2020-2021物理选择性第一册课时分层作业 1.3 动量守恒定律含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年物理新教材人教版选择性必修第一册课时分层作业1.3动量守恒定律含解析课时分层作业（三)动量守恒定律(建议用时：25分钟)考点一动量守恒条件的判断1．（多选）下列四幅图所反映的物理过程中,动量守恒的是()AC[A图中子弹和木块组成的系统在水平方向上不受外力，竖直方向所受合力为零,该系统动量守恒；B图中在弹簧恢复原长的过程中,系统在水平方向上始终受墙的作用力，系统动量不守恒；C图中木球与铁球组成的系统所受合力为零，系统动量守恒；D图中木块下滑过程中,斜面体始终受到挡板的作用力，系统动量不守恒．］2．如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，一质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一质量也为m的小物块从槽上高h处开始下滑，下列说法正确的是()A．在下滑过程中，物块和槽组成的系统机械能守恒B．在下滑过程中，物块和槽组成的系统动量守恒C．在压缩弹簧的过程中，物块和弹簧组成的系统动量守恒D．被弹簧反弹后，物块能回到槽上高h处A［对物块和槽组成的系统，在下滑过程中没有机械能损失，系统的机械能守恒，A正确；在下滑的过程中，物块在竖直方向有加速度，物块和槽组成的系统所受合外力不为零，不符合动量守恒的条件，故系统的动量不守恒，但系统在水平方向上动量守恒，B错误；在压缩弹簧的过程中，对于物块和弹簧组成的系统,由于挡板对弹簧有向左的弹力，所以系统受到的合外力不为零，则系统动量不守恒，C错误；因为物块与槽在水平方向上动量守恒，且两者质量相等,根据动量守恒定律知物块离开槽时物块与槽的速度大小相等、方向相反，物块被弹簧反弹后,与槽的速度相同,即两者做速度相同的匀速直线运动，所以物块不会再滑上弧形槽，D错误．］考点二动量守恒定律的运用3．如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块．木箱和小木块都具有一定的质量．现使木箱获得一个向右的初速度v0，则（)A．小木块和木箱最终都将静止B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动C．小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动D．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动B[最终,木箱和小木块都具有向右的动量，并且相互作用的过程中总动量守恒，选项A、D错误；由于小木块与底板间存在摩擦，小木块最终将相对木箱静止，选项B正确,选项C错误．］4．光滑水平桌面上有P、Q两个物块，Q的质量是P的n倍．将一轻弹簧置于P、Q之间，用外力缓慢压P、Q.撤去外力后，P、Q开始运动，P和Q的动量大小的比值为(）A．n2 B．nC.eq\f(1,n) D．1D［撤去外力后，系统所受外力之和为0，所以总动量守恒,设P的动量方向为正方向，则有pP－pQ＝0,故pP＝pQ，因此P和Q的动量大小的比值为1,选项D正确．]5．如图所示,质量为m＝0.5kg的小球在距离车底部一定高度处以初速度v0＝15m/s向左平抛，落在以v＝7。5m/s的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的小车中，小车足够长，质量为M＝4kg，g取10m/s2，则当小球与小车相对静止时，小车的速度大小是（)A．4m/s B．5m/sC．8.5m/s D．9.5m/sB［小球和小车在水平方向上动量守恒，取向右为正方向，有Mv－mv0＝（M＋m)v′，解得v′＝5m/s.］6．如图甲所示,质量为M的薄长木板静止在光滑的水平面上，t＝0时一质量为m的滑块以水平初速度v0从长木板的左端冲上木板并最终从右端滑下．已知滑块和长木板在运动过程中的v。t图像如图乙所示，则木板与滑块的质量之比M∶m为（)甲乙A．1∶2 B．2∶1C．1∶3 D．3∶1B［取滑块的初速度方向为正方向,对滑块和木板组成的系统，根据动量守恒定律有mv0＝mv1＋Mv2，由题图乙知v0＝40m/s，v1＝20m/s,v2＝10m/s，代入数据解得M∶m＝2∶1,故B正确．]考点三动量守恒和机械能守恒的综合应用7．如图所示，木块A、B的质量均为2kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直挡板上，当A以4m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能大小为（）A．4J B．8JC．16J D．32JB[A、B在碰撞过程中动量守恒，碰后粘在一起共同压缩弹簧的过程中机械能守恒．由碰撞过程中动量守恒得mAvA＝(mA＋mB)v,代入数据解得v＝eq\f(mAvA，mA＋mB）＝2m/s，所以碰后A、B及弹簧组成的系统的机械能为eq\f(1，2)（mA＋mB)v2＝8J，当弹簧被压缩至最短时，系统的动能为0，只有弹性势能,由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8J．]8．(多选)如图所示，质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足够长，与水平方向的夹角为θ。一个质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上以初速度v0开始运动，当小物块沿斜面向上运动到最高点时，速度大小为v,距地面的高度为h，则下列关系式中正确的是()A．mv0＝（m＋M)vB．mv0cosθ＝（m＋M)vC．mgh＝eq\f(1,2)m（v0sinθ）2D．mgh＋eq\f（1，2）（m＋M)v2＝eq\f（1，2)mveq\o\al（2,0）BD［小物块上升到最高点时，速度与楔形物体的速度相同，系统水平方向动量守恒，全过程机械能守恒．以向右为正方向，在小物块上升过程中,由水平方向系统动量守恒得mv0·cosθ＝(m＋M）v,选项A错误，B正确；由机械能守恒定律得mgh＋eq\f(1，2）（m＋M）v2＝eq\f(1,2）mveq\o\al(2，0），选项C错误,D正确．］9．如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环,滑环通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块（可视为质点)，绳长为L。将滑环固定时，给物块一个水平冲量,物块摆起后刚好碰到水平杆；若滑环不固定,仍给物块以同样的水平冲量，求物块摆起的最大高度．[解析］滑环固定时，根据机械能守恒定律，有MgL＝eq\f（1，2）Mveq\o\al(2，0），解得v0＝eq\r（2gL）滑环不固定时，物块的初速度仍为v0,在物块摆起至最大高度h时，它们的速度都为v，在此过程中物块和滑环组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒,则:Mv0＝(m＋M）veq\f(1,2）Mveq\o\al(2,0）＝eq\f（1,2）(m＋M）v2＋Mgh由以上各式，可得h＝eq\f（m，m＋M）L.[答案］eq\f（m,m＋M）L（建议用时：15分钟）10．（多选)如图所示，小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球拉开到一定的角度，然后同时放开小球和小车，那么在以后的过程中（)A．小球向左摆动时，小车也向左运动，且系统水平方向动量守恒B．小球向左摆动时，小车向右运动,且系统水平方向动量守恒C．小球向左摆到最高点,小球的速度为零而小车的速度不为零D．在任意时刻，小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反BD[以小球和小车组成的系统为研究对象，在水平方向上不受力的作用，所以系统在水平方向上动量守恒，由于初始状态小车与小球均静止，所以小球与小车在水平方向上的动量要么都为零,要么大小相等、方向相反,选项A、C错误，选项B、D正确．]11．(多选）如图所示，木块A静置于光滑的水平面上，其曲面部分MN光滑、水平部分NP粗糙,现有一物体B自M点由静止释放，设NP足够长，则以下叙述正确的是（）A．A、B最终以同一不为零的速度运动B．A、B最终速度均为零C．A物体先做加速运动，后做减速运动D．A物体先做加速运动，后做匀速运动BC[系统在水平方向不受外力,故系统在水平方向动量守恒，因系统初动量为零，A、B在任一时刻的水平方向动量之和也为零，因NP足够长，B最终与A速度相同,此速度为零,B选项正确，A物体由静止到运动、最终速度又为零，C选项正确．]12．将一个光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，如图所示，槽左侧有一个固定在水平面上的物块．现让一个小球自左侧槽口A点正上方由静止开始落下,从A点落入槽内，则下列说法正确的是（)A．小球在半圆槽内运动的过程中，机械能守恒B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽组成的系统动量守恒C．小球在半圆槽内由B点向C点运动的过程中，小球与半圆槽组成的系统动量守恒D．小球从C点离开半圆槽后，一定还会从C点落回半圆槽D［小球在半圆槽内运动，由B到C的过程中，除重力做功外,槽的支持力也对小球做功,小球机械能不守恒,由此可知,小球在半圆槽内运动的全过程中，小球的机械能不守恒，A错误；小球在槽内由A到B的过程中,左侧物块对槽有作用力，小球与槽组成的系统动量不守恒，由B到C的过程中，小球有向心加速度，竖直方向的合力不为零,系统的动量也不守恒，B、C错误；小球离开C点以后,既有竖直向上的分速度,又有水平分速度，小球做斜上抛运动，水平方向做匀速直线运动，水平分速度与半圆槽的速度相同，所以小球一定还会从C点落回半圆槽,D正确．］13．如图所示，甲车质量m1＝20kg，车上有质量M＝50kg的人，甲车（连同车上的人）以v＝3m/s的速度向右滑行,此时质量m2＝50kg的乙车正以v0＝1。8m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时,人从甲车跳到乙车上,求人跳出甲车的水平速度(相对地面）应当在什么范围以内才能避免两车相撞?不计地面和小车的摩擦,且乙车足够长．[解析］人跳到乙车上后，如果两车同向,甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象由水平方向动量守恒得：（m1＋M