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《2019-2020学年高中物理 第十六章 动量守恒定律 习题课 动量和能量的综合应用练习（含解析）新人教版选修3-5》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、动量和能量的综合应用基础巩固1.如图所示,物体A静止在光滑的水平面上,A的左边固定有轻质弹簧,与A质量相同的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞,A、B始终沿同一直线运动,则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是( ) A.A开始运动时B.A的速度等于v时C.B的速度等于零时D.A和B的速度相等时解析对A、B组成的系统由于水平面光滑,所以动量守恒。而对A、B、弹簧组成的系统机械能守恒,即A、B动能与弹簧弹性势能之和为定值。当A、B速度相等时,可类似于A、B的完全非弹性碰撞,A、B总动能损失最多。弹簧形变量最大,弹性势能最大。答案D2.如图所示,木块
2、A、B的质量均为2kg,置于光滑水平面上,B与一轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直挡板上,当A以4m/s的速度向B撞击时,由于有橡皮泥而粘在一起运动,那么弹簧被压缩到最短时,弹簧具有的弹性势能大小为( )A.4JB.8JC.16JD.32J解析A、B在碰撞过程中动量守恒,碰后粘在一起共同压缩弹簧的过程中机械能守恒。由碰撞过程中动量守恒得mAvA=(mA+mB)v,代入数据解得v=mAvAmA+mB=2m/s,所以碰后A、B及弹簧组成的系统的机械能为12(mA+mB)v2=8J,当弹簧被压缩至最短时,系统的动能为0,只有弹性势能,由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8J。答
3、案B3.如图所示,带有半径为R的14光滑圆弧的小车其质量为m0,置于光滑水平面上,一质量为m的小球从圆弧的最顶端由静止释放,则小球离开小车时,小球和小车的速度分别为多少?解析球和车组成的系统虽然总动量不守恒,但在水平方向动量守恒,且全过程满足机械能守恒,设球车分离时,球的速度为v1,方向水平向左,车的速度为v2,方向水平向右,则mv1-m0v2=0,mgR=12mv12+12m0v22,解得v1=2m0gRm0+m,v2=2m2gRm0(m0+m)。答案2m0gRm0+m,方向水平向左 2m2gRm0(m0+m),方向水平向右4.如图所示,光滑水平面上有A、B两小车,质量分别为m
4、A=20kg,mB=25kg。A车以初速度v0=3m/s向右运动,B车静止,且B车右端放着物块C,C的质量为mC=15kg。A、B相撞且在极短时间内连接在一起,不再分开。已知C与B上表面间动摩擦因数为μ=0.2,B车足够长,求C沿B上表面滑行的长度。解析A、B相撞:mAv0=(mA+mB)v1,解得v1=43m/s。由于在极短时间内摩擦力对C的冲量可以忽略,故A、B刚连接为一体时,C的速度为零。此后,C沿B上表面滑行,直至相对于B静止为止。这一过程中,系统动量守恒,系统的动能损失等于滑动摩擦力与C在B上的滑行距离之积;(mA+mB)v1=(mA+mB+mC)v12(mA+mB)v
5、12-12(mA+mB+mC)v2=μmCgL解得L=13m。答案13m5.如图所示,一不可伸长的轻质细绳,静止地悬挂着质量为m0的木块,一质量为m的子弹,以水平速度v0击中木块,已知m0=9m,不计空气阻力。问:(1)如果子弹击中木块后未穿出(子弹进入木块时间极短),在木块上升的最高点比悬点O低的情况下,木块能上升的最大高度是多少?(设重力加速度为g)(2)如果子弹在极短时间内以水平速度v04穿出木块,则在这一过程中子弹、木块系统损失的机械能是多少?解析(1)因为子弹与木块作用时间极短,子弹与木块间的相互作用力远大于它们的重力,所以子弹与木块组成的系统水平方向动量守恒,设子弹与
6、木块开始上升时的速度为v1,则mv0=(m+m0)v1,所以v1=110v0。因不计空气阻力,所以系统上升过程中机械能守恒,设木块上升的最大高度为h,则12(m+m0)v12=(m+m0)gh,解得h=v02200g。(2)子弹射穿木块前后,子弹与木块组成的系统水平方向动量守恒,设子弹穿出时木块的速度为v2,则mv0=mv04+m0v2,解得v2=112v0,在这一过程中子弹、木块系统损失的机械能为ΔE=12mv02-12mv042-12m0v22=716mv02。答案(1)v02200g (2)716mv026.两质量分别为m1和m2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和
7、B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h,物块从静止滑下,然后又滑上劈B,求物块在B上能够达到的最大高度。解析设物块到达劈A的底端时,物块和A的速度大小分别为v和v1,由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh=12mv2+12m1v12m1v1=mv设物块在劈B上达到的最大高度为h',此时物块和B的共同速度大小为v2,由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh'+12(m2+m)v22=12mv2mv=(m2+m)v
