2024-2025学年新教材高中物理第1章动量守恒定律分层作业5动量守恒定律的应用课件新人教版选择性必修第一册

第一章分层作业5动量守恒定律的应用123456789101112A组必备知识基础练题组一

对动量守恒条件的进一步理解1.(2024山东济南高二期末)如图所示,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,并随即沿斜面滑下。则(

)A.小孩推出冰块过程,小孩和冰块系统动量不守恒B.冰块在斜面上运动过程,冰块和斜面体系统水平方向动量守恒C.冰块从斜面体上下滑过程,斜面体动量减少D.冰块离开斜面时的速率与冲上斜面时的速率相等B123456789101112解析

小孩推出冰块过程,系统合外力为0,小孩和冰块系统动量守恒,故A错误;冰块在斜面上运动过程,冰块和斜面体系统水平方向合外力为0,在水平方向上动量守恒,故B正确;冰块从斜面体上下滑过程,冰块对斜面体做功,速度增加,斜面体动量增加,故C错误;冰块在斜面体上上滑和下滑过程,斜面体对冰块做负功,速度减小,冰块离开斜面时的速率与冲上斜面时的速率不相等,故D错误。1234567891011122.(2024湖北孝感期中)如图所示,一质量为m'的沙车,在光滑的水平面上做匀速直线运动,速度为v0,质量为m的铁球以速度v竖直向下落入沙车中,稳定后,沙车的速度为(

)A123456789101112题组二

应用动量守恒定律解决多物体、多过程问题3.(2024浙江湖州高二月考)如图所示,A、B两物体的质量之比为mA∶mB=1∶2,它们原来静止在平板车C上,A、B两物体间有一根被压缩了的水平轻质弹簧,A、B两物体与平板车上表面间的动摩擦因数相同,水平地面光滑。当弹簧突然释放后,A、B两物体同时被弹开,均与平板车发生相对滑动(A、B两物体始终不滑出平板车),则有(

)A.A、B组成的系统动量守恒B.A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒C.小车C先向左运动后向右运动D.小车C一直向右运动直到静止D123456789101112解析

在弹簧释放的过程中,因mA∶mB=1∶2,由滑动摩擦力公式Ff=μFN=μmg知,A、B两物体所受的摩擦力大小不等,所以A、B两物体组成的系统合力不为零,A、B两物体组成的系统动量不守恒,故A错误;A物体对小车向左的滑动摩擦力小于B物体对小车向右的滑动摩擦力,在A、B两物体相对小车停止运动之前,小车所受的合力向右,会向右运动,因滑动摩擦力做负功,则A、B、C及弹簧组成的系统的机械能不守恒,最终整个系统将静止,故B、C错误,D正确。1234567891011124.(2024江苏连云港高二月考)质量相等的五个物块在一光滑水平面上排成一条直线,且彼此隔开一定的距离,具有初速度v0的第5号物块向左运动,使得各物块依次发生碰撞,如图所示,最后这五个物块粘成一个整体,则它们最后的速度为(

)B123456789101112解析

由于五个物块组成的系统沿水平方向不受外力作用,故系统在水平方向上动量守恒,由动量守恒定律得mv0=5mv,得v=v0,即它们最后的速度为

v0,B正确。123456789101112题组三

动量守恒定律应用中的临界问题分析5.(2024浙江宁波高二月考)如图所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,物体A被水平速度为v0的子弹射中并且子弹嵌在其中。已知物体A的质量是物体B质量的,子弹的质量是物体B质量的,弹簧压缩到最短时B的速度为(

)C解析

弹簧压缩到最短时,子弹、A、B具有共同的速度v1,且子弹、A、B组成的系统,从子弹开始射入物体A一直到弹簧被压缩到最短的过程中,系统所受合外力始终为零,故整个过程系统的动量守恒,取子弹速度v0的方向为正方向,设子弹、A、B的质量分别为m、mA、mB,由动量守恒定律得1234567891011121234567891011126.(多选)如图所示,一小车放在光滑的水平面上,小车AB段是长为3m的粗糙水平轨道,BC段是半径为0.2m的四分之一光滑圆弧轨道,两段轨道相切于B点。一可视为质点、质量与小车相同的物块在小车左端A点,随小车一起以4m/s的速度水平向右匀速运动,一段时间后,小车与右侧墙壁发生碰撞,碰后小车速度立即减为零,但不与墙壁粘连。已知物块与小车AB段之间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g取10m/s2,则(

)A.物块到达C点时对轨道的压力为0B.物块第二次经过B点时速度大小为1m/sC.物块最终距离小车A点0.5mD.小车最终的速度大小为1m/sAD1234567891011121234567891011127.(2024湖北孝感高二月考)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)从足够长、高h=0.45m的斜坡上由静止滑下,到水平面上后继续向前滑动。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,人跳出甲车的水平速度v(相对地面)应在什么范围以内?不计地面和斜坡的摩擦,g取10m/s2。123456789101112解析

设甲车(包括人)滑下斜坡后速度为v1,由机械能守恒定律得在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自系统动量守恒,设人跳离甲车和跳上乙车后,两车的速度分别为v1'和v2',由动量守恒定律得人跳离甲车时(m1+m)v1=mv+m1v1'人跳上乙车时mv-m2v0=(m+m2)v2'两车不可能再发生碰撞,即甲车追不上乙车,或甲车反向滑上斜坡又返回仍追不上乙车,临界条件是v1'=±v2'当v1'=v2'时,解得v=3.8

m/s,当v1'=-v2'时,解得v=4.8

m/s,故v的取值范围为3.8

m/s≤v≤4.8

m/s。答案

3.8m/s≤v≤4.8m/s123456789101112B组关键能力提升练8.(多选)(2024河南郑州高二月考)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,先跳到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(

)A.小车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AD123456789101112解析

小车a、b、c、小孩四者组成的系统,水平方向受到的外力之和为零,水平方向动量守恒,故A正确。对小孩跳离c车的过程,取水平向右为正方向,对小孩和c组成的系统,由水平方向动量守恒,有0=mv+m'vc,解得c车的速度为

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车组成的系统水平方向动量守恒,有mv+0=m'vb+mv,解得b车最终的速度为vb=0,故B、C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

,故D正确。1234567891011129.(多选)如图所示,质量均为2kg的三个物块静止在光滑水平面上,其中物块B的右侧固定一轻弹簧,物块A与弹簧接触但不连接。某时刻物块A突然以v0=3m/s的速度向左运动,已知当A、B速度相等时,B与C恰好发生完全非弹性碰撞,碰撞过程时间极短,然后继续运动。若B、C碰撞过程中损失的机械能为ΔE,B、C碰撞后运动的过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,则(

)A.ΔE=4.875J B.ΔE=1.125JC.Ep=6J D.Ep=4.875JBD12345678910111212345678910111210.(2024陕西榆林测试)如图甲所示,物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和mB=3.0kg,两物块之间用轻弹簧连接,放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙壁相接触,另有一物块C从t=0时,以一定速度向右运动。在t=4s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不再分开,物块C的v-t图像如图乙所示,墙壁对物块B的弹力在4~12s的时间内的冲量I的大小为(

)A.9N·s B.18N·sC.36N·s D.72N·sC123456789101112解析

由题图乙知,C与A碰前速度为v1=9

m/s,碰后瞬间C的速度为v2=3

m/s,C与A碰撞过程动量守恒,以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得mCv1=(mA+mC)v2,代入数据解得mC=2

kg,12

s末A和C的速度为v3=-3

m/s,4~12

s,墙壁对物块B的弹力的冲量I=(mA+mC)v3-(mA+mC)v2,代入数据解得I=-36

N·s,方向向左,故C正确,A、B、D错误。12345678910111211.(2024广东东莞高二月考)如图所示,光滑水平面上A、B两车质量都是m',A车前站立一质量为m的人,两车在同一直线上相向运动。为避免两车相撞,人从A车跳到B车上,最终A车停止运动,B车获得反向速度v0。(1)求两小车和人组成的系统的初动量大小。(2)若人跳跃速度较小,为避免两车相撞,则人跳上B车后,A车的速度最大多大?123456789101112解析

(1)光滑水平面上,两车与人组成的系统动量守恒,所以两车和人组成的系统的初动量就等于最终A车停止运动、B车获得反向速度时系统的动量,所以由系统动量守恒定律知p初=(m'+m)v0。(2)为避免两车恰好发生碰撞,最终两车和人具有相同速度,设共速时速度为v1,由系统动量守恒定律得(m'+m)v0=(2m'+m)v1123456789101112C组学科素养拔高练12.(2024北京高三模拟)如图所示,两侧带有固定挡板的平板车乙静止在光滑水平地面上,挡板的厚度可忽略不计,车长为2L,与平板车质量相同的物体甲(可视为质点)由平板车的中点处以初速度v0向右运动,已知甲、乙之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,忽略甲、乙碰撞过程中的能量损