2020版高考物理大二轮复习专题三动量和能量第一讲力学中的动量和能量问题教学案
高考物理
第一讲 力学中的动量和能量问题
[知识建构]
[备考点睛]
(注1)……(注4)：详见答案部分
1.常见思想及方法
(1)守恒的思想；(2)动量守恒的判断方法；(3)弹性碰撞的分析方法；(4)“人船模型”的分析方法.
2.三个易错易混点
(1)动量和动能是两个和速度有关的不同概念.
(2)系统的动量和机械能不一定同时守恒.
(3)不是所有的碰撞都满足机械能守恒.
[答案] (1)物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化量．
(2)一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变．
(3)动量守恒定律成立的条件
①系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒．
②
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系统所受合外力虽然不为零，但系统的内力远大于外力时，如碰撞、爆炸等现象中，系统的动量可看成近似守恒．
③系统所受的合外力虽不为零，如果在某一个方向上合外力为零，那么在该方向上系统的动量守恒．
(4)碰撞的分类
热点考向一 动量定理与动量守恒定律的应用
角度一 动量定理的应用
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【典例1】 (2016·全国卷Ⅰ)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：
(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；
(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．
[思路引领]
[解析] (1)设Δt时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV①
ΔV＝v0SΔt②
由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量＝ρv0S③
(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水，由能量守恒得(Δm)v2＋(Δm)gh＝(Δm)v④
在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小Δp＝(Δm)v⑤
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设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有
FΔt＝Δp⑥
由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F＝Mg⑦
联立③④⑤⑥⑦式得h＝－
[答案] (1)ρv0S (2)－
角度二 动量守恒定律的应用
【典例2】 (2018·全国卷Ⅰ)一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空．当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动．爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量．求
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；
(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度．
[思路引领] (1)根据动能公式得出烟花弹从地面开始上升时的速度，利用匀变速直线运动规律得出烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经历的时间．
(2)利用动量守恒定律和能量守恒定律得出爆炸后烟花弹向上运动的部分的速度，利用匀变速直线运动规律得出距地面的最大高度．
[解析] (1)设烟花弹上升的初速度为v0，由题给条件有
E＝mv①
设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t，由运动学公式有0－v0＝－gt②
联立①②式得
t＝③
(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h1，由机械能守恒定律有
E＝mgh1④
火药爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设炸后瞬间其速度分别为v1和
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v2.由题给条件和动量守恒定律有
mv＋mv＝E⑤
mv1＋mv2＝0⑥
由⑥式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动部分做竖直上抛运动．
设爆炸后烟花弹向上运动部分继续上升的高度为h2，由机械能守恒定律有
mv＝mgh2⑦
联立④⑤⑥⑦式得，烟花弹向上运动部分距地面的最大高度为
h＝h1＋h2＝⑧
[答案] (1) (2)
1．用动量定理的解题的基本思路
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对过程较复杂的运动，可分段用动量定理，也可整个过程用动量定理．
2．动量守恒定律解题思路及方法
迁移一 动量定理的应用
1．(2019·江西六校联考)香港迪士尼游乐园入口旁有一喷泉，在水泵作用下鲸鱼模型背部会喷出竖直向上的水柱，将站在冲浪板上的米老鼠模型托起，稳定地悬停在空中，伴随着音乐旋律，米老鼠模型能够上下运动，引人驻足，如图所示．这一景观可做如下简化，水柱以一定的速度从喷口竖直向上喷出，流量为Q(流量定义：在单位时间内向上通过水柱横截面的水的体积)，设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相同，冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积，保证所有水都能喷到冲浪板的底部．冲击冲浪板前水柱在水平方向的速度可忽略不计，冲击冲浪板后，水在竖直方向的速度立即变为零，在水平方向朝四周均匀散开，冲浪板静止在水柱上．已知米老鼠模型和冲浪板的总质量为M，水的密度为ρ，重力加速度大小为g，空气阻力及水的粘滞阻力均可忽略不计．
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(1)求喷泉单位时间内喷出的水的质量；
(2)由于水柱顶部的水与冲浪板相互作用的时间很短，因此在分析水对冲浪板的作用力时可忽略这部分水所受的重力．试计算米老鼠模型在空中悬停时，水到达冲浪板底部的速度大小；
(3)要使米老鼠模型在空中悬停的高度发生变化，需调整水泵对水做功的功率．水泵对水做功的功率定义为单位时间内从喷口喷出的水的动能．请根据第(2)问中的计算结果，推导冲浪板底部距离喷口的高度h与水泵对水做功的功率P0之间的关系式．
[解析] (1)由题干定义知，单位时间内喷出的水的质量为
m＝ρQ.
(2)由题意知米老鼠模型和冲浪板在空中悬停时，冲击冲浪板底面的水的速度由v变为0，设Δt时间内这些水对板的作用力为F′，板对水的作用力为F，以竖直向下为正方向，不考虑Δt时间内水的重力，根据动量定理有FΔt＝0－mΔt(－v)
根据牛顿第三定律得F＝－F′
由于米老鼠模型在空中悬停，根据力的平衡条件得－F′＝Mg
联立解得v＝.
(3)设米老鼠模型和冲浪板悬停时其底面距离喷口的高度为h，水离开水泵喷口时的速度为v0
对于Δt时间内喷出的水，根据机械能守恒定律得
mΔtv2＋mΔtgh＝mΔtv
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水泵对水做功的功率为P0＝＝
联立解得h＝－.
[答案] (1)ρQ (2) (3)h＝－
迁移二 动量守恒定律的应用
2．(2019·江西六校联考)如图所示，AB为一光滑水平横杆，
杆上套一质量为M的圆环，环上系一长为L、质量不计的细绳，细绳的另一端拴一个质量为m的小球．现将细绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则：
(1)当细绳与AB成θ角时，圆环移动的距离是多少？
(2)若在横杆上立一挡板，与环的初位置相距多远时才能使圆环在运动过程中不致与挡板相碰？
[解析] (1)设小球的水平位移大小为s1，圆环的水平位移大小为s2，则有
ms1－Ms2＝0
s1＋s2＝L－Lcosθ
解得s2＝
(2)设小球向左的最大水平位移大小为s1′，圆环的最大水平位移为s2′
当圆环运动到最右侧速度为零时，小球应运动到最左侧同初始位置等高处，且速度为零
ms1′－Ms2′＝0
s1′＋s2′＝2L
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s2′＝
故挡板应立在距环的初位置处．
[答案] (1) (2)
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“人船”模型
(1)模型条件
①初总动量(或某一方向初总动量)为零；
②动量(或某一方向动量)守恒．
(2)运动特点
①一物体加速，另一物体同时加速；
②一物体减速，另一物体同时减速，但二者速度方向相反；
③一物体静止，另一物体也静止．
(3)规律
＝，＝(速率、位移与质量成反比).
热点考向二 “碰撞”模型问题
【典例】 (多选)如图所示，质量为m2的小球B静止在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0靠近B，并与B
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发生碰撞，碰撞前后两个小球的速度始终在同一条直线上．A、B两球的半径相等，且碰撞过程没有机械能损失．当m1、v0一定时，m2越大，则( )
A．碰撞后A的速度越小
B．碰撞后A的速度越大
C．碰撞过程中B受到的冲量越大
D．碰撞过程中A受到的冲量越大
[思路引领] 根据两球碰撞时动量守恒及机械能守恒求出碰撞后两球的速度表达式，分析碰撞后速度大小，根据动量定理和牛顿第三定律分析冲量关系．
[解析] 以v0的方向为正方向，在碰撞过程中，根据动量守恒得m1v0＝m1v1＋m2v2，又因碰撞过程中机械能守恒，故有m1v＝m1v＋m2v，两式联立得v1＝，v2＝.当m2
m1时，m2越大，v1越大，选项A、B错误；碰撞过程中，A受到的冲量IA＝－IB＝－m2v2＝－v0＝－v0，可知m2越大，A受到的冲量越大，选项D正确；B受到的冲量与A受到的冲量大小相等、方向相反，因此m2越大，B受到的冲量也会越大，选项C正确．
[答案] CD
三种碰撞解读
1．弹性碰撞
碰撞结束后，形变全部消失，动能没有损失，不仅动量守恒，而且初、末动能相等．
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2
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v1′＝
v2′＝
v2＝0时，v1′＝v1
v2′＝v1
讨论：(1)m1＝m2，v1′＝0，v2′＝v1(速度交换)；
(2)m1>m2，v1′>0，v2′>0(碰后，两物体沿同一方向运动)；
(3)m1≫m2，v1′≈v1，v2′≈2v1；
(4)m10(碰后，两物体沿相反方向运动)；
(5)m1≪m2，v1′≈－v1，v2′≈0；
(6)m1、m2质量改变时，v2′范围是0
解得μ<0.45
[答案] μ<0.45
迁移二 非弹性碰撞模型
2．(2019·唐山高三期末)如图所示，质量为mB＝1 kg的物块B通过轻弹簧和质量为mC＝1 kg的物块C相连并竖直放置在水平地面上．系统处于静止状态，弹簧的压缩量为x0
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＝0.1 m，另一质量为mA＝1 kg的物块A从距弹簧原长位置为x0处由静止释放，A、B、C三个物块的中心在同一竖直线上，A、B相碰后立即粘合为一个整体，并以相同的速度向下运动．已知三个物块均可视为质点，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度g＝10 m/s2，空气阻力可忽略不计．
(1)求A、B相碰后的瞬间，整体共同速度v的大小．
(2)求A、B相碰后，整体以a＝5 m/s2的加速度向下加速运动时，地面对物块C的支持力FN.
(3)若要A、B碰后物块C能够离开地面，则物块A由静止释放的位置距物块B的高度h至少为多大？
[解析] (1)A由静止释放到与B碰撞前，由动能定理得mAg·2x0＝mAv－0
由于A与B碰撞结束后粘合为一个整体，则对A与B组成的系统，由动量守恒定律得mAv0＝(mA＋mB)v
代入数据解得v＝1 m/s.
(2)A、B相碰后，对A与B整体应用牛顿第二定律得(mA＋mB)g－F弹＝(mA＋mB)a
对C受力分析得FN＝mCg＋F弹
代入数据解得FN＝20 N，方向竖直向上．
(3)对A从静止释放到与B碰撞前，由机械能守恒定律得mAgh＝mAv－0
对A与B碰撞的过程，由动量守恒定律得mAv1＝(mA＋mB)v共
从A、B碰后到C恰好离开地面的过程，初态弹簧弹性势能等于末态弹簧弹性势能
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若C恰好能离开地面，根据能量守恒定律得
(mA＋mB)v＝(mA＋mB)g·2x0
解得h＝0.08 m，所以h至少为0.08 m.
[答案] (1)1 m/s (2)20 N，方向竖直向上
(3)0.08 m
发生完全非弹性碰撞的两个物体，碰撞结束后粘在一起运动，此时系统损失的动能最大，而在碰撞的过程中系统的总动量守恒．即m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v，ΔEk＝－(m1＋m2)v2，ΔEk为碰撞过程中损失的动能．常考的模型为“一动碰一静”模型(v2＝0)：此时满足m1v1＝(m1＋m2)v，系统损失的机械能为ΔEk＝m1v－(m1＋m2)v2，解得ΔEk＝m1v.
热点考向三 “板块”模型问题
【典例】 (2019·河北六校联考)如图所示，质量M＝4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端的距离L＝0.5 m，这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数μ＝0.2，而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑．木块A以速度v0＝10 m/s由滑板B左端开始沿滑板B上表面向右运动．已知木块A的质量m＝1 kg，g取10 m/s2.求：
(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度大小；
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(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能．
[思路引领]
[解析] (1)弹簧被压缩到最短时，木块A与滑板B具有相同的速度，设为v，从木块A开始沿滑板B上表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中，整体动量守恒，则
mv0＝(M＋m)v
解得v＝v0
代入数据得木块A的速度v＝2 m/s
(2)在木块A压缩弹簧过程中，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，由能量关系知，最大弹性势能为Epm＝mv－(m＋M)v2－μmgL
代入数据得Epm＝39 J.
[答案] (1)2 m/s (2)39 J
“板块”模型的解题思路
“板块”模型一般至少涉及两个物体，包括多个运动过程，板块间存在相对运动．解决“板块”模型问题，要分析不同阶段的受力情况和运动情况，然后对每一个过程建立动量守恒方程和能量守恒方程求解，必要时可以利用图像(如画出v－t图像)分析运动情况．
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(2019·广东茂名五校联考)质量为2m的物体P静止在光滑水平地面上，其截面如图所示，ab段为光滑的竖直圆弧面，bc段是长度为L的粗糙水平面，质量为m的物块Q(可视为质点)静止在圆弧面的底端b.现给Q一方向水平向左的瞬间冲量I，Q滑到最高点a后返回，最终相对于P静止在水平面的右端c.重力加速度大小为g.求：
(1)Q到达最高点时的速度大小v；
(2)Q与bc段间的动摩擦因数μ；
(3)P的最大速度vm.
[解析] (1)设Q从b点滑上圆弧面的初速度大小为v0，取水平向左为正方向，根据动量定理有I＝mv0
解得v0＝
Q到达最高点时与P具有相同的速度(沿水平方向)，由P、Q组成的系统在水平方向上动量守恒，有
mv0＝(m＋2m)v
解得v＝.
(2)经分析可知，Q最终相对P静止在c处时，它们的速度(相对地面)也为v
根据能量守恒定律有μmgL＝mv－(m＋2m)v2
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解得μ＝.
(3)Q由a点返回到b点时P的速度最大，设此时Q的速度为v1，系统在水平方向上动量守恒，则有mv0＝－mv1＋2mvm
Q由b到a，再由a返回b的过程中，P、Q组成的系统机械能守恒，故
mv＝mv＋·2mv
解得vm＝.
[答案] (1) (2) (3)
动量观点和能量观点的选取原则
(1)动量观点
①对于不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题，特别对于打击类的问题，因时间短且冲力随时间变化，应用动量定理求解，即I合＝mv－mv0.
②对于碰撞、爆炸、反冲类的问题，若只涉及初、末速度而不涉及力、时间，应用动量守恒定律求解．
(2)能量观点
①对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题，无论是恒力做功还是变力做功，一般都利用动能定理求解．
②如果物体只有重力和弹簧弹力做功而又不涉及运动过程中的加速度和时间问题，则采用机械能守恒定律求解．
③对于相互作用的两物体，若明确两物体相对滑动的距离，应考虑选用能量守恒定律建立方程.
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易错精析——漏记碰撞、绳子绷紧等过程的机械能损失
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1．(2018·广东湛江一中等四校联考)如图所示，物块A、C的质量均为m，B的质量为2m，均静止在光滑水平台面上．A、B间用一根不可伸长的轻质短细线相连．初始时刻细线处于松弛状态，C位于A右侧足够远处．现突然给A一瞬时冲量，使A以初速度v0沿A、C连线方向向C运动，细线绷断后A的速度变为v0，A与C碰撞后粘连在一起．求：
(1)A与C粘连在一起时的速度大小；
(2)若将A、B、C看成一个系统，则从A开始运动到A与C粘连的过程中，系统损失的机械能．
[解析] (1)细线绷断的过程中，A、B组成的系统动量守恒，以A的初速度方向为正方向，则
mv0＝m·v0＋2mvB
解得vB＝v0.
A与C发生完全非弹性碰撞过程中，A、C组成的系统动量守恒，有m·v0＝(m＋m)v2
解得v2＝v0.
(2)运动全过程中，A、B、C组成的系统损失的机械能为
ΔE＝mv－＝mv.
[答案] (1)v0 (2)mv
2．(2019·吉林市毕业班第二次调研)如图所示，质量为m1的A物块在光滑地面上以v0＝10 m/s的速度向右匀速运动．质量分别为m2、m3的物块B与C由轻质并且处于原长状态的弹簧相连，B、C和弹
簧静止放置在A的右侧，某时刻A与B碰撞后立刻粘连在一起．已知m1＝2 kg，m2＝m3＝3 kg，求：
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(1)A与B碰撞粘连在一起后瞬间的速度大小；
(2)此后运动过程中，弹簧第一次被压缩到最短时的弹性势能大小．
[解析] (1)A与B碰撞过程，以A、B为系统，取向右为正方向，由动量守恒定律有
m1v0＝(m1＋m2)v
代入数据解得v＝4 m/s
(2)弹簧第一次被压缩到最短时，A、B、C三个物块的速度相等，由动量守恒定律有
m1v0＝(m1＋m2＋m3)v′
解得v′＝2.5 m/s
从A与B碰撞后到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，由机械能守恒定律有
(m1＋m2)v2＝(m1＋m2＋m3)v′2＋Ep
解得Ep＝15 J
[答案] (1)4 m/s (2)15 J
专题强化训练(八)
一、选择题
1．(多选)如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层．设水柱直径为D，水流速度为v，方向水平，水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度为零．高压水枪的质量为M，手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ.下列说法正确的是( )
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A．高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρvπD2
B．高压水枪的功率为ρπD2v3
C．水柱对煤层的平均冲力为ρπD2v2
D．手对高压水枪的作用力水平向右
[解析] 设Δt时间内，从水枪喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV，ΔV＝SvΔt＝πD2vΔt，单位时间喷出水的质量为＝ρvπD2，选项A错误．Δt时间内水枪喷出的水的动能Ek＝Δmv2＝ρπD2v3Δt，由动能定理知高压水枪在此期间对水做功为W＝Ek＝ρπD2v3Δt，高压水枪的功率P＝＝ρπD2v3，选项B正确．考虑一个极短时间Δt′，在此时间内喷到煤层上水的质量为m，设煤层对水柱的作用力为F，由动量定理，FΔt′＝mv，Δt′时间内冲到煤层水的质量m＝ρπD2vΔt′，解得F＝ρπD2v2，由牛顿第三定律可知，水柱对煤层的平均冲力为F′＝F＝ρπD2v2，选项C正确．当高压水枪向右喷出高压水流时，水流对高压水枪的作用力向左，由于高压水枪有重力，根据平衡条件，手对高压水枪的作用力方向斜向右上方，选项D错误．
[答案] BC
2．(2019·河北名校联盟)如图所示，自动称米机已在许多大粮店广泛使用．买者认为：因为米流落到容器中时对容器有向下的冲力而不划算；卖者则认为：当预定米的质量达到要求后时，自动装置即刻切断米流，此刻有一些米仍在空中，这些米是多给买者的，因而双方争执起来，下列说法正确的是( )
A．买者说的对
B．卖者说的对
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C．公平交易
D．具有随机性，无法判断
[解析] 设米流的流量为d，它是恒定的，米流在出口处速度很小可视为零，若切断米流后，设盛米的容器中静止的那部分米的质量为m1，空中还在下落的米的质量为m2，则落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为Δm.在极短时间Δt内，取Δm为研究对象，这部分米很少，Δm＝d·Δt，设其落到米堆上之前的速度为v，经Δt时间静止，取竖直向上为正方向，由动量定律得(F－Δmg)Δt＝Δmv
即F＝dv＋d·Δt·g，因Δt很小，故F＝dv
根据牛顿第三定律知F＝F′，称米机的读数应为M＝＝＝m1＋d
因切断米流后空中尚有t＝时间内对应的米流在空中，故d＝m2
可见，称米机读数包含了静止在袋中的部分米的质量m1，也包含了尚在空中的下落的米的质量m2，即自动称米机是准确的，不存在哪方划算不划算的问题，选项C正确．
[答案] C
3．(多选)(2019·四川绵阳模拟)如图所示，在光滑水平面上有一静止的物体M，物体上有一光滑的半圆弧形轨道，最低点为C，两端A、B一样高，现让小滑块m从A点由静止下滑，则( )
A．m不能到达M上的B点
B．m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的过程中M向右运动
C．m从A到B的过程中M一直向左运动，m到达B的瞬间，M速度为零
D．M与m组成的系统机械能定恒，水平方向动量守恒
[解析] 根据机械能守恒、动量守恒定律的条件，M和m组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，D正确；m滑到右端两者有相同的速度有：0＝(m＋M)v，v
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＝0，再根据机械能守恒定律mgR＝mgh＋(m＋M)v2可知，m恰能到达M上的B点，且m到达B的瞬间，m、M速度为零，A错误；m从A到C的过程中M向左加速运动，m从C到B的过程中M向左减速运动，B错误，C正确．
[答案] CD
4．(2019·蓉城名校联盟)如图所示，在足够长的固定斜面上有一质量为m的薄木板A，木板A获得初速度v0后恰好能沿斜面匀速下滑．现将一质量也为m的小滑块B无初速度轻放在木板A的上表面，在滑块B在木板A上滑动的过程中(B始终未从A的上表面滑出，B与A间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数)，下列说法正确的是( )
A．A、B组成的系统动量和机械能都守恒
B．A、B组成的系统动量和机械能都不守恒
C．当B的速度为v0时，A的速度为v0
D．当A的速度为v0时，B的速度为v0
[解析] 由于木板A沿斜面体匀速下滑，所以此时木板A的合力为零，当小滑块B放在木板A上表面后，A、B组成的系统所受的合力为零，则系统的动量守恒，由于A、B间有摩擦力的作用，则系统的机械能一直减小，即机械能不守恒，A、B错误；由于B与A之间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数，所以当A、B共速后将沿斜面共同匀速下滑，即B的速度不可能大于A的速度，由动量守恒定律知C正确，D错误．
[答案] C
5．(多选)(2019·华中师大附中五月模拟)如下图所示，在光滑水平面上，质量为m的A球以速度v0向右运动，与静止的质量为4m的B球碰撞，碰撞后A球以v＝αv0(待定系数α<1)的速率弹回，并与固定挡板P发生弹性碰撞，若要使A球能再次追上B球并相撞，则系数α可以是( )
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A. B. C. D.
[解析] A、B碰撞过程，以v0的方向为正方向，根据动量守恒定律得，mAv0＝－mAαv0＋mBvB，A与挡板P碰撞后能追上B发生再次碰撞的条件是αv0>vB，解得α>，碰撞过程中损失的机械能ΔEk＝mAv－≥0，解得－1≤α≤，所以α满足的条件是<α≤，A、B正确，C、D错误．
[答案] AB
6．(多选)(2019·武汉外校模拟)质量M＝3 kg的滑块套在水平固定着的轨道上并可在轨道上无摩擦滑动．
质量m＝2 kg的小球(视为质点)通过长L＝0.75 m的轻杆与滑块上的光滑轴O连接，开始时滑块静止，轻杆处于水平状态．现给小球一个v0＝3 m/s的竖直向下的初速度，取g＝10 m/s2，则( )
A．小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.3 m
B．小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.5 m
C．小球m相对于初始位置可以上升的最大高度为0.27 m
D．小球m从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.54 m
[解析] 可把小球和滑块水平方向的运动看成人船模型．设滑块M
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高考物理
在水平轨道上向右运动了x，由滑块和小球组成的系统在水平方向上动量守恒，有＝，解得x＝0.3 m，A正确，B错误．根据动量守恒定律有0＝(m＋M)v，v＝0，由能量守恒定律得mv＝mgh＋(m＋M)v2，解得h＝0.45 m，C错误．小球m从初始位置到第一次到达最大高度过程中，设滑块M在水平轨道上向右移动距离为y，由几何关系得，m相对于M移动的水平距离s＝L＋＝1.35 m，根据水平方向动量守恒得0＝m－M，解得y＝0.54 m，D正确．
[答案] AD
7．(多选)(2019·东北师大附中一模)如下图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上．现使A瞬间获得水平向右大小为3 m/s的速度，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得( )
A．在t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s，且弹簧都是处于压缩状态
B．从t3到t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长
C．两物体的质量之比为m1∶m2＝1∶2
D．在t2时刻A与B的动能之比为Ek1∶Ek2＝1∶8
[解析] 在t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s，t1时弹簧处于压缩状态，t3时弹簧处于拉伸状态，A、B错误．由动量守恒定律有m1v0＝(m1＋m2)v共，可得m1∶m2＝1∶2.并由图可得在t2时刻A与B的动能之比为Ek1∶Ek2＝1∶8，C、D正确．
[答案] CD
8．(多选)(2019·湖北百校大联考)在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图甲所示，碰撞前、后两壶运动的v－t
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高考物理
图线如图乙中实线所示，其中红壶碰撞前、后的两段图线相互平行，两冰壶质量均为19 kg，则( )
A．碰后蓝壶速度为0.8 m/s
B．碰后蓝壶移动的距离为2.4 m
C．碰撞过程两壶损失的动能为7.22 J
D．碰后红、蓝两壶所受摩擦力之比为5∶4
[解析] 由题图乙可知碰撞前、后红壶的速度分别为v0＝1.0 m/s和v1＝0.2 m/s，由系统动量守恒可得mv0＝mv1＋mv2，解得碰后蓝壶速度为v2＝0.8 m/s，碰后蓝壶移动的距离为x＝×0.8×5 m＝2 m，碰撞过程中两壶损失的动能为ΔEk＝mv－mv－mv＝3.04 J，红壶所受摩擦力f1＝ma1＝19× N＝3.8 N，蓝壶所受摩擦力f2＝ma2＝19× N＝3.04 N，碰后红、蓝两壶所受摩擦力之比为f1∶f2＝5∶4，故A、D正确，B、C错误．
[答案] AD
9．(2019·福建省泉州市模拟三)如右图所示，半径为R、质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，小球自由落体后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为h0，则( )
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高考物理
A．小球和小车组成的系统动量守恒
B．小车向左运动的最大距离为R
C．小球离开小车后做斜上抛运动
D．小球第二次能上升的最大高度h0
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