2021年高考物理专题复习：动量守恒定律

2021年高考物理专题复习：动■守恒定律一、单选题1.下列说法中正确的是（ ）A.动量守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域B.汽车的速度越大，刹车位移越大，说明汽车的速度大时，惯性大C.国际单位制中，伏特是七个基本单位之一D.匀速圆周运动是匀变速曲线运动.如图所示，小车与木箱静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上向右用力迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法正确的是（ ）A.男孩和木箱组成的系统动量守恒B.小车与木箱组成的系统动量守恒C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同.光滑水平面上放置一表面光滑的半球体，小球从半球体的最高点由静止开始下滑,在小球滑落至水平面的过程中（ ）B.小球一直沿半球体表面下滑B.小球一直沿半球体表面下滑C.小球和半球体组成的系统水平方向动量守恒D.小球在水平方向的速度一直增大.如图所示,A、B两物体质量之比小a"b=3：2,原来静止在平板车C上,A、B|uj有一根被压缩的弹簧，地面光滑。当弹簧突然被释放后，以卜.系统动量不守恒的是（ ）A.若A、B与C上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统B.若A、B与C上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统.如图所示，曲面体P静止于光滑水平面上，物块Q自P的上端静止释放。Q与P的接触面光滑，Q在P上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）P和Q之间相互作用力做功之和为零P和Q构成的系统机械能守恒、动量守恒P和Q构成的系统机械能不守恒、动量守恒6.如图，一轻弹簧左端固定在长木块M的左端，右端与小物块〃?连接，且〃八M及M与地面间接触光滑。开始时，〃，和M均静止，现同时对小、M施加等大反向的水平恒力H和A,从两物体开始运动以后的整个运动过程中，对〃人M和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是（）_2 —— —Ma.由于b、a等大反向，故系统机械能守恒A、A分别对相、M做正功，故系统动量不断增加A、A分别对相、M做正功，故系统机械能不断增加D.当弹簧弹力大小与B、F?大小相等时，相、M的动能最大.质量为小的篮球以水平速度大小y撞击竖直篮板后，以水平速度大小/被弹回，己知M<u,篮球与篮板撞击时间极短。下列说法正确的是（ ）A.撞击时篮球受到的冲量大小为机（/一□）.撞击时篮板受到的冲量为零C.撞击过程中篮球和篮板组成的系统动量不守恒

D.撞击过程中篮球和篮板组成的系统机械能守恒8.己知如图，光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B,带电量分别为-20与-2,现在使它们以相同的初动能瓦（对应的动量大小为Po）开始相向运动且刚好能发生接触，接触后两小球又各自反向运动，当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为巴和动量大小分别为0和心，有下列说法：①Ei=£>Eo,pi=p?>po②£;=氏=瓦，Pl=P2=P0③接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点④两球必将同时返回各自的出发点其中正确的是（ ）A.②® B.②③ C.①④ D.③④二、多选题.如图所示，滑块和小球的质量分别为M、加。滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点。由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为L开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静I匕现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，卜.列说法正确的是（ ）吟——：楝引对A.滑块和小球组成的系统动量守恒B.滑块和小球组成的系统水平方向动量守恒C.滑块的最大速率为扃誓D,滑块向右移动的位移为C.滑块的最大速率为扃誓D,滑块向右移动的位移为—^―LM+m.关于对动量定理和动量守恒定律的理解，下列说法正确的是（ ）A.一个物体动量发生变化，则它的动能也一定发生变化B.跳高运动员在跳高时，总是跳到沙坑里或海绵上，这样做是为了延长着地过程中的作用时间C.如果一个系统的动量守恒，则该系统的动能可能增加D.如果一个系统的动量守恒，则该系统的机械能也一定守恒.一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲、乙两人分别站在车的左、右端，当两人同时相向而行时，发现小车向左移，则（ ）A.若两人质量相等，必有%乙 B.若两人质量相等，必有％乙C.若两人速率相等，必有机甲＞加乙 D.若两人速率相等，必有〃刖＜机乙.如图所示，在倾角为30。的光滑斜面上固定一个与斜面垂直的挡板，两质量均为〃7的物体A、B用轻质弹簧连接在一起，静止在斜面上，用外力尸将物体B缓慢地压缩至。点。撤去尸后，物体上滑的最远位置为。，此时物体A恰好要离开挡板。已知弹簧弹性势能Ep=*,其中k为弹簧劲度系数，X为形变量,重力加速度为g,则（ ）A.撤去尸后，物体A、B和弹簧组成的系统动量守恒B.撤去尸后，物体A、B和弹簧组成的系统机械能守恒C.弹簧最大形变量为粤2kD.外力尸对物体B做功为型互4k三、填空题.一个皮球从2m高处落下，与地面相碰后反弹跳起0.5m,则此过程中皮球通过的路程为m,位移为m,该球经过与地面多次碰撞后，最终停在地面上，则在整个运动过程中，皮球的位移是 m..质量为〃?=3kg的物体在离地面高度为Zi=20m处,正以水平速度v=20m/s运动时，突然炸裂成两块，其中一块质量为机i=lkg.仍沿原运动方向以vi=40m"s的速度飞行，炸裂后的另一块的速度大小为m/s.两块落到水平地面上的距离为m（小计空气阻力,g取1Oiws2）..如图所示，质量为0.5kg的小球在距离车底面高20m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4kg,设小球落在车底前瞬间速度大小是25m/s,则当小球与小车相对静止时，小车的速度大小为nVs»方向向o（取g=10iWs,）.一个质量为50kg的人，站立在静止于平静水面上的质量为400kg船上，现船上人以相对■水面2n於的水平速度跳向岸，不计水的阻力。则船以iWs的速度后退，若该人竖直向上跳起，则人船系统动量不守恒的原因是：.在光滑的水平面上，质量为2kg的平板小车以速度3m/s作匀速直线运动.质量为1kg的物体竖直掉在车上（不反弹）.由于物体和车之间的摩擦，经时间0.5s后它们以共同的速度前进，在这个过程中，小车所受摩擦力的大小为N..如图所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B,盒的质量是滑块的2倍,滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为内若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为：滑块相对于盒运动的路程为.A〃〃/〃〃/〃/〃〃〃/〃/〃A〃〃/〃〃/〃/〃〃〃/〃/〃四、实验题.如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）在不放小球〃力时，小球从斜槽某处由静止开始滚下川山的落点在图中的点，把小球叱放在斜槽末端边缘处，小球〃”从斜槽相同位置处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球”的落点在图中的点。（2）用天平测量两个小球的质量如、m2,实验中分别找到如碰前和血、阳2相碰后平均落地点的位置，测量平抛水平射程而、丽■、丽。①则动量守恒的表达式可表示为（用测量的量表示）。②若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有A•51•而,+〃“两’二〃?？•丽？B•阳1.而小.两心•市广c.ON-OM=OPD・0N+0M=2QP五、解答题.如图所示，轻质细绳下端吊着质量1.8kg的沙袋，一质量〃?=0.2kg的玩具子弹以心（未知）的速度水平射入沙袋并留在沙袋里，沙袋（沙子不流出）和玩具子弹一起摆动上升到最高点时，与竖直方向的夹角为8=60。。己知细绳长度L= =10m/s2,沙袋大小不计。求：（1）玩具子弹的初速度%;（2）子弹射入沙袋的过程中子弹和沙袋产生的热量0o.如图所示，粗糙水平桌面P。长为L=lm,桌面距地面高度H=0.2m,P点正上方一细绳悬挂质量为加的小球A,A在距桌面高度/?=0・8m处自由释放，与静止在桌面左端质量为〃?的小物块B发生对心碰撞，碰后瞬间小球A的速率为碰前瞬间的J,方向仍4向右，已知小物块B与水平桌面P0间的动摩擦因数4=0.4,取重力加速度g=10ni§。(1)求碰前瞬间小球A的速率和碰后瞬间小物块B的速率：(2)求小物块B的落地点与O点的水平距离。.如图所示为某工厂检测产品质量的模型图，质量〃?=3kg的合格产品(可视为质点)在离A点竖直距离为〃=2m的地方由静止释放,产品沿A点切线方向进入质量为M=5kg、半径为R=1.2m的半圆凹槽(边界厚度可忽略，槽内壁和下表面光滑)，凹槽紧靠左边固定竖桩N。产品从C点飞出，并无机械能损失水平飞入平台Ef,产品与平台之间的动摩擦因数为0.45,最终停在尸点，不合格产品不能到F点，求：(1)在B点凹槽轨道对产品的弹力大小：(2)C、E两点竖直距离;(3)平台EF的长度。参考答案A【详解】A.动量守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域，只要满足动量守恒条件即可,A正确：B.惯性大小只和质量有关，与速度大小无关，B错误；C.国际单位制中，伏特是导出单位，不是基本单位，C错误；D.匀速圆周运动由于加速度方向始终指向圆心，时刻在变，故匀速圆周运动属于非匀变速曲线运动，D错误。故选AoC【详解】A.在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中，男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误；B.小车与木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故B错误：C.男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故C正确：D.木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒，木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，故D错误。故选C。C【详解】A.小球下滑过程向右运动，半球体向左运动，半球体对小球做负功，小球机械能将减少，故A错误；B.小球下滑过程向右运动，半球体向左运动，两者最终脱离失去接触，所以小球不会一直沿半球体下滑，故B错误；C.将小球和半球体看做整体，水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒，故C正确；D.当小球与半球体不再接触时，小球将做类斜抛运动，水平方向不受力，水平方向速度不变，故D错误。故选C。A【详解】A.如果A、B与C上表面间的动摩擦因数相同，弹簧被释放后，A、B分别相对C向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力/A向右,Fb向左，由于小在B=3:2,所以Fa：Fb=3:2,则A、B组成的系统所受的外力不为零，其动量不守恒，A符合题意；BD.因为地面光滑，对A、B、C组成的系统合外力等于零，A、B、C组成的系统动量守恒，BD不符合题意；C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统合外力等于零，A、B组成的系统动量守恒，C不符合题意：故选AoB【详解】A.P对"Q有弹力的作用，并且在力的方向上有位移，在运动中，P会向左移动，P对Q的弹力方向垂直于接触面上，与Q前后移动连线的位移夹角大于90。，所以P对Q做功不为0,故A错误；B.因为PQ之间的力属于系统内力，并且等人反向，两者在力的方向上发生的位移相等，所以做功之和为0,故B正确；CD.因为系统只有系统内力和重力的作用，所以该P、Q组成的系统机械能守恒，系统水平方向上不受外力的作用，水平方向上动量守恒，但是在竖直方向上Q有加速度，即竖直方向上不守恒，故CD错误；故选D【详解】ABC.由于人、&等大反向，系统所受合外力为零，所以系统动量守恒，系统机械能先增加后减小，ABC错误；D.当弹簧弹力大小与吊、B大小相等时，相、M加速终止，机、M速度最大，以后开始减速，D正确。故选D。C【详解】A.撞击时篮球受到的冲量等于其动量的变化，即I=mv- +v)选项A错误；B.碰撞时，篮球与篮板相互作用，相互作用力等大反向，作用时间相等，则篮板受到的冲量大小不为零，选项B错误：C.撞击时间极短，重力的冲量忽略不计，撞击前后篮板均保持静止，篮球速度反向，所以篮球和篮板组成的系统动量不守恒，选项C正确；D.由于系统机械能有损失，不守恒，选项D错误。故选C。C【详解】由动量观点看•，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点，且两球末动量大小和末动能一定相等；从能量观点看，两球接触后的电荷量都变为-L5。，在相同距离上的库仑斥力增大，返回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功，由机械能定理，系统机械能必然增大，即末动能增大，末动量也变大。故①正确，②错误；由牛顿定律的观点看，两球的加速度大小始终相同，相同时间内的位移大小一定相同,必然在连线中点相遇，又同时返回出发点。故③错误，④正确；故选C。BCD【详解】A.小球下落过程中，小球竖直方向有分加速度，系统的合外力不为零，因此系统动量不守恒，故A错误；B.绳子上拉力属于内力，系统在水平方向不受外力作用，因此系统水平方向动量守恒，故B正确；C.当小球落到最低点时，只有水平方向速度，此时小球和滑块的速度均达到最大，取水平向右为正方向，系统水平方向动量有MV-mv=O系统机械能守恒有mgL=gmv2+gMV2解得，滑块的最大速率为V=I2〃『gL故c正确；D.设滑块向右移动的位移为大，根据水平动量守恒得xL-x八M——m =0tt解得tnr

x= LM+in故D正确.故选BCD-BC【详解】A.动量是矢量，其方向的改变就意味着动量的改变，比如做匀速圆周运动的物体，动量时刻在变化，但动能不变，故A错误；B.跳高运动员在落地的过程中，动量变化一定。由动量定理可知，运动员受到的冲量/一定；跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或跳到海绵垫上可以延长着地过程的作用时间3由/=a可知，延长时间厂可以减小运动员所受到的平均冲力凡对运动员起到保护作用，故B正确：C.系统所受合外力为零系统动量守恒，如爆炸过程，系统动量守恒，但系统动能增加，故C正确；D.系统所受合外力为零系统动量守恒，只有重力或只有弹力做功系统机械能守恒，一个系统动量守恒机械能不一定守恒，如爆炸过程，系统动量守恒，但系统机械能增加，故D错误。故选BCo11.AC【详解】甲、乙两人和小车组成的系统动量守恒，且总动量为零，甲动量方向向右，小车动量方向向左，说明

同=lp/+l〃乍I团中叫>风,‘乙AB.若加甲=加乙,则乙,A正确，B错误；CD.若%=N，则叫>%,C正确，D错误。故选ACo12.BC【详解】A.撤去产后，物体A、B和弹簧组成的系统受到的外力矢量和不是零，所以物体A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，故A错误；B.撤去尸后，物体A、B和弹簧组成的系统只有重力和系统内弹簧的弹力做功，所以物体A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，故B正确；C.物体B上滑的最远位置为O,此时物体A恰好要离开挡板，弹簧弹力%=沙讥30°=｝晚kx--mg=ma此时物体B的加速度大小a=g,根据对称性，物体B在C点时的加速度大小kx--mg=ma解得3〃7gA 2k故C正确；D.根据功能关系有外力尸对物体B做功为2k故D错误。故选BCo

13.2.5；1.513.2.5；1.5；2；【解析】解：皮球从2m高的地方落下，碰撞又反弹起0.5m,通过的路程s=2m+0.5m=2.5m；经过一系列碰撞后，最终停在地面上，在整个运动过程中皮球的位移是2m,方向竖直向下.故答案为2.5；2.【点评】解决本题的关键知道路程和位移的区别，知道路程是标量，位移是矢量.10 60【详解】试题分析：物体爆炸前后，由动量守恒定律可知：rnv=〃7M+〃八也代入数据可得：v2=lOnVs方向不变.由a=一gr可知两块物体的下落时间"呼符=2s所以两块物体落地点间的距离为As=(丹-v2)t=60m5水平向右【详解】山⑵小球抛出后做平抛运动，初速度为U。，则根据动能定理得：.1,1.mgh=—imr--mv^解得：v0=15m/s小球和车作用过程中，水平方向动量守恒，选向右为正方向，则有:一〃7%+MV=(M+in)V解得:

M=5ni/s方向水平向右。0.25 在该过程中人船系统所受合外力不为零【详解】[1]由于不计水的阻力，人和船组成的系统水平方向动量守恒，以人前进方向为正，所以有mv-MV=0解得V=0.2511VS⑵若人向上跳起，人船系统在竖直方向上合外力不为零，故其动量不守恒。17.4N【解析】【详解】车与物体组成的系统水平方向动量守恒，设车初速度的方向为正，则：加乍1，乍=。〃乍+加物代入数据得：u=2m/s,两物体间的摩擦力大小相同，车的质量为物体质量的2倍，由牛顿第二定律：F=ma,解得两物体的加速度是1：2的关系，即车的加速度为。，物体的加速度为2心经时间0.5s后它们以共同的速度前进，由速度时间表达式：u=i，o-a/=2”，代入数据解得：a=2m/s,所以小车所受的摩擦力大小：/=/〃车0=2x2=4NoV-34gV-34g18.—3【详解】设滑块的质量是〃7,碰后速度为上1,物体与盒子组成的系统合外力为0,设向左为正方向，由动量守恒：〃八』（机+2m）I』解得：口共二（，根据能量守恒可得:4〃7gs=-mv2 + ,解得：S=——2 2 34gPMwrOP OM+^-ON BC【详解】小球皿从斜槽某处由静止开始滚下,〃，的落点在图中的P点，小球〃“和小球再相撞后，小球3的速度增大，小球项的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后皿球的落地点是M点，牝球的落地点是N点。(2)①[3]若两球相碰前后的动量守恒，则/7/1V0=/WiV1+W2V2又OP=voGOM=V1^ON=v2t代入得〃“而二阳1丽'+如丽。®[4]AB.若为弹性碰撞同时满足机械能守恒，则解得加1.0P2=〃?1・0M2+〃力