学年高中物理第十六章动量守恒定律习题课动量守恒定律的综合应用课时分层训练含解析新人教版选修-.doc

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1、动量守恒定律的综合应用根底达标练1如下图，P物体与一个连着弹簧的Q物体发生正碰，碰后P物体静止，Q物体以P物体碰前的速度v离开，P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，以下结论中正确的选项是()AP的速度恰好为零BP与Q具有相同的速度CQ刚开始运动DQ的速度等于v解析：选BP物体接触弹簧后，在弹簧弹力的作用下，P做减速运动，Q做加速运动，P、Q间的距离减小，当P、Q两物体速度相等时，弹簧被压缩到最短，故B正确，A、C错误；由于作用过程中动量守恒，设速度相同时的共同速度为v，那么mv(mm)v，所以弹簧被压缩至最短时，P、Q的速度v，故D错误2如下图，质量为M的小车置于光滑的

2、水平面上，车的上外表粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上外表，假设车足够长，那么()A木块的最终速度为v0B由于车上外表粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒C车上外表越粗糙，木块减少的动量越多D车上外表越粗糙，小车获得的动量越多解析：选A因水平面光滑，那么木块滑上小车后，小车和木块组成的系统动量守恒，有mv0(Mm)v，得最终速度v，A正确，B错误；木块减少的动量为p木减mv0mv，与车上外表粗糙程度无关，C错误；小车获得的动量为p车增Mv，与车上外表粗糙程度无关，D错误3(多项选择)如下图，在光滑水平地面上有两个完全相同的小球A和B，它们的质量都为m.现B球静止，A球以速度

3、v0与B球发生正碰，针对碰撞后的动能以下说法中正确的选项是()AB球动能的最大值是mv02BB球动能的最大值是mv02C系统动能的最小值是0D系统动能的最小值是mv02解析：选AD当两球发生完全弹性碰撞时，A球静止，B球的动能最大，A正确，B错误；当两球相碰后共同运动时，损失的能量最多，系统动能最小，系统动能的最小值是mv02，C错误，D正确4(多项选择)如下图，质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A紧靠竖直墙壁用水平力向左推B，将弹簧压缩，推到某位置静止时推力大小为F，弹簧的弹性势能为E.在此位置突然撤去推力，以下说法中正确的选项是()A从撤去推力到A离开竖直

4、墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，机械能守恒B从撤去推力到A离开竖直墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒CA离开竖直墙壁后，弹簧弹性势能最大值为DA离开竖直墙壁后，弹簧弹性势能最大值为E解析：选ACA离开墙壁前，墙壁对A有弹力，这个弹力虽不做功，但对A有冲量，因此系统动量不守恒，机械能守恒，选项A正确，B错误；由系统机械能守恒可得：E2mvB2A脱离墙面后速度逐渐增加，B速度逐渐减小，此过程中弹簧逐渐伸长，当A、B速度相同时，弹簧弹性势能最大，这一过程系统动量和机械能均守恒有：动量守恒：2mvB(m2m)v机械能守恒：Epmax(2m)v B2(m2m)v2由可解得Epm

5、ax，选项C正确，D错误5在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m，B球静止，A球向B球运动，发生正碰碰撞过程中机械能守恒，两球压缩最紧时弹性势能为Ep，那么碰前A球的速度等于()A.B.C2 D2解析：选C两球压缩最紧时速度相等，mvA2mv；弹性势能EpmvA22mv2；解得vA2，故C正确6.如下图，一质量M3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m1.0 kg的小木块A(可视为质点)，同时给A和B以大小均为2.0 m/s，方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，要使小木块A不滑离长木板B板，小木块与长木板之间的动摩擦因数为0.6，那么长木

6、板B的最小长度为()A1.2 m B0.8 mC1.0 m D1.5 m解析：选C当从开始到AB速度相同的过程中，取水平向右方向为正方向，由动量守恒定律得：(Mm)v0(Mm)v解得v1 m/s；由能量关系可知：mgL(Mm)v02(Mm)v2解得L1.0 m，故C正确，A、B、D错误7如下图，两滑块A、B位于光滑水平面上，A的质量MA1 kg，B的质量MB4 kg.滑块B的左端连有轻质弹簧，弹簧开始处于自由伸长状态现使滑块A以v5 m/s速度水平向右运动，通过弹簧与静止的滑块B相互作用(整个过程弹簧没有超过弹性限度)，直至分开那么()A物块A的加速度一直在减小，物块B的加速度一直在增大B作用

7、过程中弹簧的最大弹性势能Ep2 JC滑块A的最小动能为EkA4.5 J，滑块B的最大动能为EkB8 JD假设滑块A的质量MA4 kg，B的质量MB1 kg，滑块A的最小动能为EkA18 J，滑块B的最大动能为EkB32 J解析：选D弹簧的弹力先增大后减小，两个物块受到的合外力都等于弹簧的弹力，那么两个物块的加速度都先增大后减小，故A错误；当弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，此时滑块A和B的速度相同选取向右为正方向，根据动量守恒定律：MAv(MAMB)v，解得v1 m/s.根据机械能守恒定律，知弹簧的最大弹性势能等于滑块A、B损失的动能，为EpMAv2(MAMB)v2，解得Ep10 J，故B

8、错误；当A、B别离时，滑块B的速度最大，由动量守恒和能量守恒定律得：MAvMAvAMBvB，MAv2MAvA2MBvB2，联立两式可得：vA3 m/s，vB2 m/s，所以滑块A的最小动能为EkA0.滑块B的最大动能为EkBMBvB28 J，故C错误；假设滑块A的质量MA4 kg，B的质量MB1 kg，同理可得，当A、B别离时，A、B的速度分别为vA3 m/s，vB8 m/s，滑块A的最小动能为EkAMAvA218 J，滑块B的最大动能为EkB MBvB232 J，故D正确8如下图，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视做质点，质量分别为2m和m.Q与轻质弹簧相连(弹簧处于原长)设开始时P和Q

9、分别以2v和v初速度向右匀速运动，当小滑块P追上小滑块Q与弹簧发生相互作用，在以后运动过程中，求：(1)弹簧具有的最大弹性势能？(2)小滑块Q的最大速度？解析：(1)P、Q通过弹簧发生碰撞，当两滑块速度相等时，弹簧压缩到最短，弹性势能最大，设此时共同速度为v.对P、Q(包括弹簧)组成的系统，由动量守恒定律有：2m2vmv(2mm)v解得vv根据机械能守恒定律可得：弹簧具有的最大弹性势能为Ep2m(2v)2mv23mv2mv2.(2)当弹簧恢复原长时Q的速度最大，设此时P的速度为v1，Q的速度为v2，根据动量守恒定律可得：2m2vmv2mv1mv2根据机械能守恒定律可得：2m(2v)2mv22m

10、v12mv22联立解得v2v.答案：(1)mv2(2)v能力提升练9(多项选择)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为.初始时小物块停在箱子正中间，如下图现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止设碰撞都是弹性碰撞的，那么整个过程中，系统损失的动能为()A.mv2 B.v2C.NmgL DNmgL解析：选BD根据动量守恒，小物块和箱子的共同速度v，损失的动能Ekmv2(Mm)v2v2，故B正确；根据能量守恒，损失的动能等于因摩擦产生的热量，所以EkFfNLNmgL，故D

11、正确10(多项选择)如下图，两个质量和速度均相同的子弹分别水平射入静止在光滑水平地面上质量相同、材料不同的两矩形滑块A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的两倍上述两种射入过程相比拟()A射入滑块A的子弹速度变化大B整个射入过程中两滑块受的冲量一样大C两个过程中系统产生的热量相同D射入滑块A中时阻力对子弹做功是射入滑块B中时的两倍解析：选BC设子弹的初速度为v，子弹和滑块的共同速度为v，那么根据动量守恒定律，有：mv(Mm)v，解得v；由于两矩形滑块A、B的质量相同，故两种情况中最后子弹与滑块的速度都是相同的，子弹速度变化相同，故A错误；滑块A、B的质量相同，初速度均为零，末速度均为，故动量变

12、化量相等，根据动量定理可知，整个射入过程中两滑块受的冲量一样大，故B正确；根据能量守恒定律，两个过程中系统产生的热量等于系统减小的机械能，那么两个过程中系统产生的热量相同，故C正确；根据动能定理，射入滑块中时阻力对子弹做功等于动能的变化量，那么射入滑块A中时阻力对子弹做功等于射入滑块B中时阻力对子弹做功，故D错误11(2022宜宾模拟)如下图，一砂袋用无弹性轻细绳悬于O点开始时砂袋处于静止状态，一弹丸以水平速度v0击中砂袋后未穿出，二者共同摆动，假设弹丸质量为m，砂袋质量为5m，弹丸和砂袋形状大小忽略不计，弹丸击中沙袋后漏出的沙子质量忽略不计，不计空气阻力，重力加速度为g.以下说法中正确的选项

13、是()A弹丸打入砂袋过程中，细绳所受拉力大小保持不变B弹丸打入砂袋过程中，弹丸对砂袋的冲量大小大于砂袋对弹丸的冲量大小C弹丸打入砂袋过程中所产生的热量为D砂袋和弹丸一起摆动所到达的最大高度为解析：选D初态时，细绳的拉力等于砂袋的重力，弹丸打入砂袋过程中，砂袋的速度增大，做圆周运动，细绳拉力与砂袋的重力的合力提供向心力，拉力增大，A选项错误；弹丸打入砂袋过程中，弹丸和砂袋组成的系统内力远大于外力，系统动量守恒，弹丸对砂袋的冲量大小等于砂袋对弹丸的冲量大小，B选项错误；弹丸打入砂袋过程中，初速度方向为正，根据动量守恒定律可知，mv0(m5m)v，根据能量守恒定律可知，产生的热量Qmv02(m5m)

14、v2mv02，C选项错误；弹丸打入砂袋后，系统机械能守恒(m5m)v2(m5m)gh，解得最大高度h，D选项正确12(多项选择)如下图，小车的上面固定一个光滑弯曲管道，整个小车(含管道)的质量为2m，原来静止在光滑的水平面上今有一个可以看做质点的小球，质量为m，半径略小于管道半径，以水平速度v从左端滑上小车，小球恰好能到达管道的最高点，然后从管道左端滑离小车，关于这个过程，以下说法正确的选项是()A小球滑离小车时，小车回到原来位置B小球滑离小车时相对小车的速度大小为vC车上管道中心线最高点距小车上外表的竖直高度为D小球在滑上小车到管道最高点的过程中，小车的动量变化大小是解析：选BC小球恰好到达

15、管道的最高点，说明在最高点时小球和轨道之间相对速度为0，那么小球和小车组成的系统水平方向动量守恒mv(m2m)v，v.p车2mmv，D选项错误；由功能关系知mgHmv23mv2，得H，C选项正确；小球滑离小车：mvmv12mv2，mv2mv122mv22，解得v1，v2v，小球相对小车的速度vv1v2v，B选项正确；在整个过程中小车一直向右运动，A选项错误13如下图，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲和他乘的冰车质量之和为M30 kg，乙和他乘的冰车质量之和也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为m15 kg的箱子，共同以速度v02.0 m/s滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了防

16、止相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙面前时，乙迅速把它抓住假设不计冰面的摩擦力，求甲至少要以多大的速度(相对于冰面)将箱子推出，才能防止与乙相撞解析：取甲开始运动的方向为正方向，设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，以甲和箱子为系统，那么由动量守恒定律得(mM)v0Mv1mv设乙抓住箱子后其速度为v2，取箱子和乙为系统，那么由动量守恒定律得mvMv0(mM)v2而甲、乙不相撞的条件是v2v1，当v1v2时，甲推出箱子的速度最小，联立以上各式可得v5.2 m/s，即甲至少要以5.2 m/s的速度将箱子推出，才能防止与乙相撞答案：5.2 m/s14如下图，水平轨道Q点左侧粗糙，Q点右

17、侧光滑，轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA3m、mBmCm，开始时B、C均静止，A在P点以初速度v0向右运动，运动到Q点与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变A与粗糙水平面间的动摩擦因数为，P、Q间距离为L.求(1)碰前瞬间A的速度大小v；(2)A与B碰撞过程系统损失的机械能解析：(1)A从P到Q过程由动能定理得：mAgLmAv2mAv02解得v.(2)设A与B碰撞后，A的速度为vA ，B与C碰撞前B的速度为vB ，B与C碰撞后粘在一起的速度为v共，由动量守恒定律对A、B木块：mAvmAvAmBvB对B、C木块：mBvB(mBmC)v共由最后A与B间的距离保持不变，可知vAv共A与B碰撞过程系统损失的机械能为EmAv2mAvA2mBvB2解得E.答案：(1)(2)