高中物理动量守恒定律的应用答题技巧及练习题及解析.doc

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1、高中物理动量守恒定律的应用答题技巧及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.2019年1月,中国散裂中子源加速器打靶束流功率超过50kW,技术水平达到世界前列,散裂中子源是由加速器提供高能质子轰击重金属靶而产生中子的装置,一能量为109eV的质子打到汞、钨等重核后,导致重核不稳定而放出20~30个中子,大大提高了中子的产生效率。一个高能质子的动量为p0,打到质量为M、原来静止的钨核内,形成瞬时的复合核,然后再散裂出若干中子,已知质子质量为m,普朗克常量为h。①求复合核的速度v;②设复合核释放的某个中子的动量为p,求此中子的物质波波长λ。【答案

2、】①②【解析】【详解】①质子打到钨核上过程系统动量守恒,以质子的初速度方向为正方向由动量守恒定律得:p0=(m+M)v解得:②由德布罗意关系式可知,波长:2.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。质量为m=1kg的滑块B(可视为质点)以初速度从圆弧的顶端沿圆弧下滑,B从A右端的上表面水平滑入时撤走圆弧。A与台阶碰撞无机械能损失,不计空气阻力,A、B之间动摩擦因数,A足够长,B不会从A表面滑出,取g=10m/s2。(1)求滑块B到

3、圆弧底端时的速度大小v1;(2)若A与台阶碰前,已和B达到共速,求A向左运动的过程中与B摩擦产生的热量Q(结果保留两位有效数字);(3)若A与台阶只发生一次碰撞,求x满足的条件。【答案】(1)(2)(3)【解析】【分析】滑块下滑时只有重力做功,根据机械能守恒求得滑块到达底端时的速度;木板与台阶碰撞后,滑块与木板组成的系统总动量水平向右,则只发生一次碰撞,根据动量守恒和动能定理分析求解;【详解】(1)滑块B从释放到最低点,由动能定理得:解得:(2)向左运动过程中,由动量守恒定律得:解得:由能量守恒定律得:解得:(3)从B刚滑到A上到A左端与台阶碰撞前瞬间,A、B的速度

4、分别为v3和v4,由动量守恒定律得:mv1=mv4+Mv3若A与台阶只碰撞一次,碰撞后必须满足:Mv3≥

5、mv4对A板,应用动能定理:联立解得:【点睛】本题木块在小车上滑动的类型,分析物体的运动过程,对于系统运用动量守恒列方程,对于单个物体运用动能定理列式求解位移,都是常用的思路,要加强这方面的练习,提高解决综合问题的能力.3.如图所示,在竖直面内有一个光滑弧形轨道,其末端水平,且与处于同一竖直面内光滑圆形轨道的最低端相切,并平滑连接.A,B两滑块(可视为质点)用轻细绳拴接在一起,在它们中间夹住一个被压缩的微小轻质弹簧.两滑块从弧形轨道上的某一高度P点处由静止滑下,

6、当两滑块刚滑入圆形轨道最低点时拴接两滑块的绳突然断开,弹簧迅速将两滑块弹开,其中前面的滑块A沿圆形轨道运动恰能通过圆形轨道的最高点,后面的滑块B恰能返回P点.己知圆形轨道的半径,滑块A的质量,滑块B的质量,重力加速度g取,空气阻力可忽略不计.求:(1)滑块A运动到圆形轨道最高点时速度的大小;(2)两滑块开始下滑时距圆形轨道底端的高度h;(3)弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能.【答案】(1)m/s;(2)0.8m;(3)4J【解析】【分析】【详解】(1)设滑块A恰能通过圆形轨道最高点时的速度大小为v2,根据牛顿第二定律有mAg=mA解得:v2=m/s(2)设滑

7、块A在圆形轨道最低点被弹出时的速度大小为v1,对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律,有mAv12=mAg•2R+mAv22可得:v1=6m/s设滑块A和B运动到圆形轨道最低点速度大小为v0,对滑块A和B下滑到圆形轨道最低点的过程,根据动能定理,有(mA+mB)gh=(mA+mB)v02同理滑块B在圆形轨道最低点被弹出时的速度大小也为v0,弹簧将两滑块弹开的过程,对于A、B两滑块所组成的系统水平方向动量守恒,(mA+mB)v0=mAv1-mBv0解得:h=0.8m(3)设弹簧将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为Ep,对于弹开两滑块的过程,根

8、据机械能守恒定律,有(mA+mB)v02+Ep=mAv12+mBv02解得:Ep=4J4.用两只玩具小车A、B做模拟碰撞实验,玩具小车A、B质量分别为m1=lkg和m2=3kg,把两车放置在相距S=8m的水平面上。现让小车A在水平恒力,作用下向着小车B运动,恒力作用t=ls时间后撤去,小车A继续运动与小车B发生碰撞,碰撞后两车粘在一起,滑行d=0.25m停下。已知两车运动所受的阻力均为重力的0.2倍,重力加速度取l0m/s2。求:(1)两个小车碰撞后的速度大小;(2)小车A受到的恒力F的大小。【答案】(1)1m/s(2)【解析】【详解】解:(1)两小车碰撞后的滑

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