高中物理动量守恒定律试题(有答案和解析).docVIP

高中物理动量守恒定律试题(有答案和解析) 一、高考物理精讲专题动量守恒定律 1．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的光滑圆孤，BC部分水平粗糙，BC长为L=0.6m。一可看做质点的小物块从A点由静止释放，滑到C点刚好相对小车停止。已知小物块质量m=1kg，取g =10m/s2。求： （1）小物块与小车BC部分间的动摩擦因数； （2）小物块从A滑到C的过程中，小车获得的最大速度。 【答案】（1）0.5（2）1m/s 【解析】 【详解】 解：(1) 小物块滑到C点的过程中，系统水平方向动量守恒则有： 所以滑到C点时小物块与小车速度都为0 由能量守恒得： 解得： (2)小物块滑到B位置时速度最大，设为，此时小车获得的速度也最大，设为 由动量守恒得 ： 由能量守恒得 ： 联立解得： 2．如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m（h小于斜面体的高度）．已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg，冰块的质量为m2=10 kg，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g=10 m/s2． （i）求斜面体的质量； （ii）通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？ 【答案】（i）20 kg （ii）不能 【解析】 试题分析：①设斜面质量为M，冰块和斜面的系统，水平方向动量守恒： 系统机械能守恒： 解得： ②人推冰块的过程：,得（向右） 冰块与斜面的系统： 解得：（向右） 因，且冰块处于小孩的后方，则冰块不能追上小孩． 考点：动量守恒定律、机械能守恒定律． 3．匀强电场的方向沿x轴正向，电场强度E随x的分布如图所示．图中E0和d均为已知量．将带正电的质点A在O点由能止释放．A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放，当B在电场中运动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零；B离开电场后，A、B间的相作用视为静电作用．已知A的电荷量为Q，A和B的质量分别为m和．不计重力． （1）求A在电场中的运动时间t， （2）若B的电荷量q =Q，求两质点相互作用能的最大值Epm （3）为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm 【答案】（1）（2）QE0d （3）Q 【解析】 【分析】 【详解】 解：（1）由牛顿第二定律得，A在电场中的加速度 a == A在电场中做匀变速直线运动，由d =a得 运动时间 t == （2）设A、B离开电场时的速度分别为vA0、vB0，由动能定理得 QE0d =m qE0d = A、B相互作用过程中，动量和能量守恒．A、B相互作用为斥力，A受力与其运动方向相同，B受的力与其运动方向相反，相互作用力对A做正功，对B做负功．A、B靠近的过程中，B的路程大于A的路程，由于作用力大小相等，作用力对B做功的绝对值大于对A做功的绝对值，因此相互作用力做功之和为负，相互作用能增加．所以，当A、B最接近时相互作用能最大，此时两者速度相同，设为v，， 由动量守恒定律得：（m +）v， = mvA0 +vB0 由能量守恒定律得：EPm= (m+)—） 且 q =Q 解得相互作用能的最大值 EPm=QE0d （3）A、B在xd区间的运动，在初始状态和末态均无相互作用 根据动量守恒定律得：mvA+vB= mvA0 +vB0 根据能量守恒定律得：m+=m+ 解得：vB = -+ 因为B不改变运动方向，所以vB = -+≥0 解得： q≤Q 则B所带电荷量的最大值为：qm =Q 4．如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线、同一方向运动，速度分别为2v0、v0．为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．（不计水的阻力） 【答案】 【解析】 【分析】 在抛货物的过程中，乙船与货物组成的动量守恒，在接货物的过程中，甲船与货物组成的系统动量守恒，在甲接住货物后，甲船的速度小于等于乙船速度，则两船不会相撞，应用动量守恒定律可以解题． 【详解】 设抛出货物的速度为v，以向右为正方向，由动量守恒定律得：乙船与货物：12mv0=11mv1-mv，甲船与货物：10m×2v0-mv=11mv2，两船不相撞的条件是：v2≤v1，解得：v≥4v0，则最小速度为4v0． 【点睛】 本题关键是知道两船避免碰撞的临界条件是速度相等，应用动量守恒即可正确解题，解题时注意研究对象的选择以及正方向的选择． 5．如图，水平面上相距为L=5m的P、Q两点分别固定一竖直挡板，一质量为M=2kg的小物块B静止在O点