高考物理专题32 动量与能量的综合应用（含解析）试题VIP免费

专题32动量与能量的综合应用一、两物体的碰撞问题两物体发生正碰（m1，v1；m2，v2→m1，v3；m2，v4），总能量损失ΔE动量守恒：m1v1+m2v2=m1v3+m2v4，能量守恒：2112mv+2222mv=2132mv+2242mv+ΔE规定总动量p=m1v1+m2v2，几何平均质量m=12mm，总质量M=m1+m2可得v3=221121()2mpmmvvMEmM，v4=222122()2mpmmvvMEmM1．若ΔE=0，损失能量最小。当m1=m2=m时，可得v3=v2，v4=v1（另解v3=v1，v4=v2舍去），即发生速度交换。故ΔE=0的碰撞称为弹性碰撞，ΔE>0的碰撞称为非弹性碰撞。2．若ΔE尽量大，取最大值时，有22212121212()()22()mvvmmvvEMmm。此时可得v3=v4=pM，碰后两物体共同运动。故ΔE最大的碰撞称为完全非弹性碰撞。“”二、弹簧连接体的碰撞光滑水平面上，若将轻弹簧连接体系统的动能损失（等于弹簧的弹性势能）视为一般碰撞问题中的ΔE，则弹簧连接体的运动可视为碰撞模型。1．弹簧处于原长状态时，可视为弹性碰撞。2．弹簧压缩最短或拉伸最长时，弹簧弹性势能最大，即动能损失最大，对应完全非弹性碰撞。在规定了正方向的情况下，求出的两组速度解分别对应弹簧最短和最长的情况。3．弹簧连接体问题一般会得到两组速度解，且均有实际物理意义，故需要联系具体情况保留或舍去。三、水平方向的动量守恒动量为矢量，故动量守恒定律也具备矢量性；系统在某一方向上受力平衡，则在该方向上的分动量之和不变；一般系统在竖直方向始终受到重力作用，故只在水平方向动量守恒。四、核反应过程：粒子系统的动量守恒；能量变化ΔE=Δmc2（Δm为质量亏损，c为真空光速）。甲、乙两球在光滑的水平面上沿同一方向运动，它们的动量大小分别为p1=10kg·m/s，p2=14kg·m/s，已知甲的速度大于乙的速度，当甲追上乙发生正碰后，乙球的动量大小变为20kg·m/s，则甲、乙两球的质量之比可能为A．3:10B．1:10C．1:4D．1:6【参考答案】AC【详细解析】碰撞前甲球速度大于乙球速度，则有11pm>22pm，可得12mm<57；根据动量守恒有p1+p2=p′1+p′2，解得p′1=4kg·m/s，碰撞后甲、乙两球同向运动，甲球速度小于乙球速度，则有11pm<22pm，可得12mm>15；根据碰撞过程总动能不增加，由Ek=22mv=22pm，有2112pm+2222pm≥2112pm+2222pm，可得12mm≤717。故15<12mm≤717，选AC。【解题必备】解本题时需要考虑两物体发生碰撞的各种条件：（1）碰撞前提：碰撞前，两物体相向运动，或同向运动时速度大的在后、速度小的在前。（2）碰撞结果：沿总动量方向，碰撞后，两物体速度反向，或前面物体的速度大于后面的物体。（3）动量守恒：碰前总动量等于碰后总动量。（4）能量守恒：动能不增加，碰后总动能不大于碰前总动能。学/1．在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小是A．0.2vB．0.3vC．0.4vD．0.6v【答案】D如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于光滑的水平面上。一颗子弹水平射入木块并留在其中。在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是A．动量、机械能都守恒B．动量守恒、机械能不守恒C．动量不守恒、机械能守恒D．动量、机械能都不守恒【参考答案】B【详细解析】在子弹打击木块A及弹簧压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，系统所受的外力之和为零，则系统的动量守恒，在此过程中，除弹簧弹力做功外，子弹和木块间的摩擦力做功，所以系统机械能不守恒，选B。【名师点睛】在弹簧连接体系统中，弹簧弹力是内力，对连接的两物体的弹力大小相等、方向相反，故对系统的总冲量是零。但弹簧弹力对连接的两物体的做功位移不相等（否则没有弹力变化），故弹力对系统的总功使系统动能变化，与弹簧的弹性势能相互转化，系统机械能仍守恒。1．如图所示，质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A靠紧竖直墙。用水平力F将B向左压，使弹簧被压缩一定长度，静止后弹簧储存的弹性势能为E。这时突然撤去F，关于A、B和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是A．撤去F后，系统动量守恒，机械能守恒B．撤去F后，...