2021届高考物理人教版二轮复习 动量定理与动量守恒 作业四

2021届高考物理二轮复习动量定理与动量守恒专练（4）

1.在列车编组站里，一节动车车厢以1m/s的速度碰上另一节静止的拖车车厢，碰后两节车厢结

合在一起继续运动.已知两节车厢的质量均为201,则碰撞过程拖车车厢受到的冲量大小为（碰撞

过程时间很短，内力很大）（）

A.ION.sB.20N-SC.lxlO4NsD.2xl04Ns

2.如图所示，水平传送带沿顺时针方向以恒定速率均匀速转动，传送带的右侧上方固定一挡板。

在f=0时刻，将一滑块轻轻放在传送带的左端。当滑块运动到挡板所在的位置时，与挡板发

生碰撞，已知碰撞时间极短，不计碰撞过程中的能量损失。某同学画出了滑块从f=0时刻到

与挡板第二次碰撞前的V—图像，其中可能正确的是（）

固定挡板

3.43两球沿一直线发生正碰，如图所示的X—图象记录了两球碰撞前后的运动情况，图中

的a、b分别为碰撞前A、3两球的x—图线.碰撞后两球粘合在一起,c为碰撞后整体的x—图

线.若4球的质量外=2kg,则下列说法正确的是（）

A.B球的质量〃5=lkg

B.相碰时，2对A所施冲量大小为3N-s

C.碰撞过程中，A8两球组成的系统损失的动能为10J

D.48碰撞前总动量为-3kg.m/s

4.如图所示为一空间探测器的示意图，小鸟、与、鸟是四个喷气发动机，小月的连线与空间

一固定坐标系的x轴平行，巴、鸟的连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供

推力，但不会使探测器转动，开始时，探测器以恒定的速率%向x轴正方向平动，要使探测

器改为向x轴正向偏y轴负向60。的方向以原来的速率%平动，则可（）

A.先开动々适当时间，再开动舄B.先开动巴适当时间，再开动巴

C.先开动打适当时间，再开动巴D.先开动吕适当时间，再开动巴

5.如图所示，质量为用=100g的小球乙用长为/=0.6m的轻绳悬于。点，另一等大的质量为

见=300g的小球甲放在光滑的水平面上，小球甲、乙均可视为质点。现给小球甲一水平向右

的速度%=4m/s,经过一段时间两小球发生正碰，且碰后小球甲的速度变为w=2m/s,以后

小球乙在竖直面内做圆周运动，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（）

[0

A.碰后瞬间小球乙的速度大小为6m/s

B.小球甲和小球乙碰撞的过程中损失的机械能为0.6J

C.小球乙在最高点时轻绳的拉力大小为零

D.两小球碰后的瞬间轻绳的拉力大小为6N

6.如图所示，三个完全相同且质量均为m的正方体叠放在水平地面上;锁定后正方体2的4个斜

面均与水平方向成45。角.若不计一切摩擦，解除锁定后，正方体2下落过程中未发生转动,下列说

法正确的是（）

A.解除锁定前,正方体2对1的压力大小为日能g

B.正方体2与正方体1、3分离前的速度与正方体1的速度总是大小相等

C.正方体2落地前,1、2、3构成的系统机械能不守恒

D.正方体2落地前,1、2、3构成的系统动量守恒

7.如图所示，质量为机的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径/W长度为2R,

现将质量也为〃?的小球从距A点正上方为高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B

3

冲出，在空中能上升的最大高度为二%（不计空气阻力，小球可视为质点），则（）

4

A.小球和小车组成的系统动量守恒

B.小车向左运动的最大距离为

C.小球离开小车后做竖直上抛运动

13

D.小球第二次能上升的最大高度h满足

8.将两个体积相同的小球A、B（可视为质点）用等长的轻绳悬挂在天花板上同一点.如图所示,

使8球静止，拉起A球，放开后A与8碰撞，不计碰撞过程中的机械能损失，下列描述正确

的是（）

A.若A、8两球都是钢球，则碰撞后A球静止在最低点，8球向右运动

B.若A球是钢球，8球为塑料球，则碰撞后一起向右运动

C.若A球是塑料球，8球是钢球，则碰撞后4球向左运动，B球向右运动

D.若48两球都是塑料球，则碰撞后一起向右运动

9.在某次军演中，炮兵使用了炮口与水平方向的夹角，可调节的迫击炮，已知迫击炮的总质量

为M（不包括炮弹的质量），炮弹的质量为〃?，忽略迫击炮与水平面之间的摩擦力及炮管长

度。则下列说法正确的是（）

A.如果。=0。，炮弹离开炮口的速度为％时;炮身后退的速度为:叽

M-m

B.如果6=0°,炮弹离开炮口的速度为总时，炮身后退的速度为粤

C.如果6=0°,炮弹相对炮口的速度为%时，炮身后退的速度为」鹫

M-m

D.如果6=60°,炮弹离开炮口的速度为%时、炮身后退的速度为外

2M

10.如图所示，A、3两物体质量之比%：，%=3:2,原来静止在平板小车C上，43间有一

根被压缩的弹簧，地面光滑。弹簧突然释放后，下列说法正确的是（）

A.若48与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成系统的动量守恒

B.若48与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成系统的动量守恒

C.若43所受的摩擦力大小相等，A8组成系统的动量守恒

D.若48所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成系统的动量守恒

11.某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及测定平台上A点左侧与滑

块a之间的动摩擦因数的实验.在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，A点右侧为光

滑水平面，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g.采用的实验步骤如下：

A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；

B.用天平分别测出小滑块“（含挡光片）和小球b的质量，斗、叫:

C.在〃和〃间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上；

D.烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；

E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间Z；

F.滑块”最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出A、C之间的距离与；

G.小球6从平台边缘飞出后，落在水平地面的8点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度

及平台边缘垂线与B点之间的水平距离力;

H.改变弹簧压缩量，进行多次测量.

（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为mm；

（2）该实验要验证动量守恒定律，则只需验证a、力弹开后的动量大小相等，即。的动量大小

等于b的动量大小；（用上述实验所涉及物理量的字母表示）

（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该兴趣小组得到4C的距离与与去，的关系图象如

图丙所示，图象的斜率为左，则平台上A点左侧与滑块〃之间的动摩擦因数大小为.

（用上述实验数据字母表示）

12.飞船在远离星球的宇宙深处航行时，共他星体对飞船的万有引力作用很微弱，可忽略不计,

此时飞船将不受外力作用做匀速直线运动.设想有一质量为M的宇宙飞船，正以速度%在宇宙

中飞行.飞船可视为横截面积为S的圆柱体（如图所示）.某时刻飞船监测到前面有一片尘埃云.

已知尘埃云分布均匀，密度为小假设尘埃静止，与飞船发生的是弹性碰撞，且不考虑尘埃间的

相互作用.为了保证飞船能以速度％匀速穿过尘埃云，在刚进入尘埃云时，飞船立即开启内置

的离子加速器.已知该离子加速器是利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速（远远大于

飞船速度）粒子流，从而对飞船产生推力.若发射的是一价阳离子，每个阳离子的质量为，力

加速电压为U,元电荷为e.在向外发射高速粒子流的过程中飞船质量的变化可忽略.求单位时

间内射出的阳离子数.

答案以及解析

1.答案：c

解析：动车车厢和拖车车厢碰撞过程动量守恒，根据动量守恒定律有机%=2〃”,对拖车车厢，根

据动量定理有I=的,联立解得/=lxlO4N-s，选项C正确.

2.答案：A

解析：传送带沿顺时针方向匀速率转动，滑块轻放在传送带左端后，先向右做初速度为零的

匀加速直线运动，如果传送带足够长，滑块加速到与传送带的速度相同，即％,然后与传送

带一起匀速运动，与挡板碰撞后滑块以初速度-%向左做匀减速直线运动，当速度减为零后再

向右做初速度为零的匀加速直线运动，与挡板发生第二次碰撞时速度为%,滑块在传送带上

做变速运动时加速度大小相等，故A正确。

3.答案：C

4-10

解析：由XT图线的斜率等于速度可知，碰撞前A球的速度以=—5—m/s=-3m/s,B球的

4?-4

速度为力碰撞后A、B两球的速度相等，为V；=4=v=《一m/s=-lm/s,

4

对A、8组成的系统，根据动量守恒定律得也以+〃%%=（利A+%）丫，解得%=]kg,选项A

错误；对4,由动量定理得B对A所施冲量为/=网^-%以=4N-s,选项B错误；碰撞过

程中，A、8两球组成的系统损失的动能畋=；m/：+；〃％/-；（%+，％）5，代入数据解得

A£k=10J,选项C正确；A、3碰撞前总动量为。=吗以+外%n-5kg-m/s,选项D错误.

4.答案：A

解析：探测器原来沿着x轴正方向以速率%飞行，具有的动量为〃叫,方向沿x轴正方向。如

要通过操作小巴、P、、乙四个喷气发动机，利用反冲使得探测器仍以速率%沿着x轴正向偏y

轴负向60。的方向平动，即探测器动量的x分量由〃叫变为加%cos60°=gm%,而y分量由0

变为-机%sin60°=根据反冲规律可判定，为了使探测器运动转向，必须要开动x轴

正方向喷气的发动机耳一段时间，以使探测器动量的x分量由切%变为g，"%,必须要开动向

y轴正方向喷气的舄一段时间，以使探测器动量的y分量由0变为-亭W彩,选项A正确。

5.答案：A

解析：碰撞过程中，小球甲、乙组成的系统动量守恒，选取小球甲运动的方向为正方向，根

据动量守恒定律得町%=犯匕+外外，代入数据可得%=6m/s,A正确；两球碰撞过程中损失

的机械能为=代入数据解得AE=O,B错误；碰后小球乙由最低

点摆至最高点的过程中，小球乙的机械能守恒，设到最高点时的速度为匕，则由机械能守恒

定律得少%q=gg4+,%g.2/,在最高点进行受力分析得7+叱8=屿。，代入数据解得

T=1N,C错误；两小球碰后的瞬间7'-吗8=吗。，代入数据解得T'=7N,D错误。

6.答案：AB

解析:解除锁定前，对正方体2受力分析，由平衡条件可知2Ncos45°=加g,解得N=咫，由牛

顿第三定律可知,正方体2对1的压力大小为［zng，选项A正确;由几何关系可知,正方体2与

正方体1、3分离前下落的高度总等于正方体1向左移动的距离，可知正方体2落地前的速度与

正方体1的速度总是大小相等，选项B正确;正方体2落地前,1、2、3构成的系统由于只有2的

重力做功，则系统的机械能守恒，选项C错误;正方体2落地前』、2、3构成的系统水平方向所受

合外力为零,则水平方向动量守恒，但竖直方向所受合外力不为零,故系统的动量不守恒，选项D

错误.

7.答案：CD

解析：小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向上动量守恒，小

球与小车组成的系统在竖直方向所受合外力不为零，系统在竖直方向上动量不守恒，选项A

错误；当小球向右运动时，设任一时刻小球速度的水平分量大小为u,小车的速度大小为M,

根据系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，得mu+m(-M)=O,即丫=U，则小球在水平

方向的位移大小x与小车在水平方向的位移大小V相等，又x+x，=2R,解得小车向左运动

的最大距离x'=R,选项B错误；小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，系统水平方向动

量为零，小球离开小车时两者在水平方向速度相等，则小球离开小车时小球与小车水平方向

速度均为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，选项C正确；小球第一次在车中运动过程中，

31

由功能关系得“?(4-j4)=Q=叱”为，小球第二次在车中运动过程中，对应位置处速

度变小，小车对小球的弹力变小，小球克服摩擦做的功变少，即叱,设小球第二次

3113

能上升的最大高度为"，由功能关系得，咫勺％-0=口%<7咫％，解得3%<八（小选项

D正确.

8.答案：AC

解析：若48两球都是钢球，则两球质量相等，不计碰撞过程中的机械能损失，根据弹性碰

撞过程中动量守恒和机械能守恒，得碰撞后两球交换速度，所以碰撞后A球静止在最低点，B

球向右运动，选项A正确，同理可得选项D错误；若A球是钢球，B球为塑料球，则A球质

量大于8球，根据弹性碰撞过程中动量守恒和机械能守恒，得碰撞后两球速度方向相同，但A

球速度小于B球速度，选项B错误；若A球是塑料球，B球是钢球，则A球质量小于8球，

根据弹性碰撞过程中动量守恒和机械能守恒，得碰撞后A球速度向左，3球速度向右，选项C

正确.

9答案:BD

解析：如果。=0°,炮弹沿水平方向射出，对于炮身和炮弹组成的系统满足动量守恒定律，若

炮弹速度为%，〃%-知/=0,解得匕A错误，B正确；如果。=0°,炮弹相对炮口

的速度为%时，假设炮弹相对地面的速度大小为匕，炮身相对地面的速度大小为匕'，则

、'=%-%，由动量守恒定律得，=0，整理解得''=•??」，C错误；如果6=60°,

M-\-m

在炮弹射出瞬间对于炮身和炮弹组成的系统水平方向动量守恒，设炮身后退的速度为匕，则

cos6（）°-M%=0,解得匕=篝，D正确。

10.答案：BCD

解析：如果43与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后，A3分别相对小车向

左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力"向右，盘向左，由于心=3：2,所以E：4=3:2,

则A、8组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，选项A错误；对A、B、C组

成的系统，48与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力的合力为零，故该系统的动量守

恒，选项BD正确；若48所受摩擦力大小相等，则48组成的系统的外力之和为零，故

其动量守恒，选项C正确。

11.答案：（1）2.550

解析：（1）螺旋测微器的固定刻度读数为2.5