2020-2021高中物理3-5配套作业：第16章 第3节 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学年高中物理人教版选修3-5配套作业：第16章第3节动量守恒定律含解析第十六章第三节请同学们认真完成[练案2］基础夯实一、选择题(单选题)1．如图所示，两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动,互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是（C)A．互推后两同学总动量增加B．互推后两同学动量相等C．分离时质量大的同学的速度小一些D．互推过程中机械能守恒解析:两位同学组成的系统，所受外力之和为零，动量守恒,则m1v1＝m2v2,p1与p2大小相等,方向相反,A、B不正确;若m1＞m2，则v1＜v2，C正确；互推过程中两同学的动能增大，机械能增加，D不正确。2．如图所示,光滑圆槽质量为M,静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为(A）A．0 B．向左C．向右 D．不能确定解析：把小球m和物体M作为一个系统,因水平面光滑,故系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒。3．(2020·全国百所名校模拟统考一）如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一个光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，让一个物块从槽上高h处由静止开始下滑。下列说法正确的是（D）A．物块沿槽下滑的过程中,物块的机械能守恒B．物块沿槽下滑的过程中，物块与槽组成的系统动量守恒C．从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，弹簧对物块的冲量等于零D．物块第一次被反弹后一定不能再次回到槽上高h处解析:物块沿槽下滑过程中，物块与弧形槽组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，故AB错误;从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，物块受到的冲量等于物块动量的变化，物体的动量变化量不为零，故物体受到的冲量不为零，C错误；物块反弹后追上弧形槽，上升到最高点时，物块和弧形槽具有相同的速度，全过程系统机械能守恒，故物块不能回到槽上高h处，D正确.4．如图所示，半径分别为R和r（R＞r）的甲、乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住，同时释放两小球,a、b球恰好能通过各自的圆轨道的最高点。则两小球的质量之比为（B)A．eq\f(r,R） B．eq\r（，\f(r，R)）C．eq\f(R，r) D．eq\r(，\f（R,r)）解析:由动量守恒得：mava＝mbvb又va＝eq\r（，gR），vb＝eq\r（，gr)所以eq\f（ma，mb）＝eq\r(,\f(r,R)），故选B。5．如图所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视作质点且质量相等。Q与轻质弹簧相连。设Q静止，P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞。在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于（B)A．P的初动能 B．P的初动能的eq\f(1,2)C．P的初动能的eq\f（1,3) D．P的初动能的eq\f(1，4）解析:当P与Q有共同速度时，弹簧具有最大弹性势能，由动量守恒得：mv0＝2mv由能量守恒得：eq\f(1,2）mveq\o\al（2，0)＝Ep＋eq\f（1，2）2mv2解得Ep＝eq\f（1,4)mveq\o\al(2,0），故选项B正确.二、非选择题6．某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是140kg,原来的速度是0。5m/s,该同学上船后又跑了几步,最终停在船上。此时小船的速度大小为__0。25__m/s，此过程该同学动量的变化大小为__105__kg·m/s。解析:由动量守恒mv1－Mv2＝（M＋m）v得v＝0.25m/sΔp＝mv1－mv＝105kg·m/s7．(2020·江苏省宿迁市高二下学期期末)冬奥会短道速滑接力比赛中，在光滑的冰面上甲运动员静止，以10m/s运动的乙运动员从后去推甲运动员，甲运动员以6m/s向前滑行,已知甲、乙运动员相互作用时间为1s，甲运动员质量m1＝70kg、乙运动员质量m2＝60kg，求：（1）乙运动员的速度大小;(2）甲、乙运动员间平均作用力的大小。答案:(1）3m/s(2）F＝420N解析：（1)甲乙运动员的动量守恒,由动量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2,得：v′2＝3m/s(2）甲运动员的动量变化：Δp＝m1v′1－m1v1①对甲运动员利用动量定理：Δp＝Ft②由①②式可得:F＝420N能力提升一、选择题（1～2题为单选题，3题为多选题）1．(2020·云南省腾冲市第八中学高二下学期期中）如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连,弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动，木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为（A）A．eq\f(Mmv0，M＋m） B．2Mv0C．eq\f（2Mmv0，M＋m） D．2mv0解析:由于子弹射入木块的时间极短，在瞬间动量守恒，根据动量守恒定律得：mv0＝（M＋m）v,解得v＝eq\f（mv0，M＋m)，由机械能守恒知，木块回到原来位置的速度大小仍为v,根据动量定理，合外力的冲量I＝Mv＝eq\f(Mmv0，M＋m)，故A正确，BCD错误。2．（2020·陕西省西安远东一中高二检测)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，设小球在落到车底前瞬时速度是25m/s，g取10m/s2,则当小球与小车相对静止时，小车的速度是(B）A．4m/s B．5m/sC．8。5m/s D．eq\f（25，3）m/s解析：小球抛出后做平抛运动,根据动能定理得:mgh＝eq\f（1，2)mv2－eq\f(1，2)mveq\o\al（2,0）解得：v0＝15m/s小球和车作用过程中总动量不守恒，但水平方向动量守恒,则有：－mv0＋Mv＝(M＋m）v′解得：v′＝5m/s.B正确。3．（2020·武汉市新洲一中6月线上考)如图所示，三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列，质量均为M，静止在光滑水平面上。c车上有一静止的质量为m的小孩。现跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上。小孩跳离c车和b车时对地的水平速度均为v。小孩跳到a车上后相对a车保持静止,则（AD)A．a、b、c、小孩四者组成的系统水平方向动量守恒B．b、c两车运动速率相等C．b的速率为eq\f(m,M）vD．a的速率为eq\f（m，M＋m）v解析：a、b、c、小孩四者组成的系统,水平方向的外力之和为零，水平方向动量守恒，故A正确；对小孩跳离c车的过程，取向右为正方向,对小孩和c的系统，由水平方向动量守恒定律，有0＝mv＋Mvc,解得c车的速度为vc＝－eq\f(mv,M），负号表示方向向左；对小孩跳上b车再跳离b车的过程，由小孩和b的系统水平方向动量守恒,有mv＋0＝Mvb＋mv,解得b车最终的速度为vb＝0，故BC均错误。对小孩跳上a车的过程，由动量守恒定律,有mv＋0＝（M＋m)va,解得a车的最终速度为va＝eq\f(mv,M＋m),故D正确.二、非选择题4．(2020·江西省赣州市崇义中学高二检测)如图所示，木板A质量mA＝1kg，足够长的木板B质量mB＝4kg，质量为mC＝1kg的木块C置于木板B上,水平面光滑，B、C之间有摩擦,开始时B、C均静止,现使A以v0＝12m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s速度弹回.求：(1）B运动过程中的最大速度大小；(2)C运动过程中的最大速度大小。答案:（1)4m/s（2）3。2m/s解析：（1)A与B碰后瞬间,C的运动状态未变,B速度最大.由A、B系统动量守恒(取向右为正方向)有:mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB代入数据得：vB＝4m/s。(2）B与C相互作用使B减速、C加速，由于B板足够长，所以B和C能达到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系统动量守恒，有mBvB＋0＝（mB＋mC)vC代入数据得：vC＝3.2m/s5．如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m，长度为L的小车，小车左端有一质量也是m可视为质点的物块，车子的右端固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与车长相比可忽略)，物块与小车间动摩擦因数为μ，整个系统处于静止状态。现在给物块一个水平向右的初速度v0，物块刚好能与小车右壁的轻弹簧接触，此时弹簧锁定瞬间解除，当物块再回到左端时，与小车相对静止.求：(1)物块的初速度v0的大小；(2）弹簧的弹性势能Ep.答案：(1）2eq\r(，μgL）(2）μmgL解析：（1)设物块与轻弹簧刚好接触时的速度为v,由动量守恒定律得：mv0＝2mv由能量关系得：eq\f（1，2)mveq\o\al(2,0）－eq\f(1，2）(2m）v2＝μmgL解得：v0＝2eq\r(，μgL）（2)物块最终速度为v1，由动量守恒定律得：mv0＝2mv1由能量关系得：eq\f（1，2）mveq\o\al(2，0)＋Ep＝eq\f（1,2）(2m）veq\o\al（2，1)＋2μmgL解得：Ep＝μmgL6．(2020·湖北省应城一中高二下学期期中)一质量M＝6kg的木板B静止于光滑水平面上，物块A质量m＝6kg,停在B的左端，质量为m0＝1kg的小球用长为L＝0.8m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞后反弹,反弹所能达到的最大高度为h＝0.2m，物块与小球可视为质点，不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数μ＝0.1（g＝10m/s2)，求：(1）小球运动到最低点与A碰撞前瞬间小球的速度；(2)小球与A碰撞后瞬间物块A的速度；（3）为使A、B达到共同速度前A不滑离木板，木板B至少多长。答案：(1）4m/s（2）1m/s（3）0。25m解析：(1)小球下摆过程，由机械能守恒定律得：m0gL＝eq\f（1，2)m0veq\o\al（2,0），代入数据解得：v0＝4m/s（2）小球反弹过程机械能守恒有m0gh＝eq\f（1，2）m0veq\o\al（2,1)解得：v1＝2m/s小球与A碰撞过程系统动量守恒，以小球的初速度方向为正方向由动量守恒定律有：m0v0＝－m0v1＋mvA代入数据得v