高中物理动量守恒定律模拟试题及解析 12页

高中物理动量守恒定律模拟试题及解析 一、高考物理精讲专题动量守恒定律 1．在图所示足够长的光滑水平面上，用质量分别为 3kg 和 1kg 的甲、乙两滑块，将仅与甲 拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态．乙的右侧有一挡板 P.现将两滑块由静止释放，当弹簧 恢复原长时，甲的速度大小为 2m/s ，此时乙尚未与 P 相撞． ①求弹簧恢复原长时乙的速度大小； ②若乙与挡板 P 碰撞反弹后，不能再与弹簧发生碰撞．求挡板 P 对乙的冲量的最大值． 【答案】 v 乙＝ 6m/s. I ＝8N 【解析】 【详解】 （1）当弹簧恢复原长时，设甲乙的速度分别为 和 ，对两滑块及弹簧组成的系统，设向 左的方向为正方向，由动量守恒定律可得： 又知 联立以上方程可得 ，方向向右。 （2）乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞，则说明乙反弹的的速度最大为 由动量定理可得，挡板对乙滑块冲量的最大值为： 2．水平放置长为 L=4.5m 的传送带顺时针转动，速度为 v=3m/s，质量为 m 2=3kg 的小球被 长为 1l m的轻质细线悬挂在 O 点，球的左边缘恰于传送带右端 B 对齐；质量为 m1=1kg 的物块自传送带上的左端 A 点以初速度 v0=5m/s 的速度水平向右运动，运动至 B 点与球 m 2 发生碰撞，在极短的时间内以碰撞前速率的 1 2 反弹，小球向右摆动一个小角度即被取走。 已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为 μ=0.1，取重力加速度 210m/sg 。求： （1）碰撞后瞬间，小球受到的拉力是多大？ （2）物块在传送带上运动的整个过程中，与传送带间摩擦而产生的内能是多少？ 【答案】（ 1）42N（2） 13.5J 【解析】 【详解】 解：设滑块 m1与小球碰撞前一直做匀减速运动，根据动能定理： 2 2 1 1 1 1 0 1 1= 2 2 m gL mv m v 解之可得： 1 =4m/sv 因为 1v v ，说明假设合理 滑块与小球碰撞，由动量守恒定律： 2 1 1 1 1 2 2 1= + 2 m v m v m v 解之得： 2 =2m/sv 碰后，对小球，根据牛顿第二定律： 2 2 2 2 m vF m g l 小球受到的拉力： 42NF （2）设滑块与小球碰撞前的运动时间为 1t ，则 0 1 1 1 2 L v v t 解之得： 1 1st 在这过程中，传送带运行距离为： 1 1 3S vt m 滑块与传送带的相对路程为： 1 1 1.5X L X m 设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端，向左运动最大时间为 2t 则根据动量定理： 1 2 1 1 1 2 m gt m v 解之得： 2 2st 滑块向左运动最大位移： 1 2 1 1 2 2mx v t =2m 因为 mx L ，说明假设成立，即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度 1 1 2 v