1-3動量守恒定律(2019人教版選擇性必修第一冊)(解析版)

1.3動量守恒定律課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．在2022年北京冬奧會中，中國隊獲得短道速滑混合接力冠軍，創(chuàng)造了歷史，在比賽過程中，待接棒運(yùn)動員A提前以較小速度滑行，后面運(yùn)動員B追上運(yùn)動員A時，會猛推運(yùn)動員A一把，使其獲得更大的速度。如果在兩運(yùn)動員相互作用時，忽略運(yùn)動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則兩運(yùn)動員組成的系統(tǒng)（）A．機(jī)械能守恒，水平方向動量守恒B．機(jī)械能守恒，水平方向動量不守恒C．機(jī)械能不守恒，水平方向動量守恒D．機(jī)械能不守恒，水平方向動量不守恒【答案】C【詳解】兩運(yùn)動員組成的系統(tǒng)，水平方向受力平衡，水平方向動量守恒，兩運(yùn)動員對對方的作用力均做正功，則兩運(yùn)動員動能增加，則系統(tǒng)的機(jī)械能增加。故選C。2．如圖所示，物體m置于斜面M上，M與水平面間無摩擦，在m沿斜面由底端沖上頂端的過程中，m和M組成的系統(tǒng)（）A．系統(tǒng)的動量守恒B．在豎直方向上系統(tǒng)的動量分量守恒C．在水平方向上系統(tǒng)的動量分量守恒D．在任何方向上系統(tǒng)的動量分量都不守恒【答案】C【詳解】由題意知，m沿斜面由底端沖上頂端的過程中，在豎直方向上m有向下的加速度，所以m和M組成的系統(tǒng)在豎直方向上系統(tǒng)的動量分量不守恒。而m和M組成的系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用，所以m和M組成的系統(tǒng)，在水平方向上系統(tǒng)的動量分量守恒。故選C。3．如圖甲所示，物塊A、B間拴接一個壓縮后被鎖定的輕彈簧，整個系統(tǒng)靜止放在光滑水平地面上，其中A物塊最初與左側(cè)固定的擋板相接觸，B物塊質(zhì)量為6kg?，F(xiàn)解除對彈簧的鎖定，在A離開擋板后，B物塊的v-t圖如圖所示，則可知（）A．物塊A的質(zhì)量為4kgB．運(yùn)動過程中物塊A的最大速度為vm=4m/sC．在物塊A離開擋板前，系統(tǒng)動量守恒、機(jī)械能守恒D．在物塊A離開擋板后彈簧的最大彈性勢能為45J【答案】B【詳解】A．由圖知，A離開擋板瞬間B的速度為，B的速度最小值為，B的速度最小時，彈簧第一次恢復(fù)原長，A的最大速度，取向右為正方向，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒和機(jī)械能守恒得解得故A錯誤，B正確；C．在A離開擋板前，由于擋板對A有作用力，A、B系統(tǒng)所受合外力不為零，所以系統(tǒng)動量不守恒，故C錯誤；D．分析從A離開擋板后A、B的運(yùn)動過程，彈簧伸長到最長時，彈性勢能最大，此時A、B的共同速度為，根據(jù)動量守恒解得根據(jù)機(jī)械能守恒定律解得故D錯誤。故選B。4．如圖所示，足夠長的光滑斜面體靜止在光滑水平地面上，將由同種材料制成的A、B兩物體放在斜面上，由靜止釋放，下滑過程中兩物體始終相對靜止。下列關(guān)于A、B兩物體下滑過程中的說法正確的是（）A．A物體的機(jī)械能守恒B．B對A做負(fù)功C．A對B的作用力沖量與B對A的作用力沖量相同D．A、B與斜面體構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒【答案】B【詳解】A．對斜面體進(jìn)行受力分析，在水平方向有物體B對斜面壓力的分力，故斜面體向右加速運(yùn)動，又斜面體的重力勢能不變，動能增加，則斜面體的機(jī)械能增加；根據(jù)能量守恒可知A、B兩物體的機(jī)械能均減小，A錯誤；B．對物體A，由于A物體的機(jī)械能減小，可知B對A做負(fù)功，B正確；C．A對B的作用力沖量與B對A的作用力沖量大小相同，方向相反。C錯誤；D．由于A、B與斜面體構(gòu)成的系統(tǒng)在豎直方向的合力不為零，可知A、B與斜面體構(gòu)成的系統(tǒng)動量不守恒，D錯誤。故選B。5．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(jī)械能守恒 B．動量守恒，機(jī)械能不守恒C．動量不守恒，機(jī)械能守恒 D．動量不守恒，機(jī)械能不守恒【答案】B【詳解】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(jī)械能有損失，則系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，故ACD錯誤，B正確。故選B。6．如圖所示，木塊A和木塊B用一根輕質(zhì)彈簧連在一起靜置于光滑水平地面上。某時刻木塊A獲得一瞬時速度，在彈簧壓縮過程中，關(guān)于木塊A、木塊B構(gòu)成的系統(tǒng)（不包含彈簧），下列說法正確的是（）A．系統(tǒng)動量守恒，機(jī)械能守恒B．系統(tǒng)動量守恒，機(jī)械能不守恒C．系統(tǒng)動量不守恒，機(jī)械能守恒D．系統(tǒng)動量不守恒，機(jī)械能不守恒【答案】B【詳解】系統(tǒng)外力之和為零，動量守恒；彈簧彈性勢能增加，木塊A、木塊B構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能減少，機(jī)械能不守恒；故選B。7．（多選）放在光滑水平面上的A、B兩小車中間夾了一壓縮輕質(zhì)彈簧，用兩手分別控制小車處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，下面說法中正確的是（）A．兩手同時放開后，兩車的總動量為零B．先放開右手，后放開左手，兩車的總動量向右C．先放開左手，后放開右手，兩車的總動量向右D．兩手同時放開，B車的速度小于A車的速度【答案】AB【詳解】A．當(dāng)兩手同時放開時，系統(tǒng)的合外力為零，所以系統(tǒng)的動量守恒，又因為開始時總動量為零，故系統(tǒng)總動量始終為零，故A正確；B．先放開右手，右邊的小車就向右運(yùn)動，當(dāng)再放開左手后，系統(tǒng)所受合外力為零，故系統(tǒng)的動量守恒，且開始時總動量方向向右，放開左手后總動量方向也向右，故B正確；C．先放開左手，左邊的小車就向左運(yùn)動，當(dāng)再放開右手后，系統(tǒng)所受合外力為零，故系統(tǒng)的動量守恒，且開始時總動量方向向左，放開右手后總動量方向也向左，故C錯誤；D．當(dāng)兩手同時放開時，系統(tǒng)的合外力為零，所以系統(tǒng)的動量守恒，即因A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，則A車的速度小于B車的速度，故D錯誤。故選AB。8．一顆子彈水平射入置于粗糙水平面上的木塊A并留在其中，A、B用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，如圖所示。則在子彈打入木塊A及彈簧被壓縮的過程中，對子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)（）A．動量守恒，機(jī)械能守恒B．動量守恒，機(jī)械能不守恒C．動量不守恒，機(jī)械能不守恒D．無法判定動量、機(jī)械能是否守恒【答案】C【詳解】子彈射入A過程，由于作用時間極短，地面摩擦忽略不計，子彈與A構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，由于子彈與木塊摩擦生熱，機(jī)械能不守恒，子彈與A一起壓縮彈簧過程，由于地面滑動摩擦力作用，A、B及子彈系統(tǒng)的動量不守恒、機(jī)械能不守恒，C正確。故選C。9．（多選）如圖所示，在光滑的水平面上有一靜止的物體，質(zhì)量為m0，物體上有一光滑的半圓弧軌道，半徑為R，最低點為C，兩端A、B一樣高，現(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊從A點由靜止下滑，則在運(yùn)動過程中（）A．物體所能獲得的最大速度為B．物體向左運(yùn)動的最大距離為C．小滑塊運(yùn)動到最低點C時對軌道的壓力大小為3mgD．物體與小滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動量不守恒【答案】BD【詳解】AD．和m組成的系統(tǒng)豎直方向合力不為0，系統(tǒng)動量不守恒，但水平方向受合外力為零，則水平方向動量守恒；由于只有重力做功，則機(jī)械能守恒，當(dāng)m到達(dá)最低點時，的速度最大，則解得M所能獲得的最大速度為故D正確，A錯誤；B．由水平方向動量守恒，根據(jù)人船模型得解得，向左運(yùn)動的最大距離為故B正確；C．當(dāng)光滑的半圓弧軌道固定在水平地面上時，由機(jī)械能守恒定律可知由向心力公式得m運(yùn)動到最低點C時軌道對m的支持力根據(jù)牛頓第三定律可知m運(yùn)動到最低點C時對軌道的壓力大小為3mg?，F(xiàn)在光滑的半圓弧軌道在水平面上運(yùn)動，m運(yùn)動到最低點C時對軌道的壓力大小不是3mg。故C錯誤。故BD。10．如圖所示，裝有炮彈的大炮總質(zhì)量為M，炮彈的質(zhì)量為m，炮筒水平放置，炮彈水平射出時相對地面的速率為v0，則炮車后退的速率為（）A．v0 B．C． D．v0【答案】C【詳解】炮彈離開炮口時，炮彈和炮車在水平方向受到的外力相對于內(nèi)力可忽略不計，則系統(tǒng)在水平方向動量守恒。取炮車后退的方向為正，以炮彈和炮車組成系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)水平方向動量守恒有(M－m)v′－mv0=0解得炮車后退的速率為v′=故選C。11．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)椋ǎ〢．，向右 B．，向右C．，向右 D．，向右【答案】D【詳解】根據(jù)題意可知，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。12．如圖所示，小車靜止在光滑水平面上，AB是小車內(nèi)半圓弧軌道的水平直徑，現(xiàn)將一小球從距A點正上方高R處由靜止釋放，小球由A點沿切線方向進(jìn)入半圓軌道后又從B點沖出。不計一切摩擦。在小球與小車相互作用過程中（）A．小車的動量守恒 B．小球和小車的總動量守恒C．小球和小車在豎直方向上動量守恒 D．小球和小車在水平方向上動量守恒【答案】D【詳解】在小球與小車相互作用過程中，小車受到的合外力不為零，小車動量不守恒；把小球及小車看作一個系統(tǒng)，因為小球受到重力的作用，使得該系統(tǒng)在豎直方向上受到的合力不為零，而水平方向上滿足只受內(nèi)力，不受外力的作用，所以，系統(tǒng)豎直方向上動量不守恒，水平方向上動量守恒，故選D。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練13．如圖所示，一平板車停在光滑的水平面上，某同學(xué)站在小車上，若他設(shè)計下列操作方案，最終能使平板車持續(xù)地向右駛?cè)サ氖牵ǎ〢．該同學(xué)在圖示位置用大錘連續(xù)敲打車的左端B．只要從平板車的一端走到另一端，再走回來，往復(fù)運(yùn)動C．在車上裝個電風(fēng)扇，不停地向左吹風(fēng)D．他站在車的右端將大錘丟到車的左端【答案】C【詳解】A．大錘連續(xù)敲打車的左端時，人和車整體動量守恒，總動量為零，故車不會持續(xù)地向右駛?cè)?，故A錯誤；B．人從平板車的一端走到另一端的過程中，人和車整體動量守恒，總動量為零，故車不會持續(xù)地向右駛?cè)ィ蔅錯誤；C．在車上裝個電風(fēng)扇，不停地向左吹風(fēng)，電風(fēng)扇會持續(xù)受到一個向右的反作用力，則車持續(xù)地向右駛?cè)?，故C正確；D．從車的右端將大錘丟到車的左端，人和車整體動量守恒，總動量為零，故車不會持續(xù)地向右駛?cè)?，故D錯誤。故選C。14．下列敘述的情況中，系統(tǒng)動量不守恒的是（）A．斜向上拋出的手榴彈在空中炸開時B．如圖甲所示，小車停在光滑水平面上，車上的人在車上走動時，人與車組成的系統(tǒng)C．子彈射入緊靠墻角的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)D．如圖乙所示，子彈射入放在光滑水平面上的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)【答案】C【詳解】A．手榴彈在空中炸開時，系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，因此動量守恒，故A不符合題意；B．小車停在光滑水平面上，車上的人在車上走動時，人與車組成的系統(tǒng)所受合外力為零，因此動量守恒，故B不符合題意；C．子彈射入緊靠墻角的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)所受合外力不為零，因此動量不守恒，故C符合題意；D．子彈射入放在光滑水平面上的木塊中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)所受合外力為零，因此動量守恒，故D不符合題意。故選C。15．如圖所示，總質(zhì)量為m0的軌道ABC置于光滑水平面上，軌道由粗糙水平軌道AB和豎直面內(nèi)四分之一光滑圓弧軌道BC組成，AB恰與圓弧BC在B點相切。一個質(zhì)量為m的小物塊從軌道的A端以初速度v0向右沖上水平軌道，到達(dá)圓弧軌道上某位置后，沿軌道返回。則（

）A．由于物塊在AB上運(yùn)動時受到摩擦力作用，軌道與物塊組成的系統(tǒng)動量不守恒B．物塊在軌道ABC上滑動的全過程中，軌道與物塊組成的系統(tǒng)總動量始終保持不變C．物塊在圓弧軌道上運(yùn)動的過程中，軌道的動量不斷減小D．當(dāng)物塊相對軌道靜止時，速度變?yōu)椤敬鸢浮緿【詳解】A．物塊在AB上運(yùn)動時，摩擦力為軌道與物塊之間的內(nèi)力，由動量守恒定律可知，軌道與物塊組成的系統(tǒng)動量守恒，故A錯誤；B．在運(yùn)動的全過程中，水平方向動量守恒，物塊沖上BC過程中，豎直方向系統(tǒng)受到的合力不為零，所以豎直方向動量不守恒，軌道與物塊組成的系統(tǒng)總動量不守恒，故B錯誤；C．物塊在圓弧軌道上運(yùn)動的過程中，對軌道的作用力在水平方向上的分力方向向右，則軌道的動量不斷增大，故C錯誤；D．當(dāng)物塊相對于軌道靜止時，二者水平方向的速度相同，取水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得得故D正確。故選D。16．（多選）如圖所示，滑塊和小球的質(zhì)量分別為M、m，滑塊可在水平放置的光滑固定導(dǎo)軌上自由滑動，小球與滑塊上的懸點O由一不可伸長的輕繩相連，輕繩長為l。開始時，輕繩處于水平拉直狀態(tài)，小球和滑塊均靜止?，F(xiàn)將小球由靜止釋放，當(dāng)小球到達(dá)最低點時，下列說法正確的是（）A．滑塊和小球組成的系統(tǒng)動量守恒B．滑塊和小球組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒C．滑塊的最大速率為D．滑塊的最大速率為【答案】BC【詳解】A．小球下落過程中系統(tǒng)合外力不為零，因此系統(tǒng)動量不守恒，故A錯誤；B．繩子上拉力屬于內(nèi)力，系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，因此系統(tǒng)水平方向動量守恒，故B正確；CD．當(dāng)小球落到最低點時，只有水平方向的速度，此時小球和滑塊的速度均達(dá)到最大，據(jù)系統(tǒng)水平方向動量守恒有據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有聯(lián)立解得故C正確，D錯誤。故選BC。17．（多選）如圖所示，一輕桿兩端分別固定a、b兩個半徑相等的光滑金屬球，a球質(zhì)量大于b球質(zhì)量，整個裝置放在光滑的水平面上，設(shè)b球離地高度為h，將此裝置從圖示位置由靜止釋放，則下列判斷正確的是（）A．在b球落地前的整個過程中，a、b及輕桿系統(tǒng)，動量守恒，機(jī)械能守恒B．在b球落地前瞬間，b球的速度大小為C．在b球落地前的整個過程中，輕桿對a球做的功為零D．在b球落地前的整個過程中，輕桿對b球做正功【答案】BC【詳解】A．在b球落地前的整個過程中，b球豎直方向有加速度，系統(tǒng)豎直方向的合力不為零，而水平方向不受外力，所以系統(tǒng)的合力不為零，系統(tǒng)的動量不守恒；由于只有重力做功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故A項錯誤；B．對兩球及桿系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)水平方向動量守恒知，系統(tǒng)初始動量為零，則在b球落地前瞬間，a球的速度必定為零，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得mbgh＝mbv2可得，b球的速度大小v＝故B項正確；CD．由動能定理可知，桿對a球做功為0，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則除了重力之外的力做的功必定為零，對b球做功也為0，故C項正確，D項錯誤。故選BC。18．（多選）如圖所示，質(zhì)量為、帶有四分之一光滑圓弧槽的小車停放在光滑水平面上，一質(zhì)量為的小球以水平速度從底端滑上小車，到達(dá)某一高度后，小球又返回底端。下列說法正確的是（）A．小車一直向左運(yùn)動B．小球到達(dá)最高點時速度為零C．小球和小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．小球和小車組成的系統(tǒng)動量守恒【答案】AC【詳解】A．小球?qū)π≤囈恢庇行毕蜃笙路降膲毫?，使得小車一直向左運(yùn)動，選項A正確；D．小球和小車組成的系統(tǒng)水平方向受合外力為零，則水平方向動量守恒，選項D錯誤；B．小球到達(dá)最高點時，小車和小球具有相同的水平速度，由水平方向動量守恒可得可知小球的速度不為零，選項B錯誤；C．小球和小車組成的系統(tǒng)只有重力做功，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，選項C正確。故選AC。19．（多選）如圖所示，天花板上用細(xì)線懸掛一個質(zhì)量為M的小球，處于靜止?fàn)顟B(tài)。一顆高速子彈射入小球中，并停留在小球中，射入時間極短，然后從最低點擺到最大擺角處。下列說法正確的是（）。A．從子彈射向小球到一起擺到最大擺角處整個過程中，子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒B．從子彈射向小球到一起擺到最大擺角處整個過程中，子彈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．子彈射入小球的過程中，子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒D．子彈與小球作用完成后，一起擺到最大擺角的過程中，小球、子彈及地球所構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【答案】CD【詳解】A．子彈射入小球的瞬間系統(tǒng)的動量守恒，可在整個過程中子彈與小球組成的系統(tǒng)水平方向動量不守恒，故A錯誤；B．子彈打入小球時有能量