高中物理人教版5第十六章動量守恒定律3動量守恒定律 課時訓(xùn)練3動量守恒定律

課時訓(xùn)練3動量守恒定律題組一動量守恒的條件1.(多選)下列說法中正確的是()A.若系統(tǒng)不受外力作用,則該系統(tǒng)的機械能守恒B.若系統(tǒng)不受外力作用,則該系統(tǒng)的動量守恒C.平拋運動中,物體水平方向不受力,則水平方向的動能不變D.平拋運動中,物體水平方向不受力,則水平方向的動量不變解析:若有內(nèi)力做功,則系統(tǒng)機械能不守恒,A錯誤;由動量守恒條件知,若系統(tǒng)不受外力作用,則系統(tǒng)動量守恒,B正確;動能是標(biāo)量,不能將動能分解,C錯誤;動量是矢量,某一方向不受力,該方向上動量不變,D正確。答案:BD2.如圖所示,甲木塊的質(zhì)量為m1,以v的速度沿光滑水平地面向前運動,正前方有一靜止的、質(zhì)量為m2的乙木塊,乙上連有一輕質(zhì)彈簧。甲木塊與彈簧接觸后()A.甲木塊的動量守恒B.乙木塊的動量守恒C.甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動量守恒D.甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動能守恒解析:甲木塊與彈簧接觸后,甲木塊或乙木塊所受的合力均不為零,動量不守恒,A、B兩項錯誤;甲、乙兩木塊組成的系統(tǒng)受到的合力為零,系統(tǒng)的動量守恒,C項正確;甲、乙兩木塊及彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,故兩木塊組成的系統(tǒng)機械能不守恒,D項錯誤。答案:C題組二動量守恒定律的應(yīng)用3.(多選)若用p1、p2表示兩個在同一直線上運動并相互作用的物體的初動量,p1'、p2'表示它們的末動量,Δp1、Δp2表示它們相互作用過程中各自動量的變化量,則下列式子能表示動量守恒的是()A.Δp1=Δp2+p2=p1'+p2'C.Δp1+Δp2=0D.Δp1+Δp2=常數(shù)(不為零)解析:動量和動量變化量都是矢量,由兩個物體組成的系統(tǒng),相互作用過程中一個物體動量增加,另一個物體動量減少,如果Δp1>0,則Δp2<0,但Δp1=|Δp2|,所以有Δp1+Δp2=0,因此B、C項正確。答案:BC4.小船相對地面以速度v向東行駛,若在船上以相對于地面的相同速率v水平向西拋出一個質(zhì)量為m的重物,則小船的速度將()A.不變B.減小C.增大 D.改變方向解析:以運動的整個系統(tǒng)為研究對象,在水平方向上不受外力的作用,系統(tǒng)遵守動量守恒定律。根據(jù)動量守恒定律可得選項C正確。答案:C5.裝好炮彈的大炮總質(zhì)量為m0,其中炮彈的質(zhì)量為m,已知炮彈出口時對地的速度大小為v,方向與水平方向間的夾角為α,不計炮身與地面間的摩擦,則炮車后退的速度大小是()A. B.C. D.解析:炮彈和炮身在水平方向上不受外力作用,故在水平方向上炮彈和炮身組成的系統(tǒng)動量守恒:mvcosα=(m0-m)v',所以v'=,故選項B正確。答案:B6.冰球運動員甲的質(zhì)量為kg。當(dāng)他以m/s的速度向前運動時,與另一質(zhì)量為100kg、速度為m/s的迎面而來的運動員乙相撞。碰后甲恰好靜止。假設(shè)碰撞時間極短,求:(1)碰后乙的速度的大小;(2)碰撞中總機械能的損失。解析:(1)設(shè)運動員甲、乙的質(zhì)量分別為m1、m2,碰前速度大小分別為v1、v2,碰后乙的速度大小為v2'。由動量守恒定律有m1v1-m2v2=mv2'①代入數(shù)據(jù)得v2'=m/s。②(2)設(shè)碰撞過程中總機械能的損失為ΔE,應(yīng)有Mv2'2+ΔE③聯(lián)立②③式,代入數(shù)據(jù)得ΔE=1400J。④答案:(1)m/s(2)1400J題組三多物體、多過程的動量守恒7.如圖所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi),將彈簧壓縮到最短.現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中()A.動量守恒,機械能守恒B.動量不守恒,機械能不守恒C.動量守恒,機械能不守恒D.動量不守恒,機械能守恒解析:若以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短時,彈簧固定端墻壁對彈簧有外力作用,因此動量不守恒。而在子彈射入木塊時,存在劇烈摩擦作用,有一部分能量將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機械能也不守恒。實際上,在子彈射入木塊這一瞬間過程,取子彈與木塊為系統(tǒng)則可認(rèn)為動量守恒(此瞬間彈簧尚未形變)。子彈射入木塊后木塊壓縮彈簧過程中,機械能守恒,但動量不守恒。答案:B8.質(zhì)量相等的五個物塊在一光滑水平面上排成一條直線,且彼此隔開一定的距離,具有初速度v0的第5號物塊向左運動,依次與其余四個靜止物塊發(fā)生碰撞,如圖所示,最后這五個物塊粘成一個整體,求它們最后的速度為多少?解析:由五個物塊組成的系統(tǒng),沿水平方向不受外力作用,故系統(tǒng)動量守恒,mv0=5mv,v=v0,即它們最后的速度為v0。答案:v09.如圖所示,甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m,兩船沿同一直線同一方向運動,速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞,乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度。(不計水的阻力)解析:設(shè)乙船上的人拋出貨物的最小速度大小為vmin,拋出貨物后船的速度為v1,甲船上的人接到貨物后船的速度為v2,由動量守恒定律得12m×v0=11m×v1-m×vmin①10m×2v0-m×vmin=11m×v2②為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1=v2③聯(lián)立①②③式得vmin=4v0。答案:4v0(建議用時:30分鐘)1.(多選)木塊a和b用一根輕彈簧連接起來,放在光滑水平面上,a緊靠在墻壁上,在b上施加向左的水平力F使彈簧壓縮,如圖所示,當(dāng)撤去F后,下列說法中正確的是()尚未離開墻壁前,a和b組成的系統(tǒng)的動量守恒尚未離開墻壁前,a和b組成的系統(tǒng)的動量不守恒離開墻壁后,a和b組成的系統(tǒng)動量守恒離開墻壁后,a和b組成的系統(tǒng)動量不守恒解析:a未離開墻壁前,系統(tǒng)(a+b)受到墻壁的壓力,是系統(tǒng)的外力,故動量不守恒;a離開墻壁后系統(tǒng)所受外力的合力為零,故動量守恒,選項A、D錯誤,選項B、C正確。答案:BC2.(多選)如圖所示,小車放在光滑的水平面上,將系著繩子的小球拉開到一定的角度,然后同時放開小球和小車,那么在以后的過程中()A.小球向左擺動時,小車也向左運動,且系統(tǒng)動量守恒B.小球向左擺動時,小車向右運動,且系統(tǒng)水平動量守恒C.小球向左擺到最高點,小球的速度為零而小車的速度不為零D.在任意時刻,小球和小車在水平方向上的動量一定大小相等、方向相反解析:以小球和小車組成的系統(tǒng)為研究對象,在水平方向上不受力的作用,所以系統(tǒng)的動量在水平方向上守恒。由于初始狀態(tài)小車與小球均靜止,所以小球與小車在水平方向上的動量要么都為零要么大小相等,方向相反,所以A、C錯,B、D對。答案:BD3.一彈簧槍可射出速度為10m/s的鉛彈,現(xiàn)對準(zhǔn)以6m/s的速度沿光滑桌面迎面滑來的木塊發(fā)射一顆鉛彈,鉛彈射入木塊后未穿出,木塊繼續(xù)向前運動,速度變?yōu)?m/s。如果想讓木塊停止運動,并假定鉛彈射入木塊后都不會穿出,則應(yīng)再向木塊迎面射入的鉛彈數(shù)為()顆顆顆顆解析:設(shè)木塊質(zhì)量為m1,一顆鉛彈質(zhì)量為m2,則第一顆鉛彈射入,有m1v0-m2v=(m1+m2)v1,代入數(shù)據(jù)可得=15,設(shè)再射入n顆鉛彈木塊停止,有(m1+m2)v1-nm2v=0,解得n=8。答案:D4.將靜置在地面上,質(zhì)量為m0(含燃料)的火箭模型點火升空,在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體。忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時火箭模型獲得的速度大小是() 解析:設(shè)火箭模型獲得的速度大小為v,由題意可知,火箭在噴氣過程中,火箭和噴出氣體系統(tǒng)的動量守恒,根據(jù)動量守恒定律可得(m0-m)v-mv0=0,解得v=,D項正確。答案:D5.質(zhì)量為m0的小車在光滑水平面上以速度v向東行駛,一個質(zhì)量為m的小球從距地面h高處自由落下,正好落入車中,此后小車的速度將()A.增大B.減小C.不變 D.先減小后增大解析:由動量守恒定律的條件可知,小車與小球組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,即m0v=(m0+m)v',故小車的速度將減小,選項B正確。答案:B6.(多選)如圖所示,A、B兩木塊緊靠在一起且靜止于光滑水平面上,物塊C以一定的初速度v0從A的左端開始向右滑行,最后停在B木塊的右端,對此過程,下列敘述正確的是()A.當(dāng)C在A上滑行時,A、C組成的系統(tǒng)動量守恒B.當(dāng)C在B上滑行時,B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C.無論C是在A上滑行還是在B上滑行,A、B、C三物塊組成的系統(tǒng)動量都守恒D.當(dāng)C在B上滑行時,A、B、C組成的系統(tǒng)動量不守恒解析:當(dāng)C在A上滑行時,對A、C組成的系統(tǒng),B對A的作用力為外力,不等于0,故系統(tǒng)動量不守恒,選項A錯誤;當(dāng)C在B上滑行時,A、B已分離,對B、C組成的系統(tǒng),沿水平方向不受外力作用,故系統(tǒng)動量守恒,選項B正確;若將A、B、C三物塊視為一系統(tǒng),則沿水平方向無外力作用,系統(tǒng)動量守恒,選項C正確,選項D錯誤。答案:BC7.(多選)如圖所示,靜止在光滑水平面上的物塊A和B的質(zhì)量分別為m和2m,它們之間用輕彈簧相連。在極短的時間內(nèi)對物塊A作用一個水平向右的沖量I,可知()A.物塊A立刻有速度vA=B.物塊B立刻有速度vB=C.當(dāng)A與B之間的距離最小時,A的速度為零,B的速度為vB=D.當(dāng)A與B之間的距離最小時,A與B有相同速度v'=解析:由動量定理,在物塊A受到一個水平向右的沖量I時,則A立即獲得了速度vA=,由于B此時并未受沖擊,故速度保持為零。此后,系統(tǒng)動量守恒,當(dāng)A與B之間的距離最小時,A與B有相同速度,此時根據(jù)動量守恒定律,mvA=3mv',則v'=。答案:AD8.如圖所示,一質(zhì)量為m0的硬木球放在水平桌面上的一個小孔上,在小球的正下方用氣槍瞄準(zhǔn)球心射擊,質(zhì)量為m的子彈豎直向上擊中小球時的速度為v0,擊中后子彈沒有穿出,則它們一起能上升多大的高度?解析:子彈射擊木球的過程中,子彈和木球組成的系統(tǒng)在豎直方向上可認(rèn)為動量守恒。隨后,子彈和木球一起向上做豎直上拋運動。由動量守恒定律得mv0=(m+m0)v,解得豎直上拋的速度v=由豎直上拋運動公式v2=2gh,解得h=。答案:9.如圖,光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接,A的質(zhì)量為m。開始時橡皮筋松弛,B靜止,給A向左的初速度v0。一段時間后,B與A同向運動發(fā)生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍,也是碰撞前瞬間B的速度的一半。求:(1)B的質(zhì)量;(