2019高考物理二轮复习专题突破碰撞与动量守恒带解析.docx

限训练通高考 科学设题拿下高考高分 (45分钟) 一、单项选择题 1关于下列四幅图所反映的物理过程的说法正确的是() A甲图中子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，能量不守恒 B乙图中M、N两木块放在光滑的水平面上，剪断细线，在弹簧恢复原长的过程中，M、N与弹簧组成的系统动量守恒，机械能增加 C丙图中细线断裂后，木球和铁球在水中运动的过程，系统动量守恒，机械能不守恒 D丁图中木块沿放在光滑水平面上的斜面下滑，木块和斜面组成的系统在水平方向上动量守恒，机械能守恒 解析：甲图中，在光滑水平面上，子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，机械能有损失，但是损失的机械能转化为内能，能量仍守恒，A错误；乙图中，剪断细线，在弹簧恢复原长的过程中，M、N与弹簧组成的系统动量守恒，弹簧的弹性势能转化为木块的动能，系统机械能守恒，B错误；丙图中，木球和铁球组成的系统匀速下降，说明两球所受水的浮力等于两球自身的重力，细线断裂后两球在水中运动的过程中，所受合外力为零，系统动量守恒，由于水的浮力对两球做功，两球组成的系统机械能不守恒，选项C正确；丁图中，木块沿放在光滑水平面上的斜面下滑，木块和斜面组成的系统在水平方向上不受外力，水平方向上动量守恒，由于斜面可能不光滑，所以机械能可能有损失，D错误 答案：C 2(2018河南三门峡高三质检)甲、乙两个质量都是M的小车静置在光滑水平地面上质量为m的人站在甲车上并以速度v(对地)跳上乙车，接着仍以对地的速率v反跳回甲车对于这一过程，下列说法中正确的是() A最后甲、乙两车的速率相等 B最后甲、乙两车的速率之比v甲v乙M(mM) C人从甲车跳到乙车时对甲的冲量为I1，从乙车跳回甲车时对乙车的冲量为I2，应是I1I2 D人从甲车跳到乙车时对甲的冲量为I1，从乙车跳回甲车时对乙车的冲量为I2，应是I1I2 解析：以人与甲车组成的系统为研究对象，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，人跳离甲车时，mvMv10，以乙车与人组成的系统为研究对象，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，人跳上乙车时，mv(mM)v2，人跳离乙车时，(mM)v2Mv乙mv，以人与甲车组成的系统为研究对象，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，人反跳回甲车时，mvMv1(mM)v甲，解得v甲v乙MMm，故A错误，B正确；由动量定理得，对甲车I1Mv1mv，对乙车I2Mv乙Mv22mvmv1mMmv，即I1123mv2，选项D错误 答案：A 4.2017年7月9日，斯诺克世界杯在江苏无锡落下帷幕，由丁俊晖和梁文博组成的中国A队在决赛中1比3落后的不利形势下成功逆转，最终以4比3击败英格兰队，帮助中国斯诺克台球队获得了世界杯三连冠，如图为丁俊晖正在准备击球设在丁俊晖这一杆中，白色球(主球)和花色球碰撞前、后都在同一直线上运动，碰前白色球的动量为pA5 kgm/s，花色球静止，白色球A与花色球B发生碰撞后，花色球B的动量变为pB4 kgm/s，则两球质量mA与mB间的关系可能是() AmBmA B.mB14mA CmB16mA DmB6mA 解析：由动量守恒定律得pApBpApB，解得pA1 kgm/s，根据碰撞过程中总动能不增加，则有p2A2mApA22mApB22mB，代入数据解得mB23mA，碰后两球同向运动，白色球A的速度不大于花色球B的速度，则pAmApBmB，解得mB4mA，综上可得23mAmB4mA，选项A正确 答案：A 5.如图所示，在光滑的水平面上，质量m1的小球A以速率v0向右运动在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，Q点处为一竖直的墙壁小球A与小球B发生弹性正碰后小球A与小球B均向右运动小球B与墙壁碰撞后原速率返回并与小球A在P点相遇，PQ2PO，则两小球质量之比m1m2为() A75 B.13 C21 D53 解析：设A、B两个小球碰撞后的速度分别为v1、v2，由动量守恒定律有m1v0m1v1m2v2，发生弹性碰撞，不损失动能，故根据能量守恒定律有12m1v2012m1v2112m2v22，两个小球碰撞后到再次相遇，其速率不变，由运动学规律有v1v2PO(PO2PQ)PO(PO4PO)15，联立三式可得m1m253，D正确 答案：D 二、多项选择题 6.如图所示，小车AB放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，AB总质量为M，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时AB和C都静止当突然烧断细绳时，C被释放，使C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，以下说法正确的是() A弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动 BC与B碰前，C与AB的速率之比为Mm CC与油泥粘在一起后，AB立即停止运动 DC与油泥粘在一起后，AB继续向右运动 解析：小车、物块和弹簧组成的系统动量守恒，开始总动量为零，在弹簧伸长的过程中，C向右运动，则小车向左运动，故A错误规定向右为正方向，在C与B碰前，根据动量守恒定律得，0mvCMv，解得vCvMm，故B正确；因为小车、物块和弹簧组成的系统动量守恒，开始总动量为零，当C与油泥粘在一起时，总动量仍然为零，则小车停止运动，故C正确，D错误 答案：BC 7.A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图象，a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图象，c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图象若A球质量是m2 kg，则由图判断下列结论正确的是() A碰撞前、后A球的动量变化量为4 kgm/s B碰撞时A球对B球所施的冲量为4 Ns CA、B两球碰撞前的总动量为3 kgm/s D碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10 J 解析：根据图象可知，碰前A球的速度vA3 m/s，碰前B球的速度vB2 m/s，碰后A、B两球共同的速度v1 m/s，故碰撞前、后A球的动量变化量为pAmvmvA4 kgm/s，选项A正确；A球的动量变化量为4 kgm/s，碰撞过程中动量守恒，B球的动量变化为4 kgm/s，根据动量定理，碰撞过程中A球对B球所施的冲量为4 Ns，选项B正确；由于碰撞过程中动量守恒，有mvAmBvB(mmB)v，解得mB43 kg，故碰撞过程中A、B两球组成的系统损失的动能为E12mv2A12mBv2B12(mmB)v210 J，选项D正确；A、B两球碰撞前的总动量为pmvAmBvB(mmB)v103 kgm/s，选项C错误 答案：ABD 8.如图所示，将一轻质弹簧从物体B内部穿过，并将其上端悬挂于天花板，下端系一质量m12.0 kg的物体A.平衡时物体A距天花板的距离h2.4 m，在距物体A正上方高h11.8 m处由静止释放质量为m21.0 kg的物体B，B下落过程中某时刻与弹簧下端的物体A碰撞(碰撞时间极短)并立即以相同的速度与A一起运动，两物体不粘连，且可视为质点，碰撞后两物体一起向下运动，历时0.25 s第一次到达最低点，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，g取10 m/s2.下列说法正确的是() A碰撞结束瞬间两物体的速度大小为2 m/s B碰撞结束后两物体一起向下运动的最大位移大小为0.25 m C碰撞结束后两物体一起向下运动的过程中，两物体间的平均作用力大小为18 N DA、B到最低点后反弹上升，A、B分开后，B还能上升的最大高度为0.2 m 解析：设物体B自由下落至与物体A碰撞前的速度为v0，根据自由落体运动规律有v02gh16 m/s，物体A、B碰撞结束瞬间二者具有共同的速度vt，以向下为正方向，由动量守恒定律有m2v0(m1m2)vt，解得vt2 m/s，A正确；从二者一起运动到速度变为零的过程中，以B为研究对象，由动量定理有(m2gF)t0m2vt，解得F18 N，方向竖直向上，设碰撞结束后两物体一起向下运动的最大位移为x，由动能定理有Fxm2gx012m2v2t，解得x0.25 m，B、C正确；A、B分开时其相互间的作用力为零，且A、B具有相同的加速度，可知当弹簧对A的拉力为零，即弹簧恢复原长时，A、B分开，若A、B上升到碰撞位置分开，B还能上升的最大高度hv2t2g0.2 m，因弹簧恢复原长时的位置比碰撞时的高，此时B的速度小于vt，故B还能上升的最大高度小于0.2 m，D错误 答案：ABC 三、非选择题 9(2018高考全国卷)一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量求： (1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间； (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度 解析：(1)设烟花弹上升的初速度为v0，由题给条件有 E12mv20 设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t，由运动学公式有0v0gt 联立式得t1g 2Em (2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h1，由机械能守恒定律有Emgh1 火药爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设爆炸后瞬间其速度分别为v1和v2.由题给条件和动量守恒定律有14mv2114mv22E 12mv112mv20 由式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动部分做竖直上抛运动设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为h2，由机械能守恒定律有 14mv2112mgh2 联立式得，烟花弹向上运动部分距地面的最大高度为hh1h22Emg 答案：(1)1g 2Em(2)2Emg 10.如图所示，质量均为m的木板AB和滑块CD紧靠在一起静置在光滑水平面上，木板AB的上表面粗糙，滑块CD的表面是光滑的四分之一圆弧，其始端D点切线水平且与木板AB上表面相平一可视为质点的物块P质量也为m，从木板AB的右端以初速度v0滑上木板AB，过B点时的速度为v02，然后滑上滑块CD，最终恰好能滑到滑块CD的最高点C处重力加速度为g.求： (1)物块滑到B点时木板的速度v的大小； (2)滑块CD圆弧的半径R. 解析：(1)对P和木板、滑块CD组成的系统，由动量守恒定律有mv0mv022mv，解得vv04. (2)物块P由D点滑到C点的过程中，滑块CD和物块P组成的系统在水平方向动量守恒，有 mv02mv042mv共 系统能量守恒，有 mgR12m(v02)212m(v04)2122mv2共 解得Rv2064g. 答案：(1)v04(2)v2064g 11如图所示，质量为mA3 kg的小车A以v04 m/s的速度沿光滑水平面匀速运动，小车左端固定的支架通过不可伸长的轻绳悬挂质量为mB1 kg的小球B(可看作质点)，小球距离车面h0.8 m某一时刻，小车与静止在光滑水平面上的质量为mC1 kg的物块C发生碰撞并粘连在一起(碰撞时间可忽略)，此时轻绳突然断裂此后，小球刚好落入小车右端固定的沙桶中(小桶的尺寸可忽略)，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.求： (1)小车系统的最终速度大小v共； (2)绳未断前小球与沙桶的水平距离L； (3)整个过程中系统损失的机械能E机损 解析：(1)设系统最终速度为v共，水平方向动量守恒，有(mAmB)v0(mAmBmC)v共 代入数据解得v共3.2 m/s (2)A与C的碰撞动量守恒，mAv0(mAmC)v1 解得v13 m/s，设小球下落时间为t，则h12gt2 代入数据解得t0.4 s 所以绳未断前小球与沙桶的水平距离为L(v0v1)t 代入数据解得L0.4 m (3)由能量守恒得E机损mBgh12(mAmB)v2012(mAmBmC)v2共 代入数据解得E机损14.4 J 答案：(1)3.2 m/s(2)0.4 m(3)14.4 J20 20