- 动量守恒定律
- 共6204题
（10分）如图所示，木板B的质量M="2" kg，与右墙距离为S．物体A（可视为质点）质量m="l" kg，以初速度v0="6" m/s从左端水平滑上B．己知A与B间的动摩擦因数μ=0.2，在B第一次撞墙前，A已经与B相对静止．地面光滑，B与两面墙的碰撞都是弹性的。求：
①S的最小值：
②若A始终未滑离B，A相对于B滑行的总路程是多少？
正确答案
2m 9m
①设B与挡板相碰时的速度大小为v1，
由动量守恒定律得mv0=（M+m）v1，（2分）
求出v1=2m/s. （1分）
A与B刚好共速时B到达挡板S距离最短，对B用动能定理，
（2分）
S的最小值为s= 2m（1分）
②经过足够多次的碰撞后，由于不断有摩擦力做功，最终AB速度都变为零，则在整个过程中，平板车和物块的动能都克服摩擦力做功转化为内能，因此有:
x=9m （1分）
（1）电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为
，其中
（2）如图所示，质量为m=1kg的滑块，以v0=5m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面上的平板车，车的质量M=4kg，车长L=3.6m，滑块在平板车上滑动一段时间后相对小车静止．求滑块与小车的共同速度v。
正确答案
解：（1）0.82MeV （4分）
（2）根据动量守恒定律：
解：（1）反应过程需要能量为：E=mc2=（36.95691u+0.00055u-36.95658u）c2
根据l u质量对应的能量为931.5MeV，得：E≈0.82MeV，所以中微子的能量最小为0.82MeV，
（2）根据动量守恒定律：
故答案为：（1）0.82MeV （2）1m/s
（本题供教学进度未超前的考生做）（12分）
如图所示，质量为m的球系于长L=0.8m的轻绳末端，绳的另一端系于O点。将小球移到轻绳水平的位置后释放，小球摆到最低点A时，恰与原静止于水平面上的物体P相碰。碰后小球回摆，上升的最高点为B（图中未画出），A、B的高度差为h=0.20m。已知物体P的质量为M=3m，物体P与水平面间动摩擦因数
正确答案
对小球，下摆过程，由机械能守恒定律：
回摆过程：
对球和木块，相碰过程动量守恒：
对木块：
A、B两物体在光滑水平面上相向滑行，A物体速度大小为8 m/s，B物体速度大小为4 m/s，两物体相碰后均静止，则两物体所受冲量大小之比为________，两物体质量之比为________.
正确答案
1∶1 1∶2
由动量定理，A的冲量IA=ΔpA，B的冲量IB=ΔpB.
碰撞中A、B的动量守恒，ΔpA=ΔpB
所以IA∶IB=1∶1
又因为0-mAvA=0-mBvB
所以
如图所示，水平桌面上有一木块A，质量198g，它与桌面间动摩擦因数为0.1，木块A距桌边2.0m，一子弹质量2.0g，水平射入木块后与木块一起在桌面上滑动，问子弹速度至少多大才能将木块击出桌面?
正确答案
200m/s
（1）已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图A所示，一群氢原子处于量子数n=4能级状态，则______
A．氢原子可能辐射6种频率的光子
B．氢原子可能辐射5种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
（2）质量为m1=1.0kg和m2（未知）的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其x～t（位移-时间）图象如图B所示，试通过计算回答下列问题
①m2等于多少千克？
②碰撞过程是弹性碰撞还是非弹性碰撞？
正确答案
（1）A、B根据公式
C、Dn=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应．故C正确、D错误．
故选AC
（2）①碰撞前m2是静止的，m1的速度为 v1=4m/s
碰后m1的速度为 v1′=-2m/s
m2的速度 v2′=2m/s
根据动量守恒定律有m1v1=m1v1′+m2v2′
1×4=1×（-2）+m2×2
m2=3kg
②碰前总动能 Ek1+Ek2=
碰后总动能 E′k1+E′k2=
碰撞前后机械能守恒故是弹性碰撞．
故答案为：（1）AC
（2）①m2等于3kg千克．
②碰撞过程是弹性碰撞．
质量为M的小车，如图5－11所示，上面站着一个质量为m的人，以v0的速度在光滑的水平面上前进。现在人用相对于小车为u的速度水平向后跳出后，车速增加了多少？
正确答案
【错解分析】 错解一：把人和车作为一个系统，水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒，设人跳出后，车速增加为△v，以V0方向为正方向，由动量守恒定律：
(M＋m)v0=M(v0+△v)－mu
错解二：以人和车作为一个系统，因为水平方向不受外力、所以水平方向动量守恒。设人跳出后，车速增加为△v，以v0方向为正方向。人相对于地的速度为(u-v0),由动量守恒定律：
(M＋m)v0=M(v0+△v)-m(u-v0)
错解一的主要问题在于没有把所有的速度都换算成同一惯性参考系中的速度。因为题目中给出的v0是初状态车对地的速度，而人跳车时的速度u指的是对车的速度，在列动量守恒方程时，应把人跳车的速度变换成人对地的速度才可以运算。
错解二的主要问题是虽然变换了参考系，但忽略了相对速度的同一时刻性，即人跳车时，车的速度已经由v0变换成(v0+△v)了。所以，人相对于地的速度，不是(v－v0)而应为[u－(v0+△v)]。
【正确解答】 以人和车作为一个系统，因为水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒。设人跳出后，车对地的速度增加了△v，以v0方向为正方向，以地为参考系。由动量守恒定律：
(M＋m)v0=M(v0+△v)－m[u－(v0＋△v)]
【小结】 (1)在应用动量守恒定律时，除注意判断系统受力情况是否满足守恒条件外，还要注意到相对速度问题，即所有速度都要是对同一参考系而言。一般在高中阶段都选地面为参考系。同时还应注意到相对速度的同时性。
(2)选取不同的参考系，解题方法有繁有简，以此题为例，若选取车作为参考系．则人与车组成的系统初态动量为零，末态动量为：M△v－m(u－△v)，由动量守恒定律：
0=M△v－m(u－△v)
如图所示，在光滑的平面上停着一辆质量为M=10kg的平板小车，在小车的A处，放有质量为m=5kg的小物块，现给物块一个I=30N·s的瞬时冲量，物块便在平板车上滑行，与固定在平板车上的弹簧作用，又弹回，最后刚好回到A处，与车保持相对静止，物块与平板间动摩擦因数μ=0.04.求：
①小物块相对平板滑行的最大距离为多少?
②弹簧在压缩过程中所具有的最大弹性势能为多少?
③平板车获得速度最大时弹簧对车的弹力和车受到的摩擦力的大小各为多少?方向如何?
正确答案
（1）15m （2）30J （3）2.0N ,方向相反
两个质量都是M=0.4kg的砂箱A､B并排放在光滑的水平桌面上，一颗质量为m=0.1kg的子弹以v0=140m/s的水平速度射向A，如题7图所示．射穿A后，进入B并同B一起运动，测得A、B落点到桌边缘的水平距离SA：SB=1：2，求：
（1）沙箱A离开桌面的瞬时速度；
（2）子弹在砂箱A､B中穿行时系统一共产生的热量Q．
正确答案
（1）在子弹穿过A进入B的过程中，AB和子弹组成的系统满足动量守恒定律，设A、B离开桌面的瞬时速度分别为vA、vB，规定子弹初速度方向为正，则有：
mv0=MvA+（m+M）vB …①
离开桌面后，A、B分别做平抛运动，则vA：vB=SA：SB …②
联立①②并代入数据解得：vA=10m/s，vB=20m/s
（2）子弹在砂箱A､B中穿行的过程，系统满足能量守恒则：
Q=
代入数据解得：Q=860J
答：（1）沙箱A离开桌面的瞬时速度为10m/s；
（2）子弹在砂箱A､B中穿行时系统一共产生的热量Q为860J．
把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于光滑的水平桌面上，如图所示.烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒.
（1）还必须添加的器材是：_____________________________________________________.
（2）需直接测量的数据是：_____________________________________________________.
（3）用所得数据验证动量守恒定律的关系式是_____________________________________.
正确答案
（1）刻度尺、天平、重垂线、复写纸、白纸
（2）两球的质量m1、m2和两球做平抛运动的水平位移s1、s2
（3）m1s1=m2s2
由动量守恒得m1v1-m2v2=0
而v1=
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