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1、專題17 動量與動量守恒
1.(2020全國新課標(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,碰撞時間極短:當(dāng)兩木塊都停止運動后,相距仍然為d.已知兩木塊與桌面之間的動摩擦因數(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.在碰撞過程中,由能量守恒定律和動量守恒定律.得
mv2=mv12+·2mv22,
mv=mv1+2mv2,
式中,以碰撞前木塊A的速度方向為正.聯(lián)立解得:v1=
2、- v2/2.
設(shè)碰撞后A和B運動的距離分別為d1和d2,由動能定理得
μmgd1=mv12.
μ(2m)gd2=2mv22.
按題意有:d=d1+d2.
設(shè)A的初速度大小為v0,由動能定理得μmgd=mv02-mv2
聯(lián)立解得:v0=.
2.(2020全國新課標(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).設(shè)A以速度v0朝B運動,壓縮彈簧;當(dāng)AB速度相等時,B與C恰好相碰并粘接在一起,然后繼續(xù)運動,假設(shè)B和C碰撞過程時間極短.求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中,
(i)整個系統(tǒng)損
3、失的機械能;
(ii)彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能.
解析:(i)從A開始壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時,對AB與彈簧組成的系統(tǒng),由動量守恒定律得:m v0=2 m v1,①
此時B與C發(fā)生完全非彈性碰撞,設(shè)碰撞后的瞬時速度為v2,系統(tǒng)損失的機械能為△E,對BC組成的系統(tǒng),由動量守恒定律,mv1=2 m v2,②
由能量守恒定律,mv12=(2m) v22+△E ③
聯(lián)立解得:△E= mv02.
(ii)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)此時速度為v3,此時彈簧被壓縮到最短.其彈性勢能為Ep.由動量守恒定律,
m v0=3m v3,
由能量守
4、恒定律,mv02-△E =(3m) v32+ Ep.
聯(lián)立解得:彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能Ep =mv02..
3.(2020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.開始時C靜止,A、B一起以v0=5m/s的速度勻速向右運動,A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動,經(jīng)過一段時間,A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運動,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:因碰撞時間極短,A與C碰撞過程動量守恒,設(shè)碰撞后瞬間A的速度大小為vA,C的速度大小
5、為vC,以向右為正方向,由動量守恒定律得
mAv0= mAvA + 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.
4.(2020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)的火箭模型點火升空,在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體.忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時火箭模型獲得的速度大小是 .(填選
6、項前的事母)
A. B. C. D.
答案:D
解析:由動量守恒定律,m v0=(M-m)v,解得v=,選項D正確.
圖18
5.(2020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.P1與P以共同速度v0向右運動,與靜止的P2發(fā)生碰撞,碰撞時間極短.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(彈簧始終在彈性限度內(nèi)).P與P2之間的動摩擦因數(shù)為μ.求
(1)P1、P2剛碰完時的共同速度v1和P的最終速度v2;
(2)此過程中彈簧的最大壓縮量x和相應(yīng)的彈性勢能Ep.
解析:(1)P1和P2碰撞,動量守恒:
mv0=(m+m)v1 ①
得出:
P在p2上滑行過程, P1、P2、P組成的系統(tǒng)動量守恒:
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:, .