2023-2024（上） 全品學(xué)練考 高中物理 選擇性必修第一冊動量定理習(xí)題課：動量守恒定律的應(yīng)用練習(xí)冊含答案

2023-2024（上）全品學(xué)練考高中物理選擇性必修第一冊動量定理習(xí)題課:動量守恒定律的應(yīng)用建議用時:40分鐘◆知識點一多物體、多過程中動量守恒的判斷1.[2022·長沙一中月考]如圖所示,光滑水平面上放置一足夠長木板A,其上表面粗糙,兩個質(zhì)量和材料均不同的物塊B、C,以不同的水平速度分別從兩端滑上長木板A.當(dāng)B、C在木板A上滑動的過程中,由A、B、C組成的系統(tǒng) ()A.動量守恒,機械能守恒B.動量守恒,機械能不守恒C.動量不守恒,機械能守恒D.動量不守恒,機械能不守恒2.(多選)[2022·湖北宜昌一中月考]A、B兩物體質(zhì)量之比mA∶mB=3∶2,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面水平且光滑.當(dāng)兩物體被同時釋放后,則 ()A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,則A、B組成系統(tǒng)的動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,則A、B、C組成系統(tǒng)的動量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成系統(tǒng)的動量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B、C組成系統(tǒng)的動量守恒◆知識點二多物體、多過程中動量守恒定律的應(yīng)用3.[2022·廣州廣雅中學(xué)月考]質(zhì)量相同的A、B兩小車置于光滑的水平面上,有一個質(zhì)量為m的人靜止在A車上,兩車都靜止,當(dāng)這個人自A車跳到B車上,接著又跳回A車上,最終相對A車靜止,則A車最終的速率 ()A.等于零B.小于B車的速率C.大于B車的速率 D.等于B車的速率4.[2022·浙江效實中學(xué)月考]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,則它們最后的速度為 ()A.v0B.v05C.v03◆知識點三動量守恒定律應(yīng)用的臨界問題5.[2022·山師大附中月考]如圖所示在光滑的水平面上靜止放置著一個質(zhì)量為4m的木板B,它的左端靜止放置著一個質(zhì)量為2m的物塊A,現(xiàn)讓A、B一起以水平速度v0向右運動,與其前方靜止的另一個相同的木板C相碰后粘在一起,在兩木板相碰后的運動過程中,物塊恰好沒有滑下木板,且物塊A可視為質(zhì)點,則兩木板的最終速度為 ()A.v02 B.2v05 C.6.將兩個完全相同的磁鐵(磁性極強)分別固定在質(zhì)量相等的甲、乙兩車上,水平面光滑.開始時甲車速度大小為3m/s,乙車速度大小為2m/s,方向相反并在同一直線上,如圖所示.(1)當(dāng)乙車速度為零時,甲車的速度為多大?方向如何?(2)由于磁鐵的磁性極強,故兩車不會相碰,那么兩車間的距離最小時,乙車的速度是多大?方向如何?7.如圖所示,三輛完全相同的平板小車a、b、c成一直線排列,靜止在光滑水平面上.c車上有一小孩跳到b車上,接著又立即從b車跳到a車上.小孩跳離c車和b車時對地的水平速度相同.他跳到a車上相對a車保持靜止,此后 ()A.a、b兩車運動速率相等B.a、c兩車運動速率相等C.三輛車的速率關(guān)系為vc=vb>vaD.a、c兩車運動方向相反8.[2022·浙江海鹽高級中學(xué)月考]如圖所示,在光滑的水平地面上有一平板小車質(zhì)量為M=2kg,靠在一起的滑塊甲和乙質(zhì)量均為m=1kg,三者處于靜止?fàn)顟B(tài).某時刻起滑塊甲以初速度v1=2m/s向左運動,同時滑塊乙以v2=4m/s向右運動.最終甲、乙兩滑塊均恰好停在小車的兩端.小車長L=9.5m,兩滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)相同,求:(g取10m/s2,滑塊甲和乙可視為質(zhì)點)(1)最終甲、乙兩滑塊和小車的共同速度的大小;(2)兩滑塊與小車間的動摩擦因數(shù);(3)兩滑塊運動前滑塊乙離右端的距離.9.[2022·北京東城區(qū)期中]甲、乙兩個小孩各乘一輛冰車在水平地面上游戲,甲和他的冰車的質(zhì)量為M=30kg,乙和他的冰車的質(zhì)量也是M=30kg.游戲時甲推一個質(zhì)量m=15kg的箱子,以大小為v0=3.0m/s的速度向東滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來.不計水平地面的摩擦力.(1)若甲向東以5m/s的速度將箱子推給乙,甲的速度變?yōu)槎嗌?(2)甲至少以多大的速度將箱子推給乙,才能避免相撞?(題中各速度均以地面為參考系)10.(多選)如圖所示,在質(zhì)量為M的小車上用細(xì)線掛有一小球,小球的質(zhì)量為m0,小車和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面運動,與位于正前方的質(zhì)量為m的靜止木塊發(fā)生碰撞,碰撞的時間極短,在此碰撞過程中,下列哪些情況是可能發(fā)生的 ()A.小車、木塊、小球的速度都發(fā)生變化,分別變?yōu)関1、v2、v3,滿足(M+m0)v=Mv1+mv2+m0v3B.小球的速度不變,小車和木塊的速度變?yōu)関1和v2,滿足Mv=Mv1+mv2C.小球的速度不變,小車和木塊的速度都變?yōu)関1,滿足Mv=(M+m)v1D.小車和小球的速度都變?yōu)関1,木塊的速度變?yōu)関2,滿足(M+m0)v=(M+m0)v1+mv2習(xí)題課:動量守恒定律的應(yīng)用1.B[解析]依題意,因水平面光滑,則A、B、C組成的系統(tǒng)合力為零,滿足動量守恒條件,系統(tǒng)動量守恒,木板A上表面粗糙,物塊B、C在其上滑行時,會摩擦生熱,系統(tǒng)機械能有損失,則系統(tǒng)機械能不守恒,故A、C、D錯誤,B正確.2.BCD[解析]若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,由于A、B兩物體的質(zhì)量之比為mA∶mB=3∶2,由滑動摩擦力Ff=μmg可知彈簧釋放時,小車對A、B的滑動摩擦力大小之比為3∶2,所以A、B組成的系統(tǒng)所受合外力不等于零,系統(tǒng)的動量不守恒,A錯誤;對于A、B、C組成的系統(tǒng),由于地面光滑,系統(tǒng)所受的合外力為零,則系統(tǒng)動量守恒,B、D正確;若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)所受合外力為零,A、B組成的系統(tǒng)動量守恒,C正確.3.B[解析]設(shè)車的質(zhì)量為M,A、B兩車以及人組成的系統(tǒng)動量守恒,規(guī)定由A指向B為正方向,有0=MvB-(M+m)vA,解得vAvB=MM+m4.B[解析]由于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)在水平方向上動量守恒,由動量守恒定律得mv0=5mv,得v=15v0,即它們最后的速度為15v05.C[解析]設(shè)兩木板碰撞后的速度為v1,以v0的方向為正方向,由動量守恒定律得4mv0=8mv1,解得v1=v02,設(shè)物塊與木板共同的速度為v2,由動量守恒定律得2mv0+8mv1=(2m+8m)v2,解得v2=36.(1)1m/s向右(2)0.5m/s向右[解析]兩車及磁鐵組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力作用,兩磁鐵之間的磁力是系統(tǒng)內(nèi)力,系統(tǒng)動量守恒.設(shè)向右為正方向.(1)據(jù)動量守恒定律得mv甲-mv乙=mv'甲則v'甲=v甲-v乙=1m/s,方向向右.(2)兩車相距最近時,兩車的速度相同,設(shè)為v',由動量守恒定律得mv甲-mv乙=mv'+mv'解得v'=mv甲-mv乙2m=v7.D[解析]若人跳離b、c車時相對地面的水平速度為v,以水平向右為正方向,由動量守恒定律知,水平方向,對人和c車組成的系統(tǒng)有0=m人v+m車vc,對人和b車有m人v=m車vb+m人v,對人和a車有m人v=m車+m人va,所以vc=-m人vm車,vb=0,va=m人vm人+m車8.(1)0.5m/s(2)0.1(3)7.5m[解析](1)兩滑塊與小車組成的系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得mv2-mv1=(M+m+m)v解得v=0.5m/s(2)對整體由能量守恒定律得12mv12+12mv解得μ=0.1(3)經(jīng)分析,滑塊甲運動到左端時速度剛好減為0,在滑塊甲運動至左端前,小車靜止,之后滑塊甲和小車一起向右做勻加速運動到三者共速.甲、乙從開始運動到最終兩滑塊均恰好停在小車的兩端的過程中,設(shè)滑塊乙的對地位移為x1,滑塊甲和小車一起向右運動的位移為x2.由動能定理,對滑塊乙有-μmgx1=12mv2-12對滑塊甲和小車有μmgx2=12m+滑塊乙離右端的距離s=x1-x2解得s=7.5m9.(1)2m/s(2)7.8m/s[解析](1)取向東為正方向,由動量守恒定律有mv0+Mv0=mv1+Mv解得v=2m/s(2)設(shè)甲至少以速度v'將箱子推出,推出箱子后甲的速度為v甲,乙接到箱子后的速度為v乙,取向東為正方向.則根據(jù)動量守恒定律得(M+m)v0=Mv甲+mv'mv'-Mv0=(m+M)v乙當(dāng)甲與乙恰好不相撞時,有v甲=v乙聯(lián)立解得v'=7.8m/s10.BC[解析]在小車與木塊發(fā)生碰撞的瞬間,彼此作用力很大,所以它們的速度在瞬間發(fā)生改變,作用過程中它們的位移可看成為零,而小球并沒有直接與木塊發(fā)生力的作用,在它與小車共同勻速運動時,細(xì)線沿豎直方向,因此細(xì)線的拉力不能改變小球速度的大小,即小球的速度不變,A、D錯誤;而小車和木塊碰撞后,可能以不同的速度繼續(xù)向前運動,也可能以共同速度向前運動,B、C正確.章末學(xué)業(yè)測評(一)建議用時:40分鐘一、選擇題1.[2022·湖北黃岡中學(xué)期中]關(guān)于物體的動量,下列說法中正確的是 ()A.物體的動量越大,其慣性也越大B.動量相同的物體,速度一定相同C.物體的速度方向改變,其動量一定改變D.運動的物體在任一時刻的動量方向一定是該時刻的加速度方向2.[2022·唐山一中月考]如圖所示,一個質(zhì)量為m=0.5kg的鐵錘,以v=5m/s的速度豎直打在木樁的釘子上,釘子的質(zhì)量為2g,經(jīng)0.01s后鐵錘速度減小到0,重力加速度g取10m/s2,則鐵錘對釘子的作用力大小為 ()A.1NB.245NC.250N D.255N3.[2022·北京四中月考]蹦極是一項刺激的極限運動,如圖所示運動員將一端固定的彈性長繩綁在腰或踝關(guān)節(jié)處,從幾十米高處跳下.在某次蹦極中,質(zhì)量為60kg的運動員在彈性繩繃緊后又經(jīng)過2s速度減為零,假設(shè)彈性繩長為45m,重力加速度g取10m/s2(忽略空氣阻力),下列說法正確的是 ()A.彈性繩在繃緊后2s內(nèi)對運動員的平均作用力大小為2000NB.運動員在彈性繩繃緊后動量的變化量等于彈性繩的作用力的沖量C.運動員從開始起跳到下落到最低點的整個運動過程中重力沖量與彈性繩作用力的沖量大小相等D.運動員從開始起跳到下落到最低點的整個運動過程中重力沖量小于彈性繩作用力的沖量4.(多選)如圖所示,小車放在光滑水平面上,A端固定一輕彈簧,B端粘有油泥,小車及油泥的總質(zhì)量為M,質(zhì)量為m的木塊C放在小車上,用細(xì)繩連接于小車的A端并使彈簧壓縮,開始時小車和C都靜止,當(dāng)突然燒斷細(xì)繩時,C被釋放,C離開彈簧向B端沖去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,下列說法正確的是()A.彈簧伸長過程中C向右運動,同時小車也向右運動B.C與B端碰前,C與小車的速率之比為M∶mC.C與油泥粘在一起后,小車立即停止運動D.C與油泥粘在一起后,小車?yán)^續(xù)向右運動5.一只爆竹豎直升空后,在高為h處到達(dá)最高點并發(fā)生爆炸,分成質(zhì)量不同的兩塊,兩塊質(zhì)量之比為3∶1,其中質(zhì)量小的一塊獲得大小為v的水平速度,重力加速度為g,不計空氣阻力,則兩塊爆竹落地點的距離為 ()A.v42hgC.4v32hg 6.(多選)如圖所示,小車的上面固定一個光滑彎曲圓管道,整個小車(含管道)的質(zhì)量為2m,原來靜止在光滑的水平面上.今有一個可以視為質(zhì)點的小球,質(zhì)量為m,半徑略小于管道半徑,以水平速度v從左端滑上小車,小球恰好能到達(dá)管道的最高點,然后從管道左端滑離小車.關(guān)于這個過程,下列說法正確的是 ()A.小球滑離小車時,小車回到原來位置B.小球滑離小車時相對小車的速度大小為vC.管道最高點距小車上表面的高度為vD.小球從滑進管道到滑到最高點的過程中,小車的動量變化量大小是mv7.(多選)[2022·天津一中月考]如圖甲所示,一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊A、B相連接,并靜止在光滑的水平面上.現(xiàn)使B瞬時獲得水平向右的速度3m/s,以此刻為計時起點,兩物塊的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,從圖像信息可得 ()A.在t1、t3時刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s,且彈簧都處于伸長狀態(tài)B.從t3到t4時刻彈簧由壓縮狀態(tài)恢復(fù)到原長C.兩物塊的質(zhì)量之比為m1∶m2=1∶2D.在t2時刻A與B的動能之比為Ek1∶Ek2=8∶18.(多選)[2022·杭二中月考]物理興趣小組在研究豎直方向的碰撞問題時,將網(wǎng)球和籃球同時從某高度處自由釋放(如圖所示),發(fā)現(xiàn)網(wǎng)球反彈的高度比單獨釋放時的高度高很多.若兩球均為彈性球,釋放時兩球互相接觸,且球心在同一豎直線,某同學(xué)將兩球從離地高為h處自由落下,此高度遠(yuǎn)大于兩球半徑,已知網(wǎng)球質(zhì)量為m,籃球質(zhì)量為7m,重力加速度為g,設(shè)所有碰撞均為彈性碰撞且只發(fā)生在豎直方向上.忽略空氣阻力,則下列說法正確的是 ()A.兩球下落過程中,網(wǎng)球?qū)@球有豎直向下的壓力B.籃球與網(wǎng)球相碰后,籃球的速度為零C.落地彈起后,籃球上升的最大高度為hD.籃球從地面反彈與網(wǎng)球相碰后網(wǎng)球上升的最大高度為6.25h二、計算題9.如圖甲所示,質(zhì)量均為m=0.5kg的相同物塊P和Q(可視為質(zhì)點),分別靜止在水平地面上A、C兩點.P在水平力F作用下由靜止開始向右運動,力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示,3s末撤去力F,此時P運動到B點,之后繼續(xù)滑行并與Q發(fā)生彈性碰撞.已知B、C兩點間的距離L=3.75m,P、Q與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,g取10m/s2,求:(1)P到達(dá)B點時的速度大小v及P與Q碰撞前瞬間的速度大小v1;(2)Q運動的時間t.10.如圖甲,打樁船是海上風(fēng)電場、跨海大橋、港口碼頭等海洋工程建設(shè)的重要裝備.其工作原理等效簡化圖如圖乙所示,某次打樁過程中,質(zhì)量為M=200t的樁豎直放置,質(zhì)量為m=50t的打樁錘從離樁上端h=0.8m處由靜止釋放,下落后垂直打在樁上,打樁錘與樁作用時間極短,然后二者以相同速度一起向下運動h1=0.4m后停止.樁向下打入海床過程中受到海床的阻力大小不恒定.重力加速度g取10m/s2.(1)求打樁錘擊中樁后,二者的共同速度的大小;(2)求打樁錘與樁作用的極短時間內(nèi)損失的機械能;(3)打樁后,錘與樁向下打入海床的運動過程中,求克服阻力做功.甲乙章末學(xué)業(yè)測評(一)1.C[解析]慣性只與質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大慣性越大,根據(jù)公式p=mv可知,物體的動量越大,物體的質(zhì)量不一定大,故A錯誤;根據(jù)公式p=mv可知,動量相同的物體,速度不一定相同,故B錯誤;動量是矢量,有大小也有方向,動量的方向即為物體運動的速度方向,與該時刻加速度方向無直接關(guān)系,物體的速度方向改變,其動量一定改變,故D錯誤,C正確.2.D[解析]以鐵錘為研究對象,設(shè)釘子對鐵錘的平均作用力為F,取豎直向上為正方向,由動量定理得(F-mg)t=0-(-mv),代入數(shù)據(jù)解得F=255N,根據(jù)牛頓第三定律知,鐵錘打擊釘子的平均作用力為255N,方向豎直向下,故D正確,A、B、C錯誤.3.C[解析]由機械能守恒得mgh=12mv2,繩在剛繃緊時人的速度大小為v=2gh=30m/s,以豎直向上為正方向,在繃緊的過程中根據(jù)動量定理有(F-mg)t=0-(-mv),代入數(shù)據(jù)解得F=4.BC[解析]小車與C組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,C向右運動時,小車應(yīng)向左運動,故A錯誤;設(shè)碰前C的速率為v1,小車的速率為v2,則0=mv1-Mv2,得v1v2=Mm,故B正確;設(shè)C與油泥粘在一起后,小車與C的共同速度為v共,則0=(M+m)v共,得v5.C[解析]設(shè)其中一塊質(zhì)量為m,另一塊質(zhì)量為3m.爆炸過程中系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,由動量守恒定律得mv-3mv'=0,解得v'=13v,設(shè)兩塊爆竹落地用的時間為t,根據(jù)h=12gt2,解得t=2hg,兩塊爆竹落地點的距離為x=(v+v'6.BC[解析]小球恰好能到達(dá)管道的最高點,說明在管道最高點時小球和管道之間相對靜止,小球從滑進管道到滑到最高點的過程中,由動量守恒定律,有mv=(m+2m)v',得v'=v3,小車動量變化量大小Δp車=2m·v3=23mv,D錯誤;小球從滑進管道到滑到最高點的過程中,由機械能守恒定律,有mgH=12mv2-12(m+2m)v'2,得H=v23g,C正確;小球從滑上小車到滑離小車的過程,由動量守恒定律和機械能守恒定律,有mv=mv1+2mv2,12mv2=12mv12+12×2mv22,得v17.BD[解析]由A的速度圖像可知,t1時刻正在加速,說明彈簧被拉伸,t3時刻正在減速,說明彈簧被壓縮,故選項A錯誤;t3時刻A正在減速,說明彈簧被壓縮,t4時刻A的加速度為零,說明彈簧處于原長,故選項B正確;對0~t1過程,由動量守恒定律得m2×3m/s=(m1+m2)×1m/s,故m1∶m2=2∶1,選項C錯誤;動能Ek=12mv2,t2時刻A與B的速度大小之比