高中物理动量守恒定律解题技巧讲解及练习题(含答案).docx

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1、高中物理动量守恒定律解题技巧讲解及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1．如图所示，在水平地面上有两物块甲和乙，它们的质量分别为2m、m，甲与地面间无摩擦，乙与地面间的动摩擦因数恒定．现让甲以速度v0向着静止的乙运动并发生正碰，且碰撞时间极短，若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞，试求：（1）第一次碰撞过程中系统损失的动能（2）第一次碰撞过程中甲对乙的冲量【答案】(1)1mv02；(2)4mv0【解析】【详解】解：(1)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为v1、v2，之后甲做匀速直线运动，乙以v2初速度做匀减速直线运动，在乙刚

2、停下时甲追上乙碰撞，因此两物体在这段时间平均速v2度相等，有：v12而第一次碰撞中系统动量守恒有：2mv02mv1mv2由以上两式可得：v1v0，v2v02所以第一次碰撞中的机械能损失为：E1g2mgv021g2mgv121mv221mv022224(2)根据动量定理可得第一次碰撞过程中甲对乙的冲量：Imv20mv02．如图：竖直面内固定的绝缘轨道abcR=3m的光滑圆弧段bc与长l=1.5m的粗，由半径糙水平段ab在b点相切而构成，O点是圆弧段的圆心，Oc与Ob的夹角θ=37°;过f点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E=10N/C的匀强电场，

3、Ocb的外侧有一长度足够长、宽度d=1.6m的矩形区域efgh，ef与Oc交于c点，ecf与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°)，矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场．质量m2=3×10-3kg、电荷量q=3×l0-3C的带正电小物体Q静止在圆弧轨道上b点，质量m1=1.5×10-3kg的不带电小物体P从轨道右端a以v0=8m/s的水平速度向左运动，P、Q碰撞时间极短，碰后P以1m/s的速度水平向右弹回．已知P与ab间的动摩擦因数μ=0.5，A、B均可视为质点，Q的电荷量始终不变，忽略空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8

4、，重力加速度大小g=10m/s2．求：(1)碰后瞬间，圆弧轨道对物体Q的弹力大小FN；(2)当β=53°时，物体Q刚好不从gh边穿出磁场，求区域efgh内所加磁场的磁感应强度大小B1；(3)当区域efgh内所加磁场的磁感应强度为B=2T时，要让物体Q从gh边穿出磁场且在磁2场中运动的时间最长，求此最长时间t及对应的β值．【答案】(1)FN4.6102N(2)B11.25T(3)t127s,1900和21430360【解析】【详解】解：(1)设P碰撞前后的速度分别为v和v1，Q碰后的速度为v21从a到b，对P，由动能定理得：1212-m1gl2m1v1

5、2m1v0解得：v17m/s碰撞过程中，对P，Q系统：由动量守恒定律：mvmvmv211112取向左为正方向，由题意v11m/s，解得：v24m/sb点：对Q，由牛顿第二定律得：FNm2gm2v22R解得:FN4.6102N(2)设Q在c点的速度为vc，在b到c点，由机械能守恒定律：m2gR(1cos)1m2vc21m2v2222解得：vc2m/s进入磁场后：Q所受电场力FqE3102Nm2g，Q在磁场做匀速率圆周运动mv2由牛顿第二定律得：qvcB12cr1Q刚好不从gh边穿出磁场，由几何关系：r1d1.6m解得：B11.25T(3)当所加磁场B2

6、2Tm2vc1m，r2qB2要让Q从gh边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长，则Q在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大，则当gh边或ef边与圆轨迹相切，轨迹如图所示：dr2设最大圆心角为，由几何关系得：cos(180)r2解得：1272m2运动周期：TqB2则Q在磁场中运动的最长时间：tT127?2m2127s360360qB2360此时对应的角：190和21433．匀强电场的方向沿x轴正向，电场强度E随x的分布如图所示．图中E0和d均为已知量．将带正电的质点A在O点由能止释放．A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放，当B在电场中运

7、动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零；B离开电场后，A、B间的相作用视为静电作用．已知A的电荷量为Q，A和B的质量分别为m和．不计重力．（1）求A在电场中的运动时间t，（2）若B的电荷量q=Q，求两质点相互作用能的最大值Epm（3）为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm【答案】（1）（2）10Q45QEd（3）【解析】【分析】【详解】解：（1）由牛顿第二定律得，A在电场中的加速度a==A在电场中做匀变速直线运动，由d=a得运动时间t==（2）设A、B离开电场时的速度分别为vA0、vB0，由动能定理得QE0d=mqE0d=A

8、、B相互作用过程中，动量和能量守恒．A、B相互作用为斥力，A受力与其运动方向相同，B受的力与其运动方向相反，