2015年高考物理试题分类解析(14)选修3-5-动量、原子物理(Word版).doc
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1、20152015 年高考物理真题分类汇编年高考物理真题分类汇编:动量专题动量专题(2015(2015 新课标新课标 I-35I-35(2)).【).【物理物理选修选修 3-5】3-5】(10 分)如图,在足够长的光滑水平面上, 物体 A、B、C 位于同一直线上,A 位于 B、C 之间。A 的质量为 m,B、C 的质量都为 M,三 者都处于静止状态,现使 A 以某一速度向右运动,求 m 和 M 之间满足什么条件才能使 A 只 与 B、C 各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。【答案答案】 ( 2)M m M ,第一次碰撞后,A 与 C 速度同向,且 A 的速度小于 C 的速度,不可能与 B
2、发生碰撞;如果 m = M ,第一次碰撞后,A 停止,C 以 A 碰前的速度向右运动,A 不可 能与 B 发生碰撞,所以只需要考虑 m M 的情况。第一次碰撞后,A 反向运动与 B 发生碰撞,设与 B 发生碰撞后,A 的速度为 vA2 ,B 的速 度为 vB1 ,同样有:vA2 = vA1 = ()2v0 (1 分) + + 5根据题意,要求 A 只与 B、C 各发生一次碰撞,应有:vA2 vC1 (1 分)6联立式得:m2 + 4mM M2 0 (1 分)4567解得: m ( 2)M (1 分)58另一解 m -(+ 2)M 舍去,所以 m 和 M 应满足的条件为:5( 2)M m M (
3、1 分)59【2015 新课标 II-35】 (2) (10 分)滑块 a、b 沿水平面上同一条直线发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置 x 随时间 t 变化的图像如图所示。求:()滑块 a、b 的质量之比;()整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。【答案】 (1);(2)8121mm 21EW考点:动量守恒定律;能量守恒定律【2015 重庆重庆-3】. 高空作业须系安全带.如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动) .此后经历时间t安全带达到最大伸长
4、,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为A.2mghmgt B.2mghmgt C.m ghmgt D.m ghmgt【答案】A【解析】试题分析:人下落 h 高度为自由落体运动,由运动学公式22vgh,可知2vgh;缓冲过程(取向上为正)由动量定理得()0()Fmg tmv ,解得:2mghFmgt,故选 A。来源:学+科+网考点:本题考查运动学公式、动量定理。【2015 山东山东-39(2) 】如图,三个质量相同的滑块 A、B、C,间隔相等地静置于同一水平轨道上。现给滑块 A 向右的初速度 v0,一段时间后 A 与 B 发生碰撞,碰后 AB 分别以01 8v
5、、03 4v的速度向右运动,B 再与 C 发生碰撞,碰后 B、C 粘在一起向右运动。滑块 A、B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求 B、C 碰后瞬间共同速度的大小。【答案】021 16v考点:动量守恒定律;动能定理.【2015 广东广东-16】16、在同一匀强磁场中,a 粒子()和质子()做匀速圆周运动,4 2He1 1H若它们的动量大小相等,则 a 粒子和质子A、运动半径之比是 2:1B、运动周期之比是 2:1C、运动速度大小之比是 4:1D. 受到的洛伦兹力之比是 2:1【答案】B【考点】动量;洛伦兹力的公式;带电粒子在匀强磁场中的运动【解析】a 粒子和质子质量之比为
6、 4 :1,电荷量之比为 2 :1 ,由于动量相同,故速度之比为 1 :4,选项 C 错误;在同一匀强磁场 B 中,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径 r = ,得两者的运动半径之比为 1 :2,选项 A 错误;带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动的周期 T = ,得周期之比为 2 :1,选项 B 正确;由带电粒子在匀强2 磁场中受到的洛伦兹力 f = qvB,得受到的洛伦兹力之比为 1 :2,选项 D 错误。【2015 广东广东-36】36(18 分)如图 18 所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径 R0.5m,物块 A 以 v06m/s
7、的速度滑入圆轨道,滑过最高点 Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上 P 处静止的物块 B 碰撞,碰后粘在一起运动,P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为 L0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为 0.1,A、B 的质量均为 m1kg(重力加速度 g 取10m/s2;A、B 视为质点,碰撞时间极短)。(1)求 A 滑过 Q 点时的速度大小 v 和受到的弹力大小 F;(2)碰后 AB 最终停止在第 k 个粗糙段上,求 k 的数值;(3)碰后 AB 滑至第 n 个(nk)光滑段上的速度 vn与 n 的关系式。【答案】 (1)F = 22N (2) k = 45 (3) v
8、n = m/s (且 n k )9 0.2 【考点】功能关系、机械能守恒定律及其应用;动量守恒定律及其应用;匀速圆周运动的向心力【解析】(1)由机械能守恒定律得: mv02 = mg(2R) + mv2 1 21 2得:A 滑过 Q 点时的速度 v = 4m/s 在 Q 点,由牛顿第二定律和向心力公式有: F + mg = 2 解得:A 滑过 Q 点时受到的弹力 F = 22N (2)AB 碰撞前 A 的速度为 vA , 由机械能守恒定律有:mv02 = mvA2 得:vA = v0 = 6m/s 1 21 2AB 碰撞后以共同的速度 vp前进,由动量守恒定律得:mvA = (m + m)vp
9、 得:vp = 3m/s 总动能 Ek = (m + m)vp2 = 9J1 2滑块每经过一段粗糙段损失的机械能 E = fL = (m + m)gL = 0.2J 则: k = = 45 (3)AB 滑到第 n 个光滑段上损失的能量 E损 = nE = 0.2n J由能量守恒得: (m + m)vp2 - (m + m)vn2 = nE1 21 2带入数据解得:vn = m/s , (n k)9 0.2 【2015 福建福建-21】21. (19 分)如图,质量为 M 的小车静止在光滑的水平面上,小车 AB段是半径为 R 的四分之一圆弧光滑轨道,BC 段是长为 L 的水平粗糙轨道,两段轨道相
10、切于 B 点,一质量为 m 的滑块在小车上从 A 点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为 g。(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力;(2)若不固定小车,滑块仍从 A 点由静止下滑,然后滑入 BC 轨道,最后从 C 点滑出小车,已知滑块质量2Mm ,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的 2倍,滑块与轨道 BC 间的动摩擦因数为 ,求: 滑块运动过程中,小车的最大速度 vm; 滑块从 B 到 C 运动过程中,小车的位移大小 s。【答案】:(1)3mg (2)gRvm31s=L/3【解析】试题分析:(1)由图知,滑块运动到 B 点时对小车的压力最大从 A 到 B,根据动能定
11、理:0212BmvmgR在 B 点:RvmmgFB N2 联立解得:FN=3mg,根据牛顿第三定律得,滑块对小车的最大压力为 3mg(2)若不固定小车, 滑块到达 B 点时,小车的速度最大根据动量守恒可得:mMvvm从 A 到 B,根据能量守恒:22 21 21mMvvmmgR联立解得:gRvm31设滑块到 C 处时小车的速度为 v,则滑块的速度为 2v,根据能量守恒: mgLMvvmmgR22 21221解得:gLgRv31 31小车的加速度:gMmga 21根据asvvm222解得:s=L/3【2015 北京北京-17】 实验观察到,静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 衰变,衰变产 生的
12、新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意 如图。则( ) A.轨迹 1 是电子的,磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹 2 是电子的,磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹 1 是新核的,磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹 2 是新核的,磁场方向垂直纸面向里 【答案】D 【难度】 【考点】 衰变,动量守恒,带电粒子在磁场中的圆周运动 【解析】由动量守恒可知,原子核静止在磁场中,发生 衰变后的新核与电子的动量大小相等,方向相反。由 ,得,粒子运动的半径与电荷量成反比。新核RmvqBv2 qBmvR 带电量大于电子,因此 R 较小,知轨迹 2 为新核轨迹,由左手定则可知,磁场方向垂直 纸面向里。【20
13、15 北京北京-18】 “蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几 十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直,到人第一次下降 至最低点的过程中,下列分析正确的是( ) A.绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小 B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小 C.绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大 D.人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力 【答案】A 【难度】 【考点】牛顿运动定律,动量定理,功能关系 【解析】从绳恰好伸直到人运动到最低点的过程中,绳对人的拉力始终向上,故冲量始终向上。此过程中人先加速再减速,当拉力等于重力时,速度最大,
14、则动量先增大后减小, A 正确,B、C 错误,在最低点时,人的加速度向上,拉力大于重力,D 错误。【2015【2015 安徽安徽- -22】.(14 分) 一质量为 0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A点,距离A点 5 m 的位置B处是一面墙,如图所示。长 物块以vo=9 m/s 的初速度从A点沿AB方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为 7 m/s,碰后以 6 m/s 的速度把向运动直至静止。g取10 m/s2。(1)求物块与地面间的动摩擦因数;(2)若碰撞时间为 0.05s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;(3)求物物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。【答案】 (1)0.
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