高中物理《選擇性必修第一冊》課后習(xí)題 3　動量守恒定律

3動量守恒定律必備知識基礎(chǔ)練1.(2021四川雅安中學(xué)高二月考)如圖所示,木塊A、B用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起置于光滑水平面上處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)有一顆子彈水平射入木塊A并留在其中,則在子彈打中木塊A及彈簧被壓縮的過程中,子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))()A.動量守恒 B.動量不守恒C.機(jī)械能守恒 D.總能量不守恒2.(多選)在光滑的水平面上,一個質(zhì)量為2kg的物體A與另一物體B發(fā)生彈性碰撞,碰撞時間不計,兩物體的位置隨時間變化規(guī)律如圖所示,以A物體碰前速度方向?yàn)檎较?則()A.碰撞后A的動量為6kg·m/sB.碰撞后A的動量為2kg·m/sC.物體B的質(zhì)量為2kgD.碰撞過程中外力的矢量和對B的沖量為6N·s3.(2021山東濰坊一中高三開學(xué)檢測)如圖所示,質(zhì)量為m的人立于平板車上,人與車的總質(zhì)量為m0,人與車以速度v1在光滑水平面上向右勻速運(yùn)動,當(dāng)此人相對于車以速度v2豎直跳起時,車的速度變?yōu)?)A.m0v1-m0C.m0v1+m0v4.如圖所示,一個木箱原來靜止在光滑水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個小木塊。木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量?，F(xiàn)使木箱獲得一個向右的初速度v0,則()A.小木塊和木箱最終都將靜止B.小木塊最終將相對木箱靜止,二者一起向右運(yùn)動C.小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來回往復(fù)碰撞,而木箱一直向右運(yùn)動D.如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對木箱靜止,則二者將一起向左運(yùn)動5.質(zhì)量相等的三個小球a、b、c,在光滑的水平面上以相同的速度v0運(yùn)動,它們分別與原來靜止的A、B、C三球發(fā)生碰撞,如圖甲、乙、丙所示,碰撞后a繼續(xù)沿原方向運(yùn)動,b靜止,c沿反方向彈回,則碰撞后A、B、C三球中動量數(shù)值最大的是()A.A球 B.B球C.C球 D.不能確定6.質(zhì)量為1000kg的轎車與質(zhì)量為4000kg的貨車迎面相撞,碰撞后兩車絞在一起,并沿貨車行駛方向運(yùn)動一段路程后停止(如圖所示)。從事故現(xiàn)場測出,兩車相撞前,貨車的行駛速度為54km/h,撞后兩車的共同速度為18km/h。該段公路對轎車的限速為100km/h,試判斷轎車是否超速行駛。關(guān)鍵能力提升練7.(2021山東威海乳山一中高二月考)如圖所示,一輛裝有沙子且與沙子質(zhì)量之和為m1的小車以速度v1在光滑水平面上運(yùn)動,一質(zhì)量為m、速度為v2的小球沿與水平方向夾角為θ的方向落到車上并陷入車?yán)锏纳持?此時小車的速度為()A.mv2+mC.mv2+m8.(多選)(2021河北石家莊二中高二開學(xué)考試)如圖所示,小車放在光滑地面上,小車與人的接觸面粗糙。A、B兩人站在車的兩端,這兩人同時開始相向行走,發(fā)現(xiàn)車向左運(yùn)動,小車運(yùn)動的原因可能是()A.A、B質(zhì)量相等,但A比B的速率大B.A、B質(zhì)量相等,但A比B的速率小C.A、B速率相等,但A比B的質(zhì)量大D.A、B速率相等,但A比B的質(zhì)量小9.(多選)如圖所示,質(zhì)量分別為m1=1.0kg和m2=2.0kg的彈性小球a、b,用輕繩緊緊地把它們捆在一起,使它們發(fā)生微小的形變。該系統(tǒng)以速度v0=0.10m/s沿光滑水平面向右做直線運(yùn)動。某時刻輕繩突然自動斷開,斷開后兩球仍沿原直線運(yùn)動。經(jīng)過時間t=5.0s后,測得兩球相距s=4.5m,則下列說法正確的是()A.剛分離時,a球的速度大小為0.7m/sB.剛分離時,b球的速度大小為0.2m/sC.剛分離時,a、b兩球的速度方向相同D.兩球分開過程中釋放的彈性勢能為0.27J10.(多選)如圖所示,三小球a、b、c的質(zhì)量都是m,都放于光滑的水平面上,小球b、c與輕彈簧相連且靜止,小球a以速度v0沖向小球b,碰后與小球b粘在一起運(yùn)動。在整個運(yùn)動過程中,下列說法正確的是()A.三球與彈簧組成的系統(tǒng)總動量守恒,總機(jī)械能不守恒B.三球與彈簧組成的系統(tǒng)總動量守恒,總機(jī)械能也守恒C.當(dāng)小球b、c速度相等時,彈簧彈性勢能最大D.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時,小球c的動能一定最大,小球b的動能一定不為零11.(2021河南駐馬店高二檢測)如圖所示,光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體,斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上。某時刻小孩將冰塊以相對冰面3m/s的速度向斜面體推出,冰塊平滑地滑上斜面體,在斜面體上上升的最大高度為h=0.3m(h小于斜面體的高度)。已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m1=30kg,冰塊的質(zhì)量為m2=10kg,小孩與滑板始終無相對運(yùn)動。重力加速度的大小g取10m/s2。(1)求斜面體的質(zhì)量;(2)通過計算判斷,冰塊與斜面體分離后能否追上小孩?參考答案3動量守恒定律1.A子彈打中木塊A及彈簧被壓縮的過程中,系統(tǒng)所受的外力的矢量和為零,則系統(tǒng)的動量守恒,故A正確,B錯誤;該過程中除彈簧彈力做功外還有摩擦力做功,系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,且系統(tǒng)損失的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢能,系統(tǒng)的總能量守恒,故C、D錯誤。2.BD由題圖可知,碰撞前A的速度為v0=164m/s=4m/s,撞后A、B共同的速度為v=24-1612-4m/s=1m/s,則碰撞后A的動量為pA=mAv=2kg×1m/s=2kg·m/s,故A錯誤,B正確;A、B碰撞過程中,由動量守恒定律可得mAv0=(mA+mB)v,解得mB=6kg,故C錯誤;對B,由動量定理可得IB=mBv-0=6kg·1m/s=3.D人和車在水平方向上動量守恒,當(dāng)人豎直跳起時,人和車之間在豎直方向上有相互作用,在水平方向上合力為零,動量仍然守恒,水平方向的速度不發(fā)生變化,所以車的速度仍為v1,方向向右,故選D。4.B系統(tǒng)不受外力,系統(tǒng)動量守恒,最終兩個物體以相同的速度一起向右運(yùn)動,B正確。5.C在三個小球發(fā)生碰撞的過程中,系統(tǒng)動量是守恒的,根據(jù)動量守恒關(guān)系式mv0=mv+m1v',整理可得m1v'=mv0-mv,取v0的方向?yàn)檎较?可得出C球的動量數(shù)值是最大的,C正確。6.答案轎車超速行駛解析碰撞中兩車間的相互作用力很大,可忽略兩車受到的其他作用力,近似認(rèn)為兩車在碰撞過程中動量守恒。設(shè)轎車質(zhì)量為m1,貨車質(zhì)量為m2;碰撞前轎車速度為v1,貨車速度為v2;碰撞后兩車的共同速度為v'。選轎車碰撞前的速度方向?yàn)檎较颉Ｅ鲎睬跋到y(tǒng)的總動量為m1v1+m2v2,碰撞后系統(tǒng)的總動量為(m1+m2)v',由動量守恒定律得:m1v1+m2v2=(m1+m2)v',v1=(m-(1000+4000)×18+4000×541故轎車在碰撞前超速行駛。7.B小車(包含沙子)與小球組成的系統(tǒng)在水平方向所受外力的矢量和為0,水平方向動量守恒,以向右為正方向,在水平方向,由動量守恒定律得m1v1+mv2cosθ=(m+m1)v,解得v=mv2cosθ8.ACA、B兩人與車組成的系統(tǒng)動量守恒,開始時系統(tǒng)動量為零,兩人相向運(yùn)動時,車向左運(yùn)動,車的動量向左,由動量守恒定律可知,A、B兩人的動量之和向右,則A的動量大于B的動量,如果A、B的質(zhì)量相等,則A的速率大于B的速率,故A正確,B錯誤;如果A、B速率相等,則A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量,故C正確,D錯誤。9.ABD系統(tǒng)的總動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,兩球相距s=v1t-v2t,代入數(shù)據(jù)解得v1=0.7m/s,v2=-0.2m/s,負(fù)號表示速度方向與正方向相反,故A、B正確,C錯誤;由能量守恒定律得12(m1+m2)v02+Ep=12m1v12+12m2v22,代入數(shù)據(jù)解得10.ACD在整個運(yùn)動過程中,三球與彈簧組成的系統(tǒng)的外力的矢量和為零,系統(tǒng)的總動量守恒,a與b碰撞過程中機(jī)械能減少,故A正確,B錯誤;當(dāng)小球b、c速度相等時,彈簧的壓縮量或伸長量最大,彈簧彈性勢能最大,故C正確;當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時,小球c的動能一定最大,根據(jù)動量守恒和機(jī)械能守恒定律可知,小球b的動能不為零,故D正確。11.答案(1)20kg(2)冰塊不能追上小孩解析(1)設(shè)斜面質(zhì)量為m,取冰塊被推出的速度方向?yàn)檎较?冰塊和斜面的系統(tǒng),水平方向動量守恒m2v2=(m2+m)v系統(tǒng)機(jī)械能守恒