A、B兩球沿一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)并發(fā)生正碰，如圖所示為兩球碰撞前、后的位移隨時(shí)間變化的圖象，a、b分別為A、B兩球碰前的位移隨時(shí)間變化的圖象，c為碰撞后兩球共同運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的圖象若A球質(zhì)量是m2kg，則由圖判斷下列結(jié)論正確的是()A碰撞前、后A球的動(dòng)量變化量為4kgm/sB碰撞時(shí)A球?qū)球所施的沖量為4NsCA、B兩球碰撞前的總動(dòng)量為3kgm/sD碰撞中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動(dòng)能為10J解析：根據(jù)圖象可知，碰前A球的速度vA3m/s，碰前B球的速度vB2 m/s，碰后A、B兩球共同的速度v1m/s，故碰撞前、后A球的動(dòng)量變化量為pAmvmvA4 kgm/s，選項(xiàng)A正確；A球的動(dòng)量變化量為4kgm/s，碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，B球的動(dòng)量變化為4 kgm/s，根據(jù)動(dòng)量定理，碰撞過(guò)程中A球?qū)球所施的沖量為4Ns，選項(xiàng)B正確；由于碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，有mvAmBvB(mmB)v，解得mBkg，故碰撞過(guò)程中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動(dòng)能為EmvmBv(mmB)v210J，選項(xiàng)D正確；A、B兩球碰撞前的總動(dòng)量為pmvAmBvB(mmB)vkgm/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤答案：ABD8.如圖所示，將一輕質(zhì)彈簧從物體B內(nèi)部穿過(guò)，并將其上端懸掛于天花板，下端系一質(zhì)量m12.0kg的物體A.平衡時(shí)物體A距天花板的距離h2.4m，在距物體A正上方高h(yuǎn)11.8m處由靜止釋放質(zhì)量為m21.0kg的物體B，B下落過(guò)程中某時(shí)刻與彈簧下端的物體A碰撞(碰撞時(shí)間極短)并立即以相同的速度與A一起運(yùn)動(dòng)，兩物體不粘連，且可視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng)，歷時(shí)0.25s第一次到達(dá)最低點(diǎn)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2.下列說(shuō)法正確的是()A碰撞結(jié)束瞬間兩物體的速度大小為2m/sB碰撞結(jié)束后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng)的最大位移大小為0.25mC碰撞結(jié)束后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，兩物體間的平均作用力大小為18NDA、B到最低點(diǎn)后反彈上升，A、B分開(kāi)后，B還能上升的最大高度為0.2m解析：設(shè)物體B自由下落至與物體A碰撞前的速度為v0，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有v06m/s，物體A、B碰撞結(jié)束瞬間二者具有共同的速度vt，以向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律有m2v0(m1m2)vt，解得vt2 m/s，A正確；從二者一起運(yùn)動(dòng)到速度變?yōu)榱愕倪^(guò)程中，以B為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理有(m2gF)t0m2vt，解得F18N，方向豎直向上，設(shè)碰撞結(jié)束后兩物體一起向下運(yùn)動(dòng)的最大位移為x，由動(dòng)能定理有Fxm2gx0m2v，解得x0.25m，B、C正確；A、B分開(kāi)時(shí)其相互間的作用力為零，且A、B具有相同的加速度，可知當(dāng)彈簧對(duì)A的拉力為零，即彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A、B分開(kāi)，若A、B上升到碰撞位置分開(kāi)，B還能上升的最大高度h0.2m，因彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的位置比碰撞時(shí)的高，此時(shí)B的速度小于vt，故B還能上升的最大高度小于0.2m，D錯(cuò)誤答案：ABC三、非選擇題9(2018高考全國(guó)卷)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動(dòng)能E后，從地面豎直升空當(dāng)煙花彈上升的速度為零時(shí)，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動(dòng)能之和也為E，且均沿豎直方向運(yùn)動(dòng)爆炸時(shí)間極短，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量求：(1)煙花彈從地面開(kāi)始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過(guò)的時(shí)間；(2)爆炸后煙花彈向上運(yùn)動(dòng)的部分距地面的最大高度解析：(1)設(shè)煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有Emv設(shè)煙花彈從地面開(kāi)始上升到火藥爆炸所用的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有0v0gt聯(lián)立式得t(2)設(shè)爆炸時(shí)煙花彈距地面的高度為h1，由機(jī)械能守恒定律有Emgh1火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)爆炸后瞬間其速度分別為v1和v2.由題給條件和動(dòng)量守恒定律有mvmvEmv1mv20由式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運(yùn)動(dòng)部分做豎直上拋運(yùn)動(dòng)設(shè)爆炸后煙花彈上部分繼續(xù)上升的高度為h2，由機(jī)械能守恒定律有mvmgh2聯(lián)立式得，煙花彈向上運(yùn)動(dòng)部分距地面的最大高度為hh1h2答案：(1)(2)10.如圖所示，質(zhì)量均為m的木板AB和滑塊CD緊靠在一起靜置在光滑水平面上，木板AB的上表面粗糙，滑塊CD的表面是光滑的四分之一圓弧，其始端D點(diǎn)切線(xiàn)水平且與木板AB上表面相平一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊P質(zhì)量也為m，從木板AB的右端以初速度v0滑上木板AB，過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為，然后滑上滑塊CD，最終恰好能滑到滑塊CD的最高點(diǎn)C處重力加速度為g.求：(1)物塊滑到B點(diǎn)時(shí)木板的速度v的大小；(2)滑塊CD圓弧的半徑R.解析：(1)對(duì)P和木板、滑塊CD組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律有mv0m2mv，解得v.(2)物塊P由D點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過(guò)程中，滑塊CD和物塊P組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，有mm2mv共系統(tǒng)能量守恒，有mgRm()2m()22mv解得R.答案：(1)(2)11如圖所示，質(zhì)量為mA3kg的小車(chē)A以v04m/s的速度沿光滑水平面勻速運(yùn)動(dòng)，小車(chē)左端固定的支架通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛質(zhì)量為mB1 kg的小球B(可看作質(zhì)點(diǎn))，小球距離車(chē)面h0.8 m某一時(shí)刻，小車(chē)與靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為mC1 kg的物塊C發(fā)生碰撞并粘連在一起(碰撞時(shí)間可忽略)，此時(shí)輕繩突然斷裂此后，小球剛好落入小車(chē)右端固定的沙桶中(小桶的尺寸可忽略)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小車(chē)系統(tǒng)的最終速度大小v共；(2)繩未斷前小球與沙桶的水平距離L；(3)整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能E機(jī)損解析：(1)設(shè)系統(tǒng)最終速度為v共，水平方向動(dòng)量守恒，有(mAmB)v0(mAmBmC)v共代入數(shù)據(jù)解得v共3.2m/s(2)A與C的碰撞動(dòng)量守恒，mAv0(mAmC)v1解得v13m/s，設(shè)小球下落時(shí)間為t，則hgt2代入數(shù)據(jù)解得t0.4s所以繩未斷前小球與沙桶的水平距離為L(zhǎng)(v0v1)t代入數(shù)據(jù)解得L0.4m(3)由能量守恒得E機(jī)損mBgh(mAmB)v(mAmBmC)v代入數(shù)據(jù)解得E機(jī)損14.4J答案：(1)3.2m/s(2)0.4m(3)14.4J