高中物理第1章碰撞与动量守恒1_2探究动量守恒定律学业分层测评沪科版选修3-5.pdf

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1、精品教案可编辑1.2 探究动量守恒定律(建议用时：45 分钟)学业达标 1.如图 1-2-7所示，甲木块的质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧.甲木块与弹簧接触后()图 1-2-7A.甲木块的动量守恒B.乙木块的动量守恒C.甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D.甲、乙两木块所组成系统的动能不守恒E.甲、乙两木块及弹簧组成的系统机械能守恒【解析】根据动量守恒定律的条件，以甲、乙为一系统，系统的动量守恒，A、B 错误，C 正确；甲、乙的一部分动能转化为弹簧的弹性势能，甲、乙系统的动能不守恒，D、E正确.【答案】CDE2.如图 1-2-

2、8所示，在光滑的水平面上有一静止的斜面，斜面光滑，现有一个小球从斜面顶点由静止释放，在小球下滑的过程中，以下说法正确的是()图 1-2-8【导学号：67080006】A.斜面和小球组成的系统动量守恒B.斜面和小球组成的系统仅在水平方向上动量守恒C.斜面向右运动D.斜面静止不动精品教案可编辑E.小球增加的动能小于小球减少的势能【解析】小球加速下滑，系统竖直方向上有向下的加速度，竖直方向合力不为零，故系统动量不守恒，但系统水平方向上合力为零，故系统水平方向上动量守恒，因小球下滑过程中水平方向的速度在增大，由动量守恒定律可得，斜面水平向右的速度也在增加，故B、C 正确.由能量守恒知E正确.【答案】B

3、CE3.如图 1-2-9所示，A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上，木块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行，最后停在B木块的右端，对此过程，下列叙述正确的是()图 1-2-9A.当C在A上滑行时，A、C组成的系统动量守恒B.当C在B上滑行时，B、C组成的系统动量守恒C.无论C是在A上滑行还是在B上滑行，A、B、C三物块组成的系统动量都守恒D.当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量不守恒E.当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量守恒【解析】当C在A上滑行时，对A、C组成的系统，B对A的作用力为外力，不等于 0，故系统动量不守恒，选项A 错误；当C在B上滑行时，A、B已分离，

4、对B、C组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，选项B 正确；若将A、B、C三木块视为一系统，则沿水平方向无外力作用，系统动量守恒，选项C、E 正确，选项D 错误.【答案】BCE4.如图 1-2-10所示，光滑圆槽的质量为M，静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处，如果将线烧断，则小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度是 _.(填“向左”“向右”或“0”)精品教案可编辑图 1-2-10【解析】小球和圆槽组成的系统在水平方向不受外力，故系统在水平方向上的动量守恒(px0).细线被烧断瞬间，系统在水平方向的总动量为零.又知小球到达最高点时，球与槽水平方向上有共同

5、速度，设为v，由动量守恒定律有：0(Mm)v，所以v 0.【答案】05.如图 1-2-11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物体的最终速度为_，方向向 _.图 1-2-11【解析】因水平面光滑，物块与盒子组成的系统水平方向动量守恒，又因盒子内表面不光滑，物块与盒子最终一定速度相等，由动量守恒定律可得：mv0(Mm)v，故vmv0Mm，方向水平向右.【答案】mv0Mm右6.如图 1-2-12甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸

6、带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器.甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为_m/s，碰撞后两车的共同速度大小为_m/s.甲精品教案可编辑乙图 1-2-12【解析】碰撞前 x 1.2 cm，碰撞后x 0.8 cm，T0.02 s，由vxt计算.【答案】0.6 0.47.某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，在小车A后连着纸带，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计

7、的具体装置如图1-2-13甲所示.甲乙图 1-2-13(1)长木板右端下面垫放一小木片的目的是_.(2)若已获得的打点纸带如图乙所示，A为运动的起点，各计数点间距分别记为AB、BC、CD和DE，用天平测得A、B两车的质量分别为mA、mB，则需验证的表达式为_.【解析】(1)长木板右端下面垫放一小木片，目的是平衡摩擦力，使小车拖着纸带在木板上能做匀速运动.(2)从题图中可以看出，B到C的时间等于D到E的时间，所以可以用BC代表小车碰前的速度，用DE代表碰后的速度，应有mABC(mAmB)DE.【答案】(1)平衡摩擦力(2)mABC(mAmB)DE精品教案可编辑8.一个质量为2 kg 的装砂小车，

8、沿光滑水平轨道运动，速度为 3 m/s，一个质量为1 kg的球从 0.2 m 高处自由落下，恰落入小车的砂中，此后小车的速度是多少？【解析】小车、砂、球三者组成的系统在水平方向上动量守恒，故Mv(Mm)v，解得：vMMmv22 1 3 m/s2 m/s.【答案】2 m/s能力提升 9.(2015天津高考)如图 1-2-14所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，图 1-2-14A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为 31，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回.两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质量之比为 _，A、B两球碰撞前、后的总动能之比为_.【解析】

9、设碰前B球的速度为v0，A碰墙后以原速率返回恰好不发生第二次碰撞，说明A、B两球碰撞后速度大小相等、方向相反，即分别为13v0和13v0根据动量守恒定律，得mBv0mB13v0mA13v0解得mAmB41；A、B两球碰撞前、后的总动能之比为12mBv2012mA13v0212mB13v0295.【答案】41 9510.如图 1-2-15所示，质量为0.5 kg的小球在距离车底面高20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以 7.5 m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油精品教案可编辑泥，车与油泥的总质量为4 kg，设小球落在车底前瞬间速度大小是25 m/s，则当小球与小车相

10、对静止时，小车的速度大小为_m/s，方向向 _.(g取 10 m/s2)图 1-2-15【解析】由平抛运动的知识可知：小球下落的时间t2hg2 2010s2 s，在竖直方向的速度vygt20 m/s，由运动的合成可得在水平方向的速度vx252202m/s 15 m/s，由于小球和小车组成的系统在水平方向上满足动量守恒，所以4 7.5 0.5 15(40.5)v，解得v 5 m/s，方向向右.【答案】5 右11.如图1-2-16所示，一玩具小车携带若干质量为m的弹丸，车和弹丸的总质量为MMm201，在半径为R的水平光滑轨道上以速度v0做匀速圆周运动，若小车每转一周便沿运动方向相对地面以恒定速度v

11、v0v15发射一颗弹丸，求小车发射第几颗弹丸时静止.【导学号：67080007】图 1-2-16【解析】由题意知，小车每转一周，质量就减少m，设发射第一颗弹丸后小车的速度为v1(依次类推)，由沿切线方向动量守恒，可得：发射一颗弹丸时Mv0(Mm)v1mv发射两颗弹丸时(Mm)v1(M2m)v2mv解得v1Mv0mvMm，v2Mv02mvM2m精品教案可编辑递推可知，发射n颗弹丸时的速度vnMv0nmvMnm，令vn0 可得nMv0mv，将已知条件Mm201和v0v15代入上式可得nMv0mv 4.【答案】412.如图 1-2-17所示，在光滑水平面上有两个木块A、B，木块B左端放置小物块C并保

12、持静止，已知mAmB0.2 kg，mC0.1 kg，现木块A以初速度v 2 m/s 沿水平方向向右滑动，木块A与B相碰后具有共同速度(但不粘连)，C与A、B间均有摩擦.求：图 1-2-17(1)木块A与B相碰瞬间A木块及小物块C的速度大小；(2)设木块A足够长，求小物块C的最终速度.【解析】(1)木块A与B相碰瞬间C的速度为0，A、B木块的速度相同，由动量守恒定律得mAv(mAmB)vA，vAv21 m/s.(2)C滑上A后，摩擦力使C加速，使A减速，直至A、C具有共同速度，以A、C整体为系统，由动量守恒定律得mAvA(mAmC)vC，vC23m/s，方向水平向右.【答案】(1)1 m/s 0

13、(2)23m/s 方向水平向右13.如图 1-2-18所示，甲车质量m120 kg，车上有质量M50 kg 的人，甲车(连同车上的人)以v3 m/s的速度向右滑行，此时质量m2 50 kg的乙车正以v01.8 m/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，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长.精品教案可编辑图 1-2-18【解析】人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象由水平方向动量守恒得：(m1M)vm2v0(m1m2M)v，解得v 1 m/s以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，得：(m1M)vm1vMu解得u3.8 m/s因此，只要人跳离甲车的速度u 3.8 m/s就可避免两车相撞.【答案】大于等于3.8 m/s