2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律3动量守恒定律课时作业含解析新人教版选择性必修第一册

PAGEPAGE7课时作业2动量守恒定律1．一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中，A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图所示，则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统(C)A．动量守恒，机械能守恒B．动量不守恒，机械能守恒C．动量守恒，机械能不守恒D．无法判定动量、机械能是否守恒解析：动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力之和为零，本题中子弹、木块、弹簧组成的系统，水平方向上不受外力，竖直方向上受合外力之和为零，所以动量守恒．机械能守恒的条件是系统除重力、弹力做功外，其他力对系统不做功，本题中子弹穿入木块过程中有部分机械能转化为内能(发热)，所以系统的机械能不守恒．故选项C正确，选项A、B、D错误．2．一个质量为2kg的装砂小车，沿光滑水平轨道运动，速度为3m/s，一个质量为1kg的球从0.2m高处自由落下，恰落入小车的砂中，此后小车的速度为(B)A．3m/s B．2m/sC．2.7m/s D．0解析：车、砂、球组成的系统水平方向动量守恒，Mv＝(M＋m)v′，故v′＝eq\f(Mv,M＋m)＝eq\f(2×3,2＋1)m/s＝2m/s.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肯定的质量．现使木箱获得一个向右的初速度v0，则(B)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．小木块与木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱始终向右运动D．假如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解析：把小木块和木箱看成一个系统，该系统所受合外力为零，故系统动量守恒，系统的初动量向右，末动量也应向右．选项C中小木块始终在木箱内做往复运动，因摩擦力的存在，系统的机械能会越来越少，最终停止，这是不行能的．由此可知，只有选项B正确．4．(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点由静止下滑，设NP足够长，则以下叙述正确的是(BC)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，后做匀速运动解析：B物体滑下时，竖直方向的速度重量先增加后减小，故A、B物体组成的系统动量不守恒．但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，选项B正确．A物体由静止到运动、最终速度又为零，选项C正确．5．(多选)静止在光滑坚硬水平放置的铜板上的小型炸弹，爆炸后，全部碎弹片沿圆锥面飞开，如图所示，在爆炸过程中，对弹片而言，下列说法正确的是(BCD)A．总动量守恒B．爆炸后，弹片总动量方向在竖直方向上C．水平方向上的总动量为零D．炸弹爆炸时，总动量不守恒解析：炸弹在光滑铜板上爆炸时，对铜板产生向下的作用力，弹片受到铜板向上的反作用力．所以爆炸过程中总动量不守恒．但水平方向上动量守恒，水平方向上的总动量为零．总动量的方向在竖直方向上．6．如图所示，在水平光滑细杆上穿着A、B两个可视为质点的刚性小球，两球间距离为L，用两根长度同为L的不行伸长的轻绳与C球连接，已知A、B、C三球质量相等，起先时三球静止，两绳伸直，然后同时释放三球，在A、B两球发生碰撞之前的过程中，下列说法正确的是(C)A．A、B、C和地球组成的系统机械能不守恒B．A、B两球发生碰撞前瞬间C球速度最大C．A、B两球速度大小始终相等D．A、B、C三球动量守恒解析：在A、B两球发生碰撞之前的过程中，只有重力和系统内弹力做功，系统的机械能守恒，故选项A错误；A、B两球发生碰撞前瞬间，两绳与杆垂直，C球不再向下运动，速度为零，故选项B错误；依据对称性可知，A、B两球速度大小始终相等，故选项C正确；三球水平方向不受外力，所以A、B、C三球水平方向动量守恒，但竖直方向动量不守恒，故选项D错误．7．将两条完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑．起先时甲车速度大小为3m/s，乙车速度大小为2m/s，方向相反并在同始终线上，如图所示．(1)当乙车速度为零时(即乙车起先反向运动时)，甲车的速度多大？方向如何？(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？答案：(1)1m/s方向向右(2)0.5m/s方向向右解析：两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，系统水平方向动量守恒．设向右为正方向．(1)据动量守恒知mv甲－mv乙＝mv甲′代入数据解得v甲′＝v甲－v乙＝(3－2)m/s＝1m/s，方向向右．(2)两车相距最小时，两车速度相同，设为v′，由动量守恒知mv甲－mv乙＝mv′＋mv′解得v′＝eq\f(mv甲－mv乙,2m)＝eq\f(v甲－v乙,2)＝eq\f(3－2,2)m/s＝0.5m/s，方向向右．1．把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪放射出一颗子弹时，关于枪、子弹和车，下列说法中正确的是(D)A．枪和子弹组成的系统动量守恒B．枪和车组成的系统动量守恒C．三者组成的系统因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量改变很小，可忽视不计，故系统动量近似守恒D．三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用，这两个外力的合力为零解析：由于枪水平放置，故三者组成的系统除受重力和支持力(两外力平衡)外，不受其他外力，动量守恒．子弹和枪筒之间的力应为系统的内力，对系统的总动量没有影响，故选项C错误．分开枪和车，则枪和子弹组成的系统受到车对其的外力作用，车和枪组成的系统受到子弹对其的外力作用，动量都不守恒，正确答案为D.2．水平面上质量分别为0.1kg和0.2kg的物体相向运动，过一段时间则要相碰，它们与水平面的动摩擦因数分别为0.2和0.1.假定除碰撞外在水平方向这两个物体只受摩擦力作用，则碰撞过程中这两个物体组成的系统(B)A．动量不守恒 B．动量守恒C．动量不肯定守恒 D．以上都有可能解析：选取这两个相向运动的物体为一个系统，这两个物体受到的重力与支持力平衡，受到的两个摩擦力方向相反，大小都是0.2N，所以系统受到的外力之和为零，系统的动量守恒．所以本题选B.3.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v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，则(A)A．木块的最终速度为eq\f(m,M＋m)v0B．由于车表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒C．车表面越粗糙，木块削减的动量越多D．车表面越粗糙，小车获得的动量越多解析：由m和M组成的系统水平方向动量守恒易得A正确；m和M动量的改变与小车上表面的粗糙程度无关，因为车足够长，最终各自的动量与摩擦力大小无关．4.如图所示，质量为M的盒子放在光滑的水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一块质量为m的物体．从某一时刻起给m一个水平向右的初速度v0，那么在物块与盒子前后壁多次往复碰撞后(D)A．两者的速度均为零B．两者的速度总不会相等C．物体的最终速度为mv0/M，向右D．物体的最终速度为mv0/(M＋m)，向右解析：物体与盒子组成的系统所受合外力为零，物体与盒子前后壁多次往复碰撞后，以速度v共同运动，由动量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，故v＝mv0/(M＋m)，向右．5．一木块自由落下，在木块下落途中被一颗飞来的子弹击中，击中后子弹留在木块中，结果木块着地时间未变，但产生了水平方向的偏移，则(B)A．木块是被水平方向飞行的子弹击中的B．木块是被斜向下方向飞行的子弹击中的C．木块在被击中的过程中，在水平方向子弹与木块的总动量不守恒D．木块被击中前后，竖直方向的动量是增加的解析：子弹击中木块后，木块着地时间未变，产生了水平方向的偏移，说明子弹击中木块后，木块在竖直方向的速度没有发生改变，水平方向获得速度，子弹击中木块过程系统动量守恒，假如木块是被水平方向飞行的子弹击中的，由动量守恒定律可知，木块在竖直方向速度减小，则木块下落时间变长，故A错误；假如木块是被斜向下飞行的子弹击中的，子弹击中木块后，木块在竖直方向的速度可能不变，水平方向获得肯定的速度，木块着地时间未变，产生了水平方向的偏移，故B正确；木块在被击中的过程中，在水平方向子弹与木块所受合外力为零，系统水平方向动量守恒，故C错误；木块被击中前后，在竖直方向速度不变，木块质量不变，故木块在竖直方向动量不变，D错误．6.如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3kg的薄板和质量为m＝1kg的物块，都以v＝4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4m/s时，物块的运动状况是(A)A．做加速运动 B．做减速运动C．做匀速运动 D．以上运动均有可能解析：薄板足够长，最终物块和薄板达到共同速度v′，取薄板运动方向为正方向，由动量守恒定律得，Mv－mv＝(M＋m)v′v′＝eq\f(3－1×4,3＋1)m/s＝2m/s共同运动速度的方向与薄板初速度的方向相同．在物块和薄板相互作用过程中，薄板始终做匀减速运动，而物块先沿负方向减速到速度为零，再沿正方向加速到2m/s.当薄板速度为v1＝2.4m/s时，设物块的速度为v2，由动量守恒定律得：Mv－mv＝Mv1＋mv2v2＝eq\f(M－mv－Mv1,m)＝eq\f(2×4－3×2.4,1)m/s＝0.8m/s即此时物块的速度方向沿正方向，故物块正做加速运动，选项A正确．7．一辆车在水平光滑路面上以速度v匀速行驶．车上的人每次以相同的速度4v(对地速度)向行驶的正前方抛出一个质量为m的沙包．抛出第一个沙包后，车速减为原来的eq\f(3,4)，则抛出第四个沙包后，此车的运动状况如何？答案：车以eq\f(v,3)的速度向后退解析：设车的总质量为M，抛出第四个沙包后车速为v1，由全过程动量守恒得Mv＝(M－4m)v1＋4m·4v①对抛出第一个沙包前后列方程有：Mv＝(M－m)eq\f(3,4)v＋m·4v②将②式所得M＝13m代入①式，解得抛出第四个沙包后车速为v1＝－eq\f(v,3)，负号表示向后退．8．如图所示，A、B两个木块质量分别为2kg和0.9kg，A、B与水平地面间接触光滑，上表面粗糙，质量为0.1kg的铁块以10m/s的速度从A的左端向右滑动，最终铁块与B的共同速度大小为0.5m/s，铁块可视为质点，求：(1)A的最终速度；(2)铁块刚滑上B时铁块的速度．答案：(1)0.25m/s(2)2.75m/s解析：铁块从A的左