2020版高中物理 16.3 动量守恒定律知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 16.3 动量守恒定律知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 16.3 动量守恒定律知能巩固提升 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.(2020·福州高二检测)关于系统动量守恒的条件，下列说法正确的是( )‎ A.只要系统内存在摩擦力，系统动量就不可能守恒 B.只要系统中有一个物体具有加速度，系统动量就不守恒 C.只要系统所受的合外力为零，系统动量就守恒 D.系统中所有物体的加速度为零时，系统的总动量不一定守恒 ‎2.把一支枪水平地固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，下列关于枪、子弹和车的说法中正确的是( )‎ A.枪和子弹组成的系统动量守恒 B.枪和车组成的系统动量守恒 C.若子弹和枪管之间的摩擦忽略不计，枪、车和子弹组成系统的动量才近似守恒 D.枪、子弹和车组成的系统动量守恒 ‎3.在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1 ‎500 kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3 ‎000 kg向北行驶的卡车，碰撞后两辆车接在一起，并向南滑行了一小段距离后停下，根据测速仪的测定，长途客车碰前以‎20 m/s的速率行驶，由此可判断卡车碰撞前的行驶速率( )‎ A.小于‎10 m/s B.大于‎20 m/s，小于‎30 m/s C.大于‎10 m/s，小于‎20 m/s D.大于‎30 m/s，小于‎40 m/s ‎4.汽车拉着拖车在平直公路上匀速行驶，突然拖车与汽车脱钩，而汽车的牵引力不变，各自受的阻力不变，则脱钩后，在拖车停止运动前( )‎ A.汽车和拖车的总动量保持不变 B.汽车和拖车的总动能保持不变 C.汽车和拖车的总动量增加 D.汽车和拖车的总动能减小 ‎5.(2020·汕头高二检测)如图所示，甲车的质量是‎2 kg，静止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一个质量为‎1 kg的小物体.乙车质量为‎4 kg，以‎5 m/s的速度向左运动，与甲车碰撞以后甲车获得‎8 m/s的速度，物体滑到乙车上.若乙车足够长，则物体的最终速度大小为多少?‎ ‎【课后巩固】‎ ‎6.(2020·福建高考)如图,质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止.若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为( )‎ ‎7.(2020·武汉高二检测)如图所示，一小车静止在光滑水平面上，甲、乙两人分别站在车的左、右两侧，整个系统原来静止，则当两人同时相向走动时( )‎ A.要使小车静止不动，甲、乙动量必须大小相等 B.要使小车向左运动，甲的速率必须比乙的大 C.要使小车向左运动，甲的动量必须比乙的大 D.要使小车向左运动，甲的动量必须比乙的小 ‎8.向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向，则( )‎ A.b的速度方向一定与原来速度方向相反 B.从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的大 C.a、b一定同时到达水平地面 D.在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的大小一定相等 ‎9.(2020·大庆高二检测)甲、乙两船静止在湖面上，总质量分别是m1、m2，两船相距x，甲船上的人通过绳子用力F拉乙船，若水对两船的阻力大小均为Ff，且Ff＜F，则在两船相向运动的过程中( )‎ A.甲船的动量守恒 B.乙船的动量守恒 C.甲、乙两船的总动量守恒 D.甲、乙两船的总动量不守恒 ‎10.如图所示，质量为‎0.5 kg的小球在离车底面高度‎20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以‎7.5 m/s的速度沿光滑的水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，小车的底面上涂有一层油泥，车与油泥的总质量为‎4 kg，设小球在落到车的底面前瞬间的速度是‎25 m/s，则小球与小车相对静止时，小车的速度是(g=‎ ‎10 m‎/s2)( )‎ A‎.5 m/s B‎.4 m/s C.‎8.5 m/s D.9.‎5 m/s ‎11.(2020·临沂高二检测)如图所示，光滑水平面上A、B两小车质量都是M，A车头站立一质量为m的人，两车在同一直线上相向运动，为避免两车相撞，人从A车跃到B车上，最终A车停止运动，B车获得反向速度v0，试求：‎ ‎(1)两小车和人组成的系统的初动量大小；‎ ‎(2)为避免两车相撞，且要求人跳跃速度尽量小，则人跳上B车后，A车的速度多大?‎ ‎12.(2020·新课标全国卷)如图，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体，现A以初速度v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离，已知C离开弹簧后的速度恰为v0，求弹簧释放的势能.‎ 答案解析 ‎1.【解析】选C.动量守恒的条件是系统不受外力或所受合外力为零，与系统内是否存在摩擦力无关，与系统中物体是否具有加速度无关，故A、B选项错误，C选项正确；所有物体加速度为零时，各物体速度恒定，动量恒定，总动量一定守恒，D选项错误.‎ ‎2.【解析】‎ 选D.枪发射子弹的过程中，它们的相互作用力是火药的爆炸力和子弹在枪管中运动时与枪管间的摩擦力，枪和车一起在水平地面上做变速运动，枪和车之间也有作用力.如果选取枪和子弹为系统，则车给枪的力为外力，选项A错.如果选取枪和车为系统，则子弹对枪的作用力为外力，选项B错.如果选车、枪和子弹为系统，爆炸力和子弹与枪管间的摩擦力均为内力，并不存在忽略的问题，系统在水平方向上不受外力，整体符合动量守恒的条件，故选项C错，D对.‎ ‎3.【解析】选A.两车碰撞过程中系统动量守恒，两车相撞后向南滑行，则系统动量方向向南，即p客＞p卡，1 500×20＞3 000×v，解得v＜‎10 m/s，故A正确.‎ ‎4.【解析】选A.汽车和拖车原来做匀速直线运动，合外力为零，拖车与汽车脱钩后，汽车的牵引力不变，各自受的阻力也没有发生变化，故拖车、汽车组成的系统合外力仍为零，动量守恒，A正确，C错误；分析物理过程可知，脱钩后，同样时间内汽车发生的位移要大于拖车减速发生的位移，合外力对汽车和拖车做正功，总动能变大，B、D错误；故选A.‎ ‎5.【解析】乙与甲碰撞动量守恒，则：‎ m乙v乙=m乙v乙′+m甲v甲′‎ 小物体m在乙上滑动至有共同速度v，对小物体与乙车由动量守恒定律得：‎ m乙v乙′=(m+m乙)v 代入数据解以上两式得：‎ v=‎0.8 m/s 答案:‎0.8 m/s ‎6.【解析】选C.以向右为正方向，据动量守恒定律有(M+m)v0=-mv+Mv′，解得 v′=v0+(v0+v)，故选C.‎ ‎7.【解析】选A、C.系统总动量为零，所以若使小车向左运动，甲和乙的总动量必须向右，即要求p甲＞p乙，故C正确，B、D错误.要使小车静止不动，甲、乙总动量应为零，即p甲=-p乙，即甲、乙动量大小相等，方向相反，故A正确.‎ ‎【变式备选】如图所示，A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2，它们原来静止在平板车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，地面光滑.当弹簧突然释放后，则有( )‎ ‎①A、B系统动量守恒 ②A、B、C系统动量守恒 ‎③小车向左运动 ④小车向右运动 A.①③ B.②④‎ C.①④ D.②③‎ ‎【解析】选D.A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，但A、B受到车上表面的摩擦力大小不同，故A、B组成的系统动量不守恒.但对A、B、C组成的系统而言，摩擦力为内力，故动量守恒，②正确；根据动摩擦因数相同，A受到的摩擦力大于B受到的摩擦力，而弹簧对A、B的弹力的大小是相等的，A受到的合力小于B受到的合力，作用时间相同，根据动量定理，B向右的动量大于A向左的动量，A与B的合动量向右，故小车的动量向左，小车向左运动，③正确.故选项D正确.‎ ‎8.【解析】选C、D.炮弹炸裂前后动量守恒，选定炮弹的速度方向为正方向，则mv0=mava+mbvb,显然vb＞0,vb＜0,vb=0都有可能;vb＞va,vb＜va,vb=va也都有可能，故A、B错.爆炸后，a、b都做平抛运动，a、b所处高度相同，落地时间相同，C正确.爆炸过程中，a、b之间的力为相互作用力，大小相等，故D正确，故选C、D.‎ ‎9.【解析】选C.甲船、人、绳子、乙船组成的系统所受的合力为零，总动量守恒，选项C正确，D错误；甲船和乙船各自所受合外力都不为零，动量不守恒，选项A、B错误.‎ ‎10.【解析】选A.由平抛运动规律可知，小球下落的时间t= =2 s，在竖直方向的速度vy=gt=‎20 m/s，水平方向的速度vx=m/s=‎15 m/s，取小车初速度的方向为正方向，由于小球和小车的相互作用满足水平方向上的动量守恒，则m车v0-m球vx=(m车+m球)v，解得v=‎5 m/s，故A正确.‎ ‎11.【解题指南】两车后来恰好不碰撞的条件是以相同速度同向运动.‎ ‎【解析】(1)由动量守恒定律可知，系统的初动量大小 p=(M+m)v0‎ ‎(2)为避免两车相撞，最终两车和人具有相同速度，设为v，由动量守恒定律得：‎ ‎(M+m)v0=(‎2M+m)v 解得：‎ 答案:(1)(M+m)v0 (2)‎ ‎12.【解析】设碰后A、B和C的共同速度大小为v，由动量守恒有，3mv=mv0①‎ 设C离开弹簧时，A、B的速度大小为v1，由动量守恒有，3mv=2mv1+mv0 ②‎ 设弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒，有 ‎(‎3m)v2＋Ep=(‎2m)v12＋mv02 ③‎ 由①②③式得弹簧所释放的势能为：‎ Ep=mv02‎ 答案:mv02‎ ‎【总结提升】处理动量守恒问题的思路和方法 ‎(1)不论哪种类型的题目，其依据的基本规律不外乎是动量守恒、能量守恒、动能定理或机械能守恒定律.要准确理解各规律的内涵和物理意义，明确各个规律对应的表达式及它们的区别和联系，了解常见的题型并熟练掌握应用这些知识解决问题的方法和技巧.‎ ‎(2)分析题目的关键就是准确分析对应过程，明确对应的初、末状态的动量，选取合适的公式列方程求解.‎ ‎(3)解题时最好根据题意画出对应的分析图，比如初、末状态的速度关系、位移关系、物理量相关符号的对应关系等，一一对应，避免相互混淆.‎ ‎(4)注意结合题意讨论求解的结果，以便得出最后的正确结论.‎