《2022高三物理总复习》专题15 动量守恒定律及其应用（练习）（教师版）.docx

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1、专题15 动量守恒定律及其应用（教师版）基础部分：1（2020·全国高三课时练习）如图所示，我国自行研制的“歼-15”战斗机挂弹飞行时，接到命令，进行导弹发射训练，当战斗机水平飞行的速度为时，将总质量为M的导弹释放，刚释放时，导弹向战斗机飞行的反方向喷出对地速率为、质量为m的燃气，则喷气后导弹相对地面的速率v为（）ABCD2（2021·全国高三专题练习）（多选）如图所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱。关于上述过程，下列说法中正确的是（）A男孩和木箱组成的系统动量守恒B小车与木箱组成的系统动量守恒C男孩、小车与木箱三者组成

2、的系统动量守恒D木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同3（2020·河北衡水市·高三专题练习）在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球碰撞前后的速度时间图象如图所示，下列关系正确的是()AmambBmambCmambD无法判断4（2021·全国高三专题练习）A球的质量是m，B球的质量是2m，它们在光滑的水平面上以相同的动量运动。B在前，A在后，发生正碰后，A球仍朝原方向运动，但其速率是原来的一半，碰后两球的速率比vAvB为（）A12B13C21D235（2021·全国高三专题

3、练习）如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为（）ABCD6（2019·河北衡水市·衡水中学高三一模）光滑水平面上，一质量为的滑块以速度与质量为的静止滑块相碰，碰后两者粘在一起共同运动。设碰撞过程中系统损失的机械能为。下列说法正确的是（）A若保持M、m不变，v变大，则变大B若保持M、m不变，v变大，则变小C若保持m、v不变，M变大，则变小D若保持M、v不变，m变大，则变小7（2020·全国高三课时练习）一质量为M的烟花斜飞到空中，到最高点时速

4、度为v，此时烟花炸裂成两块（损失的炸药质量不计），炸裂成的两块速度沿水平相反方向，落地时水平位移大小相等，不计空气阻力，若向前一块的质量为m，则向前一块的速度大小为（ ）ABCD8（2021·全国高三专题练习）（多选）木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（）Aa尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒Ba尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量不守恒Ca离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒Da离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒9（2019·福建三元区·三明一中

5、）有一个质量为 3m 的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为 v0、方向水平向右，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为 2m，速度大小为 v，方向水平向右，则另一块的速度是A3 v0vB2 v03vC3 v02vD2 v0v10（2020·山东奎文区·潍坊一中高三开学考试）（多选）如图所示，将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块。今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是（）A半圆槽内由A向B的过程中小球的机械能守恒，由B向C的过程中小球的机械能也守恒B小球在半圆槽内运动的全过程中，小

6、球与半圆槽在水平方向动量守恒C小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒D小球离开C点以后，将做斜抛运动11（2021·全国高三专题练习）在沈海高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1.5×104kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一质量为2.0×104kg向北行驶的货车，碰后两辆车连在一起，并向北滑行了一小段距离后停止。根据测速仪的测定，两车碰撞前长途客车以108km/h的速度行驶，由此可判断货车碰撞前的行驶速度大小为（）A大于10m/sB小于22.5m/sC一定大于22.5m/sD一定大于30m/s12（2020·全国高三专

7、题练习）下列叙述的情况中，系统动量不守恒的是（ ）甲 乙A如图甲所示，小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，人与车组成的系统B如图乙所示，子弹射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统C子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统D斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时13（2020·河北衡水市·高三专题练习）如图所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中点，试求：当玩具蛙至少以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上14（2019·福州市·福建师大二附中高三期中）如图所示，

8、在光滑的水平冰面上放置一个光滑的曲面体，曲面体的右侧与冰面相切，一个坐在冰车上的小孩手扶一小球静止在冰面上。已知小孩和冰车的总质量为m1=40kg，小球的质量为m2=10kg，曲面体的质量为m3=10kg。某时刻小孩将小球以v0=4m/s的水平速度向曲面体推出，推出后，小球沿曲面体上升（小球不会越过曲面体），求：(1)推出小球后，小孩和冰车的速度大小v1；(2)小球在曲面体上升的最大高度h。15（2020·福建莆田市·莆田一中高三期中）如图甲所示，在高h=0.8m的平台上放置一质量为M=0.99kg的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘距离d=2m，一质量m=0.01kg

9、的子弹以400m/s的速度沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动。最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上，g取10m/s2，求：（1）小木块滑出平台时的速度v；（2）子弹射入木块的过程中系统产生的热量Q；（3）木块与平台间的动摩擦因数。提高部分：16（2020·河南高三零模）（多选）如图所示，质量为M=2kg足够长的小车以v0=2.5m/s的速度沿光滑的水平面运动，在小车正上方h=1.25m处有一质量为m=0.5kg的可视为质点的物块静止释放，经过一段时间刚好落在小车上无反弹，作用时间很短，随后二者一起沿水平面向右运动。已知物块与小车上表面之间

10、的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g=10m/s2，忽略空气阻力。则下列说法正确的是（）A物块落在小车的过程中，物块和小车的动量守恒B物块落上小车后的最终速度大小为3m/sC物块在小车的上表面滑动的距离为0.5mD物块落在小车的整个过程中，系统损失的能量为7.5J17（2020·全国高三专题练习）（多选）长为l的轻绳，一端用质量为m的圆环套在水平光滑的横杆上，另一端连接一质量为2m的小球。开始时，将小球移至横杆处（轻绳处于水平伸直状态，见图），然后轻轻放手，当绳子与横杆成直角，此过程圆环的位移是x，则下列说法中正确的是（）A圆环的位移是xB圆环与小球组成的系统，机械能守恒C圆环与小球

11、组成的系统，动量守恒D圆环与小球组成的系统，水平方向上动量守恒18（2021·全国高三专题练习）（多选）如图所示，已知物体与三块材料不同的长方形板间的动摩擦因数分别为、2和3，三块板长度均为L，并排铺在水平地面上，该物体以一定的初速度v0，从第一块板的最左端a点滑上第一块板，恰好滑到第三块板的最右端d点停下来，物体在运动过程中三块板均保持静止。若让物体从d点以相同大小的初速度水平向左运动，三块板仍能保持静止，则下列说法正确的是（）A物体恰好运动到a点并停下来B物体不能运动到a点C物体两次经过c点时速度大小相等D物体两次经过b点时速度大小相等19（2020·长沙市·

12、湖南师大附中高三月考）（多选）如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为的小球B通过轻弹簧拴接并处于静止状态，弹簧处于原长；质量为m的小球C以初速度，沿A、B连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板（图中未画出），当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走。不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值可能（ ）ABCD20（2020·黑龙江哈尔滨市·哈尔滨三中高三月考）质量为和的两个物体在光滑的水平面上发生对心正碰，碰撞时

13、间极短，其图如图所示，则（）A此碰撞一定为完全非弹性碰撞B被碰物体质量为C碰后两物体动量大小相同D此过程中和组成的系统有机械能损失21（2020·全国高三专题练习）如图所示，在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车现有一质量也为m的小球以v0的水平速度沿与切线水平的槽口向小车滑去(不计摩擦)，到达某一高度后，小球又返回小车右端，则下列判断不正确的是：（ ）A小球在小车上到达最高点时的速度大小为B小球离车后，对地将向右做平抛运动C小球离车后，对地将做自由落体运动D此过程中小球对车做的功为22（2020·湖南高三一模）如图所示，一个质量为m1=50kg的人抓在一只大气球方气球

14、面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2=20kg长绳的下端刚好和水平面接触。初始静止时人离地面的高度为h=5m如果这个人开始沿长绳向下滑动，当他滑到长绳下端时，他离地面的高度大约是（可以把人看作质点）（）A2.6mB3.6mC1.5mD4.5m23（2020·福建省厦门第六中学高三月考）质量为mB=2 kg的木板B静止于光滑水平面上，质量为mA=6 kg的物块A停在B的左端，质量为mC=2 kg的小球C用长为L=0.8 m的轻绳悬挂在固定点O现将小球C及轻绳拉直至水平位置后由静止释放，小球C在最低点与A发生正碰，碰撞作用时间很短为，之后小球C反弹所能上升的最大高度h=0.2 m已知A

15、、B间的动摩擦因数，物块与小球均可视为质点，不计空气阻力，取g=10 m/s2求： （1）小球C与物块A碰撞过程中所受的撞击力大小；（2）为使物块A不滑离木板B，木板B至少多长？24（2021·全国高三专题练习）如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：(1)子弹射入木块前的速度；(2)若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子

16、弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？ 25（2021·全国高三专题练习）如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠轨道下端B点，上表面与圆弧轨道末端相平。离滑板右端处有一竖直固定的挡板P。一质量为m的物块（可视为质点）从圆弧轨道顶端A点由静止开始沿轨道滑下，经B点滑上滑板。已知滑板质量，物块与滑板间的动摩擦因数，重力加速度为g。滑板与挡板碰撞时立刻反弹且没有机械能损失，滑板返回B点时即被锁定而保持静止。滑板足够长使物块总不能滑至滑板右端。(1)求物块滑到B点的速度大小；(2)求滑板与挡板P碰撞前瞬间物块的速度大小；(3)

17、站在地面的观察者看到物块有一段时间内在做加速运动，求这段时间内滑板的速度范围。参考答案1D【解析】以导弹飞行的方向为正方向，导弹被战斗机释放后导弹喷出燃气前后瞬间，根据动量守恒定律得，解得故选D。2CD【解析】A男孩和木箱组成的系统受小车的摩擦力，所以动量不守恒，A错误；B小车与木箱组成的系统受男孩的力为外力，所以动量不守恒，B错误；C男孩、小车与木箱三者组成的系统，不受外力，所以动量守恒，C正确；D木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同，但方向相反，D正确。故选CD。3B【解析】由图可知b球碰前静止，设a球碰后速度为v1，b球速度为v2，物体碰撞过程中动量守恒，机械能守恒所以有： ，

18、 解得： ，由图可知，a球碰后速度反向，故mamb，故ACD错误，B正确4D【解析】设碰前A球的速率为v，根据题意pApB即mv2mvB可得B球碰前vBA球碰后vA由动量守恒定律，有mv2m×m×2mvB解得vB所以vAvB故D正确，ABC错误。故选D。5C【解析】对救生员和小船作为一个系统，该系统不受水平外力作用，故水平方向动量守恒，即解得，故选C。6A【解析】两滑块组成的系统在水平方问动量守恒，有而此过程中系统损失的机械能联立以上两式可得系统损失的机械能AB根据以上分析可知，若保持M、m不变，v变大，则变大，故A正确，B错误；CD根据以上分析可知，若保持m、v不变，M变

19、大，或若保持M、v不变，m变大，则变大，故CD错误。7A【解析】由题意知在爆炸的短时间内，导弹所受的重力远小于内部爆炸力，故系统动量守恒，到达最高点时速度沿水平方向，大小为v，设初速度方向为正方向，向前一块的速度大小为v1，向后一块速度大小为v2，故有：又因为爆炸后两块做平抛运动，落地时水平位移大小相等，故根据平抛运动规律可知：故联立两式可解得：，故A正确，BCD错误。故选A。8BC【解析】AB当撤去外力F后，a尚未离开墙壁前，系统受到墙壁的作用力，系统所受的外力之和不为零，所以a和b组成的系统的动量不守恒，A错误，B正确；CDa离开墙壁后，系统所受的外力之和为0，所以a，b组成的系统的动量守

20、恒，C正确，D错误。故选BC。9C【解析】爆竹在最高点速度大小为v0、方向水平向右，爆炸前动量为3mv0，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向右，设爆炸后另一块瞬时速度大小为v，取爆竹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸过程动量守恒，则有：3mv0=2mv+mv解得：v=3v0-2v10CD【解析】A只有重力或只有弹力做功时物体机械能守恒，小球在半圆槽内运动由B到C过程中，除重力做功外，槽的支持力也对小球做功，小球机械能不守恒，由此可知，小球在半圆槽内运动的全过程中，小球的机械能不守恒，故A错误；B小球在槽内运动的前半过程中，左侧物体对槽有作用力，小球与槽组成的系统水平方向上的动量

21、不守恒，故B错误；C小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，系统在水平方向所受合外力为零，故小球与半圆槽在水平方向动量守恒，故C正确；D小球离开C点以后，既有竖直向上的分速度，又有水平分速度，小球做斜上抛运动，故D正确。故选CD。11C【解析】碰撞前长途客车的速度v1=108km/h=30m/s，根据碰后两辆车连在一起且向北滑行的情况，可知由两车组成的系统的总动量方向向北，所以碰前客车的动量p1=m1v1（向南）应该小于货车的动量p2=m2v2（向北），即m1v1<m2v2，代入数据有1.5×104×30（kg·m/s）<2.0×104&#

22、215;v2（kg·m/s）解得v2>22.5m/s，故选C。12C【解析】A.对于人和车组成的系统，人和车之间的力是内力，系统所受的外力有重力和支持力，合力为零，系统的动量守恒；B.子弹射入木块过程中，虽然子弹和木块之间的力很大，但这是内力，木块放在光滑水平面上，系统所受合力为零，动量守恒；C.子弹射入紧靠墙角的木块时，墙对木块有力的作用，系统所受合力不为零，系统动量不守恒；D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时，虽然受到重力作用，合力不为零，但爆炸的内力远大于重力，动量近似守恒故选C。13【解析】蛙跳出后做平抛运动，运动时间为t，蛙与车组成的系统水平方向动量守恒，由动量守恒定律

23、得：Mvmv0，若蛙恰好落在桌面上，则有：vtvt，联立解得：v14(1)1m/s；(2)0.4m【解析】(1)以小球、小孩和冰车为系统，取水平向左为正方向，由动量守恒定律得解得小孩和冰车的速度(2)以小球和曲面体为系统，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得解得小球在最大高度与曲面体的共同速度为小球在曲面体上升的过程，由机械能守恒定律得解得小球在曲面体上升的最大高度为15（1）；（2）792J；（3）0.3【解析】(1)小木块从平台滑出后做平抛运动水平方向s=vt=0.8m竖直方向代入数据可得木块飞出时的速度(2)子弹射入木块的过程中，对系统mv0=（M+m）v共根据能量守恒解得v共=4m

24、/sQ=792J(3)木块在平台上滑动过程中做匀减速运动，根据动能定理解得16CD【解析】A物块落在小车的过程中，物块与小车组成的系统在水平方向的动量守恒，但竖直方向的动量不守恒，故A错误；B物块与小车组成的系统水平方向不受外力，则系统在水平方向的动量守恒，选取向右为正方向，则有：Mv0=（M+m）v所以共同速度为：，故B错误；C物块落上小车到二者共速的过程中，因摩擦损失的机械能为：代入数据解得：E1=1.25J由功能关系：E1=mg·x解得：x =0.5m，故C正确；D在整个的过程中，系统损失的机械能等于物块减少的重力势能与二者损失的动能之和，由能量守恒定律得：代入数据可得：E=7

25、.5J，故D正确。故选CD。17ABD【解析】CD由于在水平方向上，以小球和圆环为系统，不受任何外力，动量守恒，在竖直方向上合外力不为零，动量不守恒，故C错误，D正确；B圆环与小球组成的系统，只有重力做功，所以机械能守恒，故B正确；A环、球水平方向动量守恒，类同人船模型，根据动量守恒定律可得2m（l-x）=mx解得圆环的位移是，故A正确；故选ABD。18AC【解析】AB物体由a点到d点过程，由动能定理有（mg2mg3mg）L=0mv02同理物体由d点到a点，有（mg2mg3mg）L=mva2mv02解得va=0，选项A正确，B错误；C物体由a点到c点和物体由d点到c点，合外力做的功相等，由动能

26、定理知，物体两次经过c点速度大小相等，选项C正确；D同理，物体由a点到b点和物体由d点到b点，合外力做的功不相等，物体两次经过b点速度大小不相等，选项D错误。故选AC。19BC【解析】A系统的初动能为，而系统的机械能守恒，则弹簧的弹性势能不可能等于，故A错误；B由于小球C与小球A质量相等，发生弹性正碰，则碰撞后交换速度，若在A与B动量相等时，B与挡板碰撞，B碰撞后速度大小不变、方向相反，当两者速度同时减至零时，弹簧的弹性势能最大，最大值为，故B正确；CD当B的速度很小（约为零）时，B与挡板碰撞时，当两球速度相等弹簧的弹性势能最大，设共同速度为v，则由动量守恒得得最大的弹性势能为则最大的弹性势能

27、的范围为，故C正确，D错误。故选BC。20B【解析】B由图像可知，碰撞前，m2是静止的，m1的速度为碰后m1的速度为 m2的速度为碰撞前m1的速度方向为正方向，两物体碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律得解得，B正确；C碰后m1的动量碰后m2的动量，C错误；AD碰撞前总动能为碰撞后总动能为碰撞前后系统动能不变，故碰撞是弹性碰撞，AD错误。故选B。21B【解析】A当小球与小车的水平速度相等时，小球弧形槽上升到最大高度，设该高度为h，则得，故A不符合题意；BC设小球离开小车时，小球的速度为v1，小车的速度为v2，整个过程中动量守恒，得由动能守恒得联立解得即小球与小车分离后二者交换速度；所以小球与小车分

28、离后做自由落体运动，故B符合题意，C不符合题意；D对小车运用动能定理得，小球对小车做功故D不符合题意。故选B。22B【解析】设人的速度v1，气球的速度v2，根据人和气球动量守恒得则有所以气球和人运动的路程之和为5m，则人下滑的距离为气球上升的距离为则此时人离地面的高度大约是3.6m。故选B。23（1） （2）【解析】（1）对小球C下摆的过程，应用动能定理求出小球与A碰撞前瞬间的速度，再由动能定理求得小球C反弹上升的初速度，即与A碰后的速度，再对C，运用动量定理求解撞击力；（2）A获得速度后，再对A、B组成的系统，运用动量守恒和能量守恒求出木板的最少长度（1）C下摆过程，根据动能定理，有所以C反

29、弹过程，根据动能定理，有.取向右为正方向，对C根据动量定理，有所以F=1200N，方向水平向右（2）C与A碰撞过程，根据动量守恒定律，有所以A恰好滑至木板B右端并与其共速时，B的长度最小根据动量守恒定律，所以根据能量守恒定律，所以x=0.5m24(1)；(2)【解析】(1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得系统由O到C的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得由以上两式解得(2)由动量守恒定律可知，第2，4，6颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1，3，5颗子弹射入后，木块运动。当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

30、设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H，由机械能守恒得由以上各式可得25(1)；(2)；(3)【解析】(1)物块由A到B的运动过程，只有重力做功，机械能守恒。设物块滑到B点的速度大小为v0，有 解得(2)假设滑板与P碰撞前，物块与滑板具有共同速度v1，取向右为正，由动量守恒定律设此过程滑板运动的位移为s，由动能定理联立解得所以假设成立，滑板与挡板P碰撞前瞬间物块的速度大小为(3)由于滑板与挡板的碰撞没有机械能损失，所以滑板与挡板P碰撞后速度v1大小不变，只是方向向左。此后滑板作匀减速运动，物块先向右减速，再向左加速运动。设两者第二次具有共同速度为v2，取向左为正，由动量守恒定律有设此时滑板离P的距离为，由动能定理 解得说明滑板与物块具有共同速度时还没有返回到B点，两者能够第二次达到共同速度。设当物块的速度减为零时，滑板速度为v3，取向左为正，有解得所以，物块加速运动阶段的速度范围为 此阶段滑板的速度范围为