2020-2021高中物理3-5配套作業(yè)：第16章 第3節(jié) 動量守恒定律含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年高中物理人教版選修3-5配套作業(yè)：第16章第3節(jié)動量守恒定律含解析第十六章第三節(jié)請同學們認真完成[練案2］基礎(chǔ)夯實一、選擇題(單選題)1．如圖所示，兩位同學穿旱冰鞋，面對面站立不動,互推后向相反的方向運動，不計摩擦阻力，下列判斷正確的是（C)A．互推后兩同學總動量增加B．互推后兩同學動量相等C．分離時質(zhì)量大的同學的速度小一些D．互推過程中機械能守恒解析:兩位同學組成的系統(tǒng)，所受外力之和為零，動量守恒,則m1v1＝m2v2,p1與p2大小相等,方向相反,A、B不正確;若m1＞m2，則v1＜v2，C正確；互推過程中兩同學的動能增大，機械能增加，D不正確。2．如圖所示,光滑圓槽質(zhì)量為M,靜止在光滑的水平面上，其內(nèi)表面有一小球被細線吊著恰位于槽的邊緣處，如將線燒斷，小球滑到另一邊的最高點時，圓槽的速度為(A）A．0 B．向左C．向右 D．不能確定解析：把小球m和物體M作為一個系統(tǒng),因水平面光滑,故系統(tǒng)水平方向不受外力，水平方向動量守恒。3．(2020·全國百所名校模擬統(tǒng)考一）如圖所示,輕彈簧的一端固定在豎直墻上，一個光滑弧形槽靜止放在足夠長的光滑水平面上，弧形槽底端與水平面相切，讓一個物塊從槽上高h處由靜止開始下滑。下列說法正確的是（D）A．物塊沿槽下滑的過程中,物塊的機械能守恒B．物塊沿槽下滑的過程中，物塊與槽組成的系統(tǒng)動量守恒C．從物塊壓縮彈簧到被彈開的過程中，彈簧對物塊的沖量等于零D．物塊第一次被反彈后一定不能再次回到槽上高h處解析:物塊沿槽下滑過程中，物塊與弧形槽組成的系統(tǒng)機械能守恒，水平方向動量守恒，故AB錯誤;從物塊壓縮彈簧到被彈開的過程中，物塊受到的沖量等于物塊動量的變化，物體的動量變化量不為零，故物體受到的沖量不為零，C錯誤；物塊反彈后追上弧形槽，上升到最高點時，物塊和弧形槽具有相同的速度，全過程系統(tǒng)機械能守恒，故物塊不能回到槽上高h處，D正確.4．如圖所示，半徑分別為R和r（R＞r）的甲、乙兩光滑圓軌道安置在同一豎直平面內(nèi)，兩軌道之間由一條光滑水平軌道CD相連,在水平軌道CD上一輕彈簧被a、b兩小球夾住，同時釋放兩小球,a、b球恰好能通過各自的圓軌道的最高點。則兩小球的質(zhì)量之比為（B)A．eq\f(r,R） B．eq\r（，\f(r，R)）C．eq\f(R，r) D．eq\r(，\f（R,r)）解析:由動量守恒得：mava＝mbvb又va＝eq\r（，gR），vb＝eq\r（，gr)所以eq\f（ma，mb）＝eq\r(,\f(r,R)），故選B。5．如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P和Q都可視作質(zhì)點且質(zhì)量相等。Q與輕質(zhì)彈簧相連。設(shè)Q靜止，P以某一初速度向Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞。在整個碰撞過程中,彈簧具有的最大彈性勢能等于（B)A．P的初動能 B．P的初動能的eq\f(1,2)C．P的初動能的eq\f（1,3) D．P的初動能的eq\f(1，4）解析:當P與Q有共同速度時，彈簧具有最大彈性勢能，由動量守恒得：mv0＝2mv由能量守恒得：eq\f(1,2）mveq\o\al（2，0)＝Ep＋eq\f（1，2）2mv2解得Ep＝eq\f（1,4)mveq\o\al(2,0），故選項B正確.二、非選擇題6．某同學質(zhì)量為60kg，在軍事訓練中要求他從岸上以2m/s的速度跳到一條向他緩緩飄來的小船上，然后去執(zhí)行任務(wù)，小船的質(zhì)量是140kg,原來的速度是0。5m/s,該同學上船后又跑了幾步,最終停在船上。此時小船的速度大小為__0。25__m/s，此過程該同學動量的變化大小為__105__kg·m/s。解析:由動量守恒mv1－Mv2＝（M＋m）v得v＝0.25m/sΔp＝mv1－mv＝105kg·m/s7．(2020·江蘇省宿遷市高二下學期期末)冬奧會短道速滑接力比賽中，在光滑的冰面上甲運動員靜止，以10m/s運動的乙運動員從后去推甲運動員，甲運動員以6m/s向前滑行,已知甲、乙運動員相互作用時間為1s，甲運動員質(zhì)量m1＝70kg、乙運動員質(zhì)量m2＝60kg，求：（1）乙運動員的速度大小;(2）甲、乙運動員間平均作用力的大小。答案:(1）3m/s(2）F＝420N解析：（1)甲乙運動員的動量守恒,由動量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2,得：v′2＝3m/s(2）甲運動員的動量變化：Δp＝m1v′1－m1v1①對甲運動員利用動量定理：Δp＝Ft②由①②式可得:F＝420N能力提升一、選擇題（1～2題為單選題，3題為多選題）1．(2020·云南省騰沖市第八中學高二下學期期中）如圖所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為M的木塊，木塊與輕彈簧水平相連,彈簧的另一端連在豎直墻上，木塊處于靜止狀態(tài)，一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0擊中木塊，并嵌在其中，木塊壓縮彈簧后在水平面做往復運動，木塊自被子彈擊中前到第一次回到原來位置的過程中，木塊受到的合外力的沖量大小為（A）A．eq\f(Mmv0，M＋m） B．2Mv0C．eq\f（2Mmv0，M＋m） D．2mv0解析:由于子彈射入木塊的時間極短，在瞬間動量守恒，根據(jù)動量守恒定律得：mv0＝（M＋m）v,解得v＝eq\f（mv0，M＋m)，由機械能守恒知，木塊回到原來位置的速度大小仍為v,根據(jù)動量定理，合外力的沖量I＝Mv＝eq\f(Mmv0，M＋m)，故A正確，BCD錯誤。2．（2020·陜西省西安遠東一中高二檢測)如圖所示,質(zhì)量為0.5kg的小球在距離車底面高20m處以一定的初速度向左平拋，落在以7。5m/s速度沿光滑水平面向右勻速行駛的敞篷小車中，車底涂有一層油泥，車與油泥的總質(zhì)量為4kg，設(shè)小球在落到車底前瞬時速度是25m/s，g取10m/s2,則當小球與小車相對靜止時，小車的速度是(B）A．4m/s B．5m/sC．8。5m/s D．eq\f（25，3）m/s解析：小球拋出后做平拋運動,根據(jù)動能定理得:mgh＝eq\f（1，2)mv2－eq\f(1，2)mveq\o\al（2,0）解得：v0＝15m/s小球和車作用過程中總動量不守恒，但水平方向動量守恒,則有：－mv0＋Mv＝(M＋m）v′解得：v′＝5m/s.B正確。3．（2020·武漢市新洲一中6月線上考)如圖所示，三輛完全相同的平板小車a、b、c成一直線排列，質(zhì)量均為M，靜止在光滑水平面上。c車上有一靜止的質(zhì)量為m的小孩?，F(xiàn)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均為v。小孩跳到a車上后相對a車保持靜止,則（AD)A．a(chǎn)、b、c、小孩四者組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒B．b、c兩車運動速率相等C．b的速率為eq\f(m,M）vD．a(chǎn)的速率為eq\f（m，M＋m）v解析：a、b、c、小孩四者組成的系統(tǒng),水平方向的外力之和為零，水平方向動量守恒，故A正確；對小孩跳離c車的過程，取向右為正方向,對小孩和c的系統(tǒng)，由水平方向動量守恒定律，有0＝mv＋Mvc,解得c車的速度為vc＝－eq\f(mv,M），負號表示方向向左；對小孩跳上b車再跳離b車的過程，由小孩和b的系統(tǒng)水平方向動量守恒,有mv＋0＝Mvb＋mv,解得b車最終的速度為vb＝0，故BC均錯誤。對小孩跳上a車的過程，由動量守恒定律,有mv＋0＝（M＋m)va,解得a車的最終速度為va＝eq\f(mv,M＋m),故D正確.二、非選擇題4．(2020·江西省贛州市崇義中學高二檢測)如圖所示，木板A質(zhì)量mA＝1kg，足夠長的木板B質(zhì)量mB＝4kg，質(zhì)量為mC＝1kg的木塊C置于木板B上,水平面光滑，B、C之間有摩擦,開始時B、C均靜止,現(xiàn)使A以v0＝12m/s的初速度向右運動,與B碰撞后以4m/s速度彈回.求：(1）B運動過程中的最大速度大?。?2)C運動過程中的最大速度大小。答案:（1)4m/s（2）3。2m/s解析：（1)A與B碰后瞬間,C的運動狀態(tài)未變,B速度最大.由A、B系統(tǒng)動量守恒(取向右為正方向)有:mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB代入數(shù)據(jù)得：vB＝4m/s。(2）B與C相互作用使B減速、C加速，由于B板足夠長，所以B和C能達到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系統(tǒng)動量守恒，有mBvB＋0＝（mB＋mC)vC代入數(shù)據(jù)得：vC＝3.2m/s5．如圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m，長度為L的小車，小車左端有一質(zhì)量也是m可視為質(zhì)點的物塊，車子的右端固定有一個處于鎖定狀態(tài)的壓縮輕彈簧（彈簧長度與車長相比可忽略)，物塊與小車間動摩擦因數(shù)為μ，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)在給物塊一個水平向右的初速度v0，物塊剛好能與小車右壁的輕彈簧接觸，此時彈簧鎖定瞬間解除，當物塊再回到左端時，與小車相對靜止.求：(1)物塊的初速度v0的大??；(2）彈簧的彈性勢能Ep.答案：(1）2eq\r(，μgL）(2）μmgL解析：（1)設(shè)物塊與輕彈簧剛好接觸時的速度為v,由動量守恒定律得：mv0＝2mv由能量關(guān)系得：eq\f（1，2)mveq\o\al(2,0）－eq\f(1，2）(2m）v2＝μmgL解得：v0＝2eq\r(，μgL）（2)物塊最終速度為v1，由動量守恒定律得：mv0＝2mv1由能量關(guān)系得：eq\f（1，2）mveq\o\al(2，0)＋Ep＝eq\f（1,2）(2m）veq\o\al（2，1)＋2μmgL解得：Ep＝μmgL6．(2020·湖北省應城一中高二下學期期中)一質(zhì)量M＝6kg的木板B靜止于光滑水平面上，物塊A質(zhì)量m＝6kg,停在B的左端，質(zhì)量為m0＝1kg的小球用長為L＝0.8m的輕繩懸掛在固定點O上，將輕繩拉直至水平位置后，由靜止釋放小球，小球在最低點與A發(fā)生碰撞后反彈,反彈所能達到的最大高度為h＝0.2m，物塊與小球可視為質(zhì)點，不計空氣阻力。已知A、B間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1（g＝10m/s2)，求：(1）小球運動到最低點與A碰撞前瞬間小球的速度；(2)小球與A碰撞后瞬間物塊A的速度；（3）為使A、B達到共同速度前A不滑離木板，木板B至少多長。答案：(1）4m/s（2）1m/s（3）0。25m解析：(1)小球下擺過程，由機械能守恒定律得：m0gL＝eq\f（1，2)m0veq\o\al（2,0），代入數(shù)據(jù)解得：v0＝4m/s（2）小球反彈過程機械能守恒有m0gh＝eq\f（1，2）m0veq\o\al（2,1)解得：v1＝2m/s小球與A碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，以小球的初速度方向為正方向由動量守恒定律有：m0v0＝－m0v1＋mvA代入數(shù)據(jù)得v