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1、2013高考物理分類(lèi)解析
2013高考物理分類(lèi)解析
專題二十一、動(dòng)量守恒定律
1.(2013全國(guó)新課標(biāo)理綜1第35題)(2)(9分) 在粗糙的水平桌面上有兩個(gè)靜止的木塊A和B,兩者相距為d。現(xiàn)給A一初速度,使A與B發(fā)生彈性正碰,碰撞時(shí)間極短:當(dāng)兩木塊都停止運(yùn)動(dòng)后,相距仍然為d.已知兩木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ. B的質(zhì)量為A的2倍,重力加速度大小為g.求A的初速度的大小。
解析:設(shè)在發(fā)生碰撞前的瞬間,木塊A的速度大小為v;在碰撞后的瞬間,A和B的速度分別為v1和v2。在碰撞過(guò)程中,由能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。得
mv2=mv12+·2mv22,
mv=mv1+2mv2,
2、式中,以碰撞前木塊A的速度方向?yàn)檎?。?lián)立解得:v1=- v2/2.
設(shè)碰撞后A和B運(yùn)動(dòng)的距離分別為d1和d2,由動(dòng)能定理得
μmgd1=mv12。
μ(2m)gd2=2mv22。
按題意有:d=d1+d2。
設(shè)A的初速度大小為v0,由動(dòng)能定理得μmgd=mv02-mv2
聯(lián)立解得:v0=。
2.(2013全國(guó)新課標(biāo)理綜II第35題)(2)(10分)如圖,光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì))。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧;當(dāng)AB速度相等時(shí),B與C恰好相碰并粘接在一起,然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng),假設(shè)B和C碰撞過(guò)程時(shí)間極短。求從A開(kāi)始
3、壓縮彈簧直至與彈簧分離的過(guò)程中,
(i)整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能;
(ii)彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能。
【命題意圖】本題考查碰撞、彈性勢(shì)能、動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn),意在考查考生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。
解析:(i)從A開(kāi)始?jí)嚎s彈簧到A與B具有相同速度v1時(shí),對(duì)AB與彈簧組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律得:m v0=2 m v1,①
此時(shí)B與C發(fā)生完全非彈性碰撞,設(shè)碰撞后的瞬時(shí)速度為v2,系統(tǒng)損失的機(jī)械能為△E,對(duì)BC組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律,mv1=2 m v2,②
由能量守恒定律,mv12=(2m) v22+△E ③
聯(lián)立解得:△E= mv02。
(i
4、i)由②式可知,v2< v1,A將繼續(xù)壓縮彈簧,直至三者速度相同,設(shè)此時(shí)速度為v3,此時(shí)彈簧被壓縮到最短。其彈性勢(shì)能為Ep。由動(dòng)量守恒定律,
m v0=3m v3,
由能量守恒定律,mv02-△E =(3m) v32+ Ep。
聯(lián)立解得:彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能Ep =mv02。。
3.(2013高考江蘇物理第12B題)(3)如題12C-2圖所示,進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg,他們攜手遠(yuǎn)離空間站,相對(duì)空間站的速度為0.1m/ s。 A將B向空間站方向輕推后,A的速度變?yōu)?.2m/ s,求此時(shí)B的速度大小和方向。
(3)根據(jù)動(dòng)量守恒
解得 vB=
5、0.02m/ s。 離開(kāi)空間站方向
4.(2013高考山東理綜第38(2)題)(2)如圖所示,光滑水平軌道上放置長(zhǎng)板A(上表面粗糙)和滑塊C,滑塊B置于A的左端,三者質(zhì)量分別為mA=2kg,mB=1kg,mC=2kg。開(kāi)始時(shí)C靜止,A、B一起以v0=5m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng),A與C發(fā)生碰撞(時(shí)間極短)后C向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動(dòng),且恰好不再與C碰撞。求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小。
解析:因碰撞時(shí)間極短,A與C碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒,設(shè)碰撞后瞬間A的速度大小為vA,C的速度大小為vC,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得
mAv0= mAvA +
6、mCvC, ①
A與B在摩擦力作用下達(dá)到共同速度,設(shè)共同速度為vAB,由動(dòng)量守恒定律得
mAvA+ mBv0= (mA) + mB vAB ②
A、B達(dá)到共同速度后恰好不再與C碰撞,應(yīng)滿足:vAB = vC。③
聯(lián)立①②③式解得:vA=2m/s。
5.(2013高考福建理綜第30題) (2)將靜置在地面上,質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型點(diǎn)火升空,在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體。忽略噴氣過(guò)程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時(shí)火箭模型獲得的速度大小是 。(填選項(xiàng)前的事母)
A. B. C. D.
答
7、案:D
解析:由動(dòng)量守恒定律,m v0=(M-m)v,解得v=,選項(xiàng)D正確。
6.(2013高考廣東理綜第35題)如圖18,兩塊相同平板P1,P2置于光滑水平面上,質(zhì)量均為m。P2的右端固定一輕質(zhì)彈簧,左端A與彈簧的自由端B相距L。物體P置于P1的最右端,質(zhì)量為2m,且可看作質(zhì)點(diǎn)。P1與P以共同速度v0向右運(yùn)動(dòng),與靜止的P2發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短。碰撞后P1與P2粘連在一起。P壓縮彈簧后被彈回并停在A點(diǎn)(彈簧始終在彈性限度內(nèi))。P與P2之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求
圖18
(1)P1、P2剛碰完時(shí)的共同速度v1和P的最終速度v2;
(2)此過(guò)程中彈簧的最大壓縮量x和相應(yīng)的彈性勢(shì)能Ep。
考點(diǎn):動(dòng)量守恒、能量守恒、臨界分析
解析:(1)P1和P2碰撞,動(dòng)量守恒:
mv0=(m+m)v1 ①
得出:
P在p2上滑行過(guò)程, P1、P2、P組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒:
2mv0+2mv1=4mv2 ②
得出:
(2) P1、P2、P 第一次等速,彈簧最大壓縮量x最大,由能量守恒得 ③
P剛進(jìn)入P2 到P1、P2、P 第二次等速,由能量守恒得;
④
由③④得:, 。