人教版2019选择性必修第一册高二物理同步练习1.3动量守恒定律(原卷版+解析)

第3节动量守恒定律动量守恒的条件1．如图所示，木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑的水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩。当撤去外力后，下列说法中不正确的是（）A．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统的动量守恒B．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统的动量不守恒C．a离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒D．a离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒2．如图所示，一轻质弹簧，上端悬挂于天花板，下端系一质量为的平板，静止在点，一质量为的均匀环套在弹簧外，与平板的距离为，如图所示，让环自由下落，撞击平板．已知碰后环与板以相同的速度向下运动，使弹簧伸长，则下列说法正确的是（

）A．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总机械能守恒B．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总动量守恒C．环撞击板后，板的新的平衡位置在点正下方D．碰撞后新平衡位置与下落高度无关3．如图所示，质量为、带有四分之一光滑圆弧槽的小车停放在光滑水平面上，一质量为的小球以水平速度从底端滑上小车，到达某一高度后，小球又返回底端。下列说法正确的是（）A．小车一直向左运动B．小球到达最高点时速度为零C．小球和小车组成的系统机械能守恒D．小球和小车组成的系统动量守恒动量守恒定律的应用4．如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度水平地滑至车的上表面，若车足够长，则（）A．木块的最终速度为B．由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒C．车上表面越粗糙，木块减少的动量越多D．改变车上表面的粗糙程度，小车获得的动量不变5．如图所示，光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药，一起以速度0.5m/s向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别0.1kg和0.2kg。某时刻炸药突然爆炸，分开后两球仍沿原直线运动，从爆炸开始计时经过3.0s，两球之间的距离为x=2.7m，则下列说法正确的是（）A．刚分离时，甲、乙两球的速度方向相同B．刚分离时，甲球的速度大小为0.6m/sC．刚分离时，乙球的速度大小为0.3m/sD．爆炸过程中释放的能量为0.027J6．在光滑的水平轨道上放置一门质量为m1的旧式炮车（不包含炮弹质量），炮弹的质量为m2，当炮车沿与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度为（）A． B．C． D．7．如图所示，所有接触面均光滑，质量为M的半圆弧槽静止地靠在竖直墙面处，A、B是槽的两个端点，C为槽的底部中点。现将质量为的小球自槽口A点由静止释放，下列说法中正确的是（）A．小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒B．小球从A到C运动过程中，小球重力做功的瞬时功率越来越大C．小球从C到B运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒D．小球从C到B运动过程中，小球和槽组成的系统机械能守恒，动量不守恒8．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地面间接触光滑，开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2，从两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于m、M和弹簧组成的系统，下列说法正确的是（）A．由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒B．当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M各自的动能最大C．由于F1、F2大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动D．由于F1、F2等大反向，故系统的动量始终为零9．一兴趣小组利用玩具小车进行实验。如图所示，在质量为M的小车中用细线挂一质量为m0的小球。小车和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止物体发生碰撞，碰撞时间极短。在此碰撞过程中，可能发生的情况是（）A．小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能守恒B．小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能不守恒C．小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能守恒D．小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能不守恒10．某战斗机以速度v0水平向东飞行时，将总质量为m0的导弹自由释放瞬间，导弹向西喷出质量为m、对地速率为v1的燃气，则喷气后导弹的速率为（）A． B．C． D．11．如图所示。光滑水平面上有A、B两辆小车。质量均为。现将小球C用长为的细线悬于轻质支架顶端，。开始时A车与C球以的速度冲向静止的B车，若两车正碰后粘在一起。不计空气阻力，重力加速度g取。则（）A．A车与B车碰撞瞬间，两车动量守恒，机械能也守恒B．小球能上升的最大高度为C．小球能上升的最大高度为D．从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统动量守恒12．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（

）A．5m/s B．4m/s C．8.5m/s D．9.5m/s13．（2021全国乙卷）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒14．（2020全国新课标Ⅲ卷）甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（）A．3J B．4J C．5J D．6J15．（2019江苏卷）质量为M的小孩站在质量为m的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽略滑板与地面间的摩擦．小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v，此时滑板的速度大小为（）A． B． C． D．16．（2018天津卷）质量为0.45kg的木块静止在光滑水平面上，一质量为0.05kg的子弹以200m/s的水平速度击中木块，并留在其中，整个木块沿子弹原方向运动，则木块最终速度的大小是__________m/s．若子弹在木块中运动时受到的平均阻力为4.5×103N，则子弹射入木块的深度为_______m．第3节动量守恒定律动量守恒的条件1．如图所示，木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑的水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩。当撤去外力后，下列说法中不正确的是（）A．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统的动量守恒B．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统的动量不守恒C．a离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒D．a离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒【答案】AD【详解】AB．当撤去外力后，a尚未离开墙之前，墙壁对a有作用力，a和b组成的系统动量不守恒，故A错误，B正确；CD．a离开墙壁后，a和b组成的系统所受外力之和为0，所以a和b组成的系统动量守恒，故C正确，D错误。故选AD。2．如图所示，一轻质弹簧，上端悬挂于天花板，下端系一质量为的平板，静止在点，一质量为的均匀环套在弹簧外，与平板的距离为，如图所示，让环自由下落，撞击平板．已知碰后环与板以相同的速度向下运动，使弹簧伸长，则下列说法正确的是（

）A．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总机械能守恒B．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总动量守恒C．环撞击板后，板的新的平衡位置在点正下方D．碰撞后新平衡位置与下落高度无关【答案】BCD【详解】A．由于碰后速度相同，为完全非弹性碰撞，机械不守恒，减小的机械能转化为内能，A错误；B．圆环与平板碰撞过程，若碰撞时间极短，内力远大于外力，外力可忽略不计，则系统总动量守恒，B正确；CD．碰撞前板的平衡位置满足kx=Mg碰撞后平衡时，有：即碰撞后新平衡位置在点正下方，且与下落高度无关，CD正确。故选BCD。3．如图所示，质量为、带有四分之一光滑圆弧槽的小车停放在光滑水平面上，一质量为的小球以水平速度从底端滑上小车，到达某一高度后，小球又返回底端。下列说法正确的是（）A．小车一直向左运动B．小球到达最高点时速度为零C．小球和小车组成的系统机械能守恒D．小球和小车组成的系统动量守恒【答案】AC【详解】A．小球对小车一直有斜向左下方的压力，使得小车一直向左运动，选项A正确；D．小球和小车组成的系统水平方向受合外力为零，则水平方向动量守恒，选项D错误；B．小球到达最高点时，小车和小球具有相同的水平速度，由水平方向动量守恒可得可知小球的速度不为零，选项B错误；C．小球和小车组成的系统只有重力做功，则系统的机械能守恒，选项C正确。故选AC。动量守恒定律的应用4．如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度水平地滑至车的上表面，若车足够长，则（）A．木块的最终速度为B．由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒C．车上表面越粗糙，木块减少的动量越多D．改变车上表面的粗糙程度，小车获得的动量不变【答案】D【详解】AB．以小车和木块组成的系统为研究对象，系统所受的合外力为零，因此系统动量守恒，由于摩擦力的作用，木块速度减小，小车速度增大，当木块速度减小到最小时，小车速度达到最大，最后木块和小车以共同的速度运动。以初速度方向为正方向，根据动量守恒定律有解得故A项、B项错误；CD．根据动量守恒定律，二者的末速度总是等于，所以木块动量的减小量和小车获得动量不变，故C项错误，D项正确。故选D。5．如图所示，光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药，一起以速度0.5m/s向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别0.1kg和0.2kg。某时刻炸药突然爆炸，分开后两球仍沿原直线运动，从爆炸开始计时经过3.0s，两球之间的距离为x=2.7m，则下列说法正确的是（）A．刚分离时，甲、乙两球的速度方向相同B．刚分离时，甲球的速度大小为0.6m/sC．刚分离时，乙球的速度大小为0.3m/sD．爆炸过程中释放的能量为0.027J【答案】D【详解】设甲乙两球的质量分别为m1、m2，刚分离时两球速度分别为v1、v2，以向右为正方向，则由动量守恒根据题意有带入数据可解得说明刚分离时两球速度方向相反，故ABC错误；D．爆炸过程中释放的能量将带入可得0.027J故D正确。故选D。6．在光滑的水平轨道上放置一门质量为m1的旧式炮车（不包含炮弹质量），炮弹的质量为m2，当炮车沿与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度为（）A． B．C． D．【答案】C【详解】炮弹离开炮口时，炮弹和炮车组成的系统在水平方向不受外力，则系统在水平方向动量守恒。设炮车后退的速度大小为v，则炮弹对地的水平速度大小为，取炮车后退的方向为正，对炮弹和炮车组成系统为研究，根据水平方向动量守恒有：解得故ABD错误，C正确；故选C。7．如图所示，所有接触面均光滑，质量为M的半圆弧槽静止地靠在竖直墙面处，A、B是槽的两个端点，C为槽的底部中点。现将质量为的小球自槽口A点由静止释放，下列说法中正确的是（）A．小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒B．小球从A到C运动过程中，小球重力做功的瞬时功率越来越大C．小球从C到B运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒D．小球从C到B运动过程中，小球和槽组成的系统机械能守恒，动量不守恒【答案】D【详解】A、依据能量守恒和动量守恒的条件，小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量不守恒，故A错误；B、根据瞬时功率的定义式有可知，小球在A点，重力瞬时功率为0；小球在C点，速度方向与重力方向垂直，重力瞬时功率为0；在其他中间位置不为零，则小球从A到C运动过程中，重力的瞬时功率先变大后变小，故B错误；CD、依据能量守恒和动量守恒的条件，小球从C到B运动过程中，球和槽组成的系统机械能守恒；水平方向上动量守恒，竖直方向上不守恒，所以系统动量不守恒，故C错误，D正确。故选D。8．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地面间接触光滑，开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2，从两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于m、M和弹簧组成的系统，下列说法正确的是（）A．由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒B．当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M各自的动能最大C．由于F1、F2大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动D．由于F1、F2等大反向，故系统的动量始终为零【答案】BD【详解】A．由于F1、F2对m、M都做正功，故系统机械能增加，故系统机械能不守恒，A错误；B．当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，M和m受力平衡，加速度减为零，此时速度达到最大值，故各自的动能最大，B正确；C．由于弹力是变化的，m、M所受合力是变化的，所以不会做匀加速运动，C错误；D．对m、M和弹簧组成的系统所受合外力为零，因此系统动量守恒，始终为零，D正确。故选BD。9．一兴趣小组利用玩具小车进行实验。如图所示，在质量为M的小车中用细线挂一质量为m0的小球。小车和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止物体发生碰撞，碰撞时间极短。在此碰撞过程中，可能发生的情况是（）A．小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能守恒B．小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能不守恒C．小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能守恒D．小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能不守恒【答案】CD【详解】在碰撞的过程中，由于碰撞的时间极短，小球由于惯性速度不变。小车和物体组成的系统动量守恒；系统的机械能可能守恒，也可能不守恒。故选CD。10．某战斗机以速度v0水平向东飞行时，将总质量为m0的导弹自由释放瞬间，导弹向西喷出质量为m、对地速率为v1的燃气，则喷气后导弹的速率为（）A． B．C． D．【答案】A【详解】根据动量守恒定律得m0v0=m(-v1)+(m0-m)v则喷气后导弹相对地面的速率故选A。11．如图所示。光滑水平面上有A、B两辆小车。质量均为。现将小球C用长为的细线悬于轻质支架顶端，。开始时A车与C球以的速度冲向静止的B车，若两车正碰后粘在一起。不计空气阻力，重力加速度g取。则（）A．A车与B车碰撞瞬间，两车动量守恒，机械能也守恒B．小球能上升的最大高度为C．小球能上升的最大高度为D．从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统动量守恒【答案】B【详解】A．A车与B车正碰后粘在一起，是典型的非弹性碰撞，动量守恒，机械能有损失，A错误；D．从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中。A、B、C组成的系统竖直方向合外力不为零，动量不守恒，但水平方向合外力为零，水平方向动量守恒，D错误；BC．A车与B车碰撞过程，A、B组成的系统动量守恒，可得，为碰后AB整体的速度，小球摆到最高点时，小球相对AB静止，具有共同的速度，设为v2，从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程，水平方向动量守恒，可得据机械能守恒可联立解得，小球能上升的最大高度为，B正确，C错误。故选B。12．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（

）A．5m/s B．4m/s C．8.5m/s D．9.5m/s【答案】A【详解】小球做平抛运动，下落时间为t==2s竖直方向速度大小为vy=gt=20m/s小球在落到车底前瞬时速度是25m/s，根据速度的分解有vx=m/s=15m/s小球与车在水平方向上动量守恒，以向右为正方向-mvx+Mv=(M+m)v′解得v′=5m/s故选A。13．（2021全国乙卷）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）A．动量守恒，机械能守