高考物理试题《动量守恒定律》考点预测（2017年强化版） - 高考物理题库

高考物理试题《动量守恒定律》考点预测（2017年强化版）(十)

2017-03-02 11:02:28 来源:91考试网作者:www.91exam.org 【大中小】

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1、计算题（9分）如图所示，是光滑的轨道，其中是水平的，为与相切于竖直平面内的半圆，半径质量的小球静止在轨道上，另一质量的小球，以初速度与小球正碰。已知相碰后小球经过半圆的最高点落到轨道上距点处，重力加速度取10m/s2，
求：
（1）碰撞结束时，小球和的速度大小；
（2）试论证小球是否能沿着半圆轨道到达点。

参考答案：（1）（2）小球不能到达半圆轨道的最高点

本题解析：以表示小球碰后的速度，表示小球碰后的速度，表示小球在半圆最高点的速度，表示小球从离开半圆最高点到落在轨道上经过的时间，则有
?①
?　　②
?　　③
?　　④
由①②③④求得，
代入数值得m/s，3.5m/s．
（2）假定球刚能沿着半圆轨道上升到点，则在点时，轨道对它的作用力等于零．以表示它在点的速度，以表示它在点相应的速度，由牛顿运动定律和机械能守恒定律，有，，
解得　代入数值得3.9m/s
由m/s，可知，
所以小球不能到达半圆轨道的最高点．

本题难度：简单

2、计算题如图所示，小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求碰后物块的速度。

参考答案：解：设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒定律，有
mgh＝mv12 ①
得v1＝
设碰撞后小球反弹的速度大小为v′1，同理有
mg＝mv′12 ②
得v′1＝
设碰后物块的速度大小为v2，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律，有
mv1＝－mv′1＋5mv2 ③
得v2＝ ④

本题解析：

本题难度：困难

3、选择题介子有两个夸克构成，而夸克之间的相互作用相当复杂．研究介子可通过用高能电子与之作非弹性碰撞来进行．由于碰撞过程难于分析，为掌握其主要内涵，人们发展了一种简化了的“分粒子”模型．其主要内容为：电子只和介子的某部分（比如其中一个夸克）作弹性碰撞．碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子．
该物理现象可用下面的典型模型来描述如图所示：一个质量为M及动能为E的电子，与介子的一个质量为m1的夸克作弹性碰撞，介子里另一个夸克的质量为m2（m1≠m2），夸克间以一无质量的弹簧相连．碰撞前夸克处于静止状态，弹簧处于静止状态，弹簧处于自然长度L．所有运动都是一维的，忽略一切相对论效应．则碰撞后运动过程中夸克m2可能具有的动能为（　　）
A．Ek=

Mm2m
21

(M+m1)2(m1+m2)2

B．Ek=

16Mm2m
21

(M+m1)2(m1+m2)2

E
C．Ek=

18Mm2m
21

(M+m1)2(m1+m2)2

E
D．Ek=

4Mm1
(M+m1)2

参考答案：以电子和夸克m1组成的系统为研究对象．
设碰撞前电子的速度为V0，碰撞后电子的速度为V1，夸克m1的速度为V2
由动量守恒定律可知：
Mv0=Mv+m1v1
由于发生弹性碰撞，碰撞前后系统动能不变
12Mv20=12Mv2+12m1v21
12Mv20=E
v1=2MvM+m1
m1和m2作用过程中，弹簧第一次恢复原长时m2的动能最大，
由动量守恒定律可知：
m1v1=m1v′1+m2v2，
根据能量守恒得：12m1v21=12m1v′21+12m2v22
解得：v2=2mv1m1+m2
所以m1的夸克的最大动能是Ek=12m2v22
解得：Ek=16Mm2m21(M+m1)2(m1+m2)2E，故B正确，ACD错误
故选B．

本题解析：

本题难度：简单

4、简答题某同学用如图1所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．
（1）实验中必须要求的条件是______
A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
E．测量G点相对于水平槽面的高度
答：______（填选项号）．
（3）某次实验中得出的落点情况如图2所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为______．
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参考答案：（1）A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
C、为了使小球碰后不被反弹，要求被碰小球质量大于碰撞小球质量，故C正确；
D、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确．
故选BD．
?（2）A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞前A球的速度，故A正确；
B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞后A球的速度，故B正确；
C、不需要测量A球或B球的直径，故C错误；
D、测量A球和B球的质量（或两球质量之比），用来表示出球的动量；
E、不需要测量G点相对于水平槽面的高度，故E错误．
故选ABD．
（3）由于两球从同一高度开始下落，且下落到同一水平面上，故两球下落的时间相同．
根据动量守恒定律可得在水平方向有m1v0=m1v1+m2v2，
故m1v0t=m1v1t+m2v2t，
即m1×xOP=m1×xOM+m2×xON
代入数据求得：m1：m2=4：1
故答案为：4：1．

本题解析：

本题难度：一般

5、计算题如图所示，光滑水平面上静止一质量为M=0.98kg的物块。紧挨平台右侧有传送带，与水平面成30°角，传送带底端A点和顶端B点相距L=3m。一颗质量为m=0.02kg的子弹，以的水平向右的速度击中物块并陷在其中。物块滑过水平面并冲上传送带，物块通过A点前后速度大小不变。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，重力加速度g=10m/s2。
（1）如果传送带静止不动，求物块在传送带上滑动的最远距离；
（2）如果传送带匀速运行，为使物块能滑到B端，求传送带运行的最小速度。

（3）若传送带以某一速度匀速运行时，物块恰能以最短时间从A端滑到B端，求此过程中传送带与物块间产生的热量。

参考答案：（1）设子弹击中物块后共同速度为v，根据动量守恒：
?（2分）?（1分）?
设物块滑上传送带的最远距离为s，物块所受摩擦力沿斜面向下，设物块加速度大小为，根据牛顿定律得： ?（2分）
此过程物块位移为s1，则：?（1分）
代入数据后可解得：?（1分）
（2）设传送速度为v1时，物块刚好能滑到传送带顶端。当物块速度大于v1时，物块所受摩擦力沿斜面向下，此阶段物块加速度为,此过程物块位移为s1，则：
?（1分）
物块速度减小到后，所受摩擦力沿斜面向上，设加速度大小为，则：
??（2分）
设物块速度从v1减小到零位移为s2，则： ?（1分）
根据题意：?由以上各式可解得：?（2分）
（3）为使物块恰好滑到顶端所需时间最短，物块所受摩擦力必须始终沿斜面向上，加速度大小为，皮带速度?（1分）
设所用时间为t ，由?得 ?（2分）
??（1分）
?（1分）