2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) (選修3-5)1 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè) 新人教版

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1、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 一、選擇題 1.如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住小車,使它們靜止,對(duì)兩車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中不正確的是(  ) A.兩手同時(shí)放開后,系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零 B.先放開左手,后放開右手,動(dòng)量不守恒 C.先放開左手,后放開右手,總動(dòng)量向左 D.無論何時(shí)放手,兩手放開后在彈簧恢復(fù)原長的過程中,系統(tǒng)總動(dòng)量都保持不變,但系統(tǒng)的總動(dòng)量不一定為零 【解析】 當(dāng)兩手同時(shí)放開時(shí),系統(tǒng)所受的合外力為零,所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,又因開始時(shí)總動(dòng)量為零,故系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零,選項(xiàng)A正確;先放開左手,左邊的物體就向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)再放開右手后,系統(tǒng)所受合

2、外力為零,故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,且開始時(shí)總動(dòng)量方向向左,放開右手后總動(dòng)量方向也向左,故選項(xiàng)B錯(cuò)而C、D正確. 【答案】 B 2.在如圖所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的,子彈沿水平方向射入木塊后留在其中,將彈簧壓縮到最短.若將子彈、木塊和彈簧合在一起作為系統(tǒng),則此系統(tǒng)在從子彈開始射入到彈簧被壓縮至最短的整個(gè)過程中(  ) A.動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒 B.動(dòng)量不守恒、機(jī)械能不守恒 C.動(dòng)量守恒、機(jī)械能不守恒 D.動(dòng)量不守恒、機(jī)械能守恒 【解析】 子彈射入木塊是瞬間完成的,這個(gè)過程相當(dāng)于子彈與木塊發(fā)生一次完全非彈性碰撞,動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒,一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,之后木塊

3、(連同子彈)壓縮彈簧,將其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,這個(gè)過程機(jī)械能守恒,但動(dòng)量不守恒.由于左側(cè)擋板支持力的作用,使系統(tǒng)的動(dòng)量不斷減少,所以整個(gè)過程中,動(dòng)量和機(jī)械能均不守恒. 【答案】 B 3.(2020·龍巖聯(lián)考)我國發(fā)現(xiàn)的“神舟十號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”空間站實(shí)現(xiàn)了完美對(duì)接.假設(shè)“神舟十號(hào)”到達(dá)對(duì)接點(diǎn)附近時(shí)對(duì)地的速度為v,此時(shí)的質(zhì)量為m;欲使飛船追上“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接,飛船需加速到v1,飛船發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,將質(zhì)量為Δm的燃?xì)庖淮涡韵蚝髧姵?,燃?xì)鈱?duì)地向后的速度大小為v2.這個(gè)過程中,下列各表達(dá)式正確的是(  ) A.mv=mv1-Δmv2 B.mv=mv1+Δmv2 C.mv=(m-Δm)v1

4、-Δmv2 D.mv=(m-Δm)v1+Δmv2 【解析】 飛船發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴出燃?xì)?,由?dòng)量守恒定律,mv=(m-Δm)v1-Δmv2,選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 4. 在光滑的水平面上有兩個(gè)在同一直線上相向運(yùn)動(dòng)的小球,其中甲球的質(zhì)量m1=4 kg,乙球的質(zhì)量m2=1 kg,規(guī)定向左為正方向,碰撞前后甲球的v-t圖象如圖所示.已知兩球發(fā)生正碰后粘在一起,則碰前乙球速度的大小和方向分別為(  ) A.3 m/s,向右 B.3 m/s,向左 C.13 m/s,向左 D.13 m/s,向右 【解析】 由動(dòng)量守恒定律有,m1v1+m2v2=(m1+m2)v,解得v2=-13 m/

5、s,方向向右,選項(xiàng)D正確. 【答案】 D 5. (2020·安徽聯(lián)考)如圖所示,質(zhì)量為m的人,站在質(zhì)量為M的車的一端,相對(duì)于地面靜止.當(dāng)車與地面間的摩擦可以不計(jì)時(shí),人由一端走到另一端的過程中,則(  ) A.人運(yùn)動(dòng)得越快,車運(yùn)動(dòng)得越慢 B.車的運(yùn)動(dòng)方向與人的運(yùn)動(dòng)方向相反 C.人在車上行走時(shí),車可以相對(duì)地面靜止 D.車的運(yùn)動(dòng)方向可以與人的運(yùn)動(dòng)方向相同 【解析】 人與車組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,且初動(dòng)量為0,所以人由車的一端走到另一端的過程中,人與車的速度方向總是相反的,且人的速度大小增大時(shí),車的速度大小也增大,選項(xiàng)B正確. 【答案】 B 6.(2020·銀川模擬)甲

6、、乙兩個(gè)溜冰者的質(zhì)量分別為48 kg和50 kg,甲手里拿著質(zhì)量為2 kg的球,兩人均以2 m/s的速率在光滑的冰面上沿同一直線相向滑行,甲將球傳給乙,乙再將球傳給甲,這樣拋接幾次后,球又回到甲的手里,乙的速度為零,則甲的速度大小為(  ) A.0 B.2 m/s C.4 m/s D.無法確定 【解析】 甲、乙、球三者在整個(gè)過程中動(dòng)量守恒,有(m甲+m球)v1-m乙v1=(m甲+m球)v′,代入數(shù)據(jù)得v′=0,選項(xiàng)A正確. 【答案】 A 7. 如圖所示,在水平面內(nèi)有一質(zhì)量分布均勻的木桿可繞端點(diǎn)O在水平面上自由轉(zhuǎn)動(dòng).一顆子彈以垂直于桿的水平速度v0擊中靜止木桿上的P點(diǎn),

7、并隨木桿一起轉(zhuǎn)動(dòng).已知木桿質(zhì)量為M,長度為L,子彈質(zhì)量為m,點(diǎn)P到點(diǎn)O的距離為x.忽略木桿與水平面間的摩擦.設(shè)子彈擊中木桿后繞點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω.下面給出的ω四個(gè)表達(dá)式中只有一個(gè)是合理的.根據(jù)你的判斷,ω的合理表達(dá)式應(yīng)為(  ) A.ω= B.ω= C.ω= D.ω= 【解析】 由角速度的單位rad/s,可排除選項(xiàng)B;由木桿質(zhì)量M→∞時(shí),ω→0,可排除選項(xiàng)C;由點(diǎn)P到點(diǎn)O的距離x→0時(shí),ω→0,可排除選項(xiàng)D;故選A. 【答案】 A 8. (多選)如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)滑塊位于光滑水平桌面上.其中,彈簧兩端分別與靜止的滑塊N和擋板P相連接,彈簧與擋板的質(zhì)量均不計(jì);滑塊M以

8、初速度v0向右運(yùn)動(dòng),它與擋板P碰撞后開始?jí)嚎s彈簧,最后,滑塊N以速度v0向右運(yùn)動(dòng).在此過程中(  ) A.M的速度等于0時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大 B.M與N具有相同的速度時(shí),兩滑塊動(dòng)能之和最小 C.M的速度為v0/2時(shí),彈簧的長度最長 D.M的速度為v0/2時(shí),彈簧的長度最短 【解析】 M、N兩滑塊碰撞過程中動(dòng)量守恒,當(dāng)M與N具有相同的速度v0/2時(shí),系統(tǒng)動(dòng)能損失最大,損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能,即彈簧彈性勢(shì)能最大,A錯(cuò)誤,B正確;M的速度為v0/2時(shí),彈簧的壓縮量最大,彈簧的長度最短,C錯(cuò)誤,D正確. 【答案】 BD 9. 如圖所示,在光滑的水平面上放有一物體M,物體上有一光

9、滑的半圓弧軌道,軌道半徑為R,最低點(diǎn)為C,兩端A、B等高,現(xiàn)讓小滑塊m從A點(diǎn)由靜止下滑,在此后的過程中,則(  ) A.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,動(dòng)量守恒 B.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,動(dòng)量不守恒 C.m從A到C的過程中M向左運(yùn)動(dòng),m從C到B的過程中M向右運(yùn)動(dòng) D.m從A到B的過程中,M運(yùn)動(dòng)的位移為 【解析】 M和m組成的系統(tǒng)只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,沒有其他能量產(chǎn)生,因此系統(tǒng)機(jī)械能守恒,而系統(tǒng)在水平方向所受合外力為零,動(dòng)量在水平方向守恒,豎直方向上動(dòng)量不守恒,因此系統(tǒng)總的動(dòng)量不守恒,A錯(cuò),B對(duì);m從A到C的過程中對(duì)M有向左下方的壓力使之向左加速運(yùn)動(dòng),m從C到B的過程中對(duì)

10、M有向右下方的壓力使之向左減速運(yùn)動(dòng),C錯(cuò);M和m組成的系統(tǒng)滿足水平方向上動(dòng)量守恒,故有Mv1=mv2,兩邊都乘以時(shí)間有Mv1t=mv2t,即對(duì)應(yīng)位移滿足Mx1=mx2,而2R=x1+x2,聯(lián)立解得x1=,D錯(cuò). 【答案】 B 10.(多選)某人身系彈性繩自高空p點(diǎn)自由下落,圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長位置,c點(diǎn)是人所到達(dá)的最低點(diǎn),b點(diǎn)是人靜止懸吊時(shí)的平衡位置,不計(jì)空氣阻力,則下列說法中正確的是(  ) A.從p至c過程中重力的沖量大于彈性繩彈力的沖量 B.從p至c過程中重力所做功等于人克服彈力所做的功 C.從p至b過程中人的速度不斷增大 D.從a至c過程中加速度方向保持不變 【解析

11、】 人完成從p到c的過程中經(jīng)歷了自由下落、變加速、變減速三個(gè)運(yùn)動(dòng)過程.考慮全過程p至c,外力的總沖量等于重力的沖量和彈性繩的彈力沖量的矢量和,由動(dòng)量定理知人所受外力的總沖量等于人的動(dòng)量變化,人在p和c兩處,速度均為零即動(dòng)量都為零,因此動(dòng)量的變化為零,則有重力的沖量與彈性繩彈力的沖量大小相等,方向相反,總沖量為零,選項(xiàng)A錯(cuò);同樣人在p和c兩處,動(dòng)能均為零,動(dòng)能的變化為零,由動(dòng)能定理知,重力所做的功等于人克服彈力所做的功,選項(xiàng)B正確;人由p到b的過程,前一過程(p~a)自由落體,后一過程(a~b)由于彈性繩伸長,彈力F增加,重力G不變,人所受合力G—F不斷減小,方向向下,人做的是加速度在減小的加速

12、運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;由于b是人靜止懸吊時(shí)的平衡位置,當(dāng)人由b運(yùn)動(dòng)至c的過程,彈力大于重力,合力方向向上,加速度方向向上,因此選項(xiàng)D錯(cuò). 【答案】 BC 二、非選擇題 11. (2020·新課標(biāo)全國Ⅰ)如圖所示,在足夠長的光滑水平面上,物體A、B、C位于同一直線上,A位于B、C之間.A的質(zhì)量為m,B、C的質(zhì)量都為M,三者均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)使A以某一速度向右運(yùn)動(dòng),求m和M之間應(yīng)滿足什么條件,才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞.設(shè)物體間的碰撞都是彈性的. 【解析】 A向右運(yùn)動(dòng)與C發(fā)生第一次碰撞,碰撞過程中,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒.設(shè)速度方向向右為正,開始時(shí)A的速度為v0,第一次碰撞后C

13、的速度為vC1,A的速度為vA1,由動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律得 mv0=mvA1+MvC1① mv=mv+Mv② 聯(lián)立①②式得 vA1=v0③ vC1=v0④ 如果m>M,第一次碰撞后,A與C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能與B發(fā)生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右運(yùn)動(dòng),A不可能與B發(fā)生碰撞;所以只需考慮m

14、0⑦ 解得m≥(-2)M⑧ 另一解m≤-(+2)M舍去. 所以,m和M應(yīng)滿足的條件為 (-2)M≤m

15、=v=27 m/s 【答案】 27 m/s 13. (2020·山東卷)如圖所示,三個(gè)質(zhì)量相同的滑塊A、B、C,間隔相等地靜置于同一水平直軌道上.現(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0,一段時(shí)間后A與B發(fā)生碰撞,碰后A、B分別以v0、v0的速度向右運(yùn)動(dòng),B再與C發(fā)生碰撞,碰后B、C粘在一起向右運(yùn)動(dòng).滑塊A、B與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為同一恒定值.兩次碰撞時(shí)間均極短.求B、C碰后瞬間共同速度的大小. 【解析】 設(shè)滑塊質(zhì)量為m,A與B碰撞前A的速度為vA,由題意知,碰后A的速度vA′=v0 B的速度vB=v0 由動(dòng)量守恒定律得mvA=mvA′+mvB① 設(shè)碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA,由功

16、能關(guān)系得 WA=mv-mv② 設(shè)B與C碰撞前B的速度為vB′,B克服軌道阻力所做的功為WB,由功能關(guān)系得WB=mv-mvB′2③ 據(jù)題意可知WA=WB④ 設(shè)B、C碰后瞬間共同速度的大小為v,由動(dòng)量守恒定律得 mvB′=2mv⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式,代入數(shù)據(jù)得v=v0⑥ 【答案】 v0 14.如圖所示,木塊A的質(zhì)量mA=1 kg,足夠長的木板B的質(zhì)量mB=4 kg,質(zhì)量為mC=2 kg的木塊C置于木板B上,水平面光滑,B、C之間有摩擦.現(xiàn)使A以v0=10 m/s的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng),與B碰撞后將以vA′=4 m/s速度彈回.求: (1)B運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度. (2)C運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度. 【解析】 (1)碰后瞬間B速度最大,由動(dòng)量守恒定律得 mAv0=mA(-vA′)+mBvB 所以vB== m/s=3.5 m/s. (2)B、C以共同速度運(yùn)動(dòng)時(shí),C速度最大,由動(dòng)量守恒定律得 mBvB=(mB+mC)vC 所以vC== m/s= m/s. 【答案】 (1)3.5 m/s (2) m/s

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