2023年高考物理课时跟踪检测(二十)　动量守恒定律及其应用.pdf

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1、课时跟踪检测（二十）动量守恒定律及其应用1.2022年 第 24届冬季奥林匹克运动会在北京市和张家口市联合举办，短道速滑接力是其中一个比赛项目。如图所示，在比赛过程中，“接捧”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的_速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则甲、乙组成的系统（）A.机械能守恒，水平方向动量守恒B.机械能不守恒，水平方向动量守恒C.机械能守恒，水平方向动量不守恒D.机械能不守恒，水平方向动量不守恒解析：B把运动员甲、乙看作一个系统，在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相

2、互作用，水平方向上系统所受外力矢量和为零，因此水平方向上系统的动量守恒；在乙推甲的过程中有内力做功，转化为系统的机械能，所以系统的机械能不守恒，选项B 正确。2.（多选）如图所示，小车在光滑水平面上向左匀速运动。水 1/?平轻质弹簧左端固定在A点，物体与固定在A点的细线相连，、0、,、弹簧处于压缩状态（物体与弹簧未连接），某时刻细线断了，物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上，取小车、物体和弹簧为一个系统，下列说法正确的是（）A.若物体滑动中不受摩擦力，则该系统全过程机械能守恒B.若物体滑动中有摩擦力，则该系统全过程动量守恒C.不论物体滑动中有没有摩擦，小车的最终速度与线断前相同D.不论物体滑动中

3、有没有摩擦，系统损失的机械能相同解析：B C D 物体与油泥粘合的过程，发生非弹性碰撞，系统机械能有损失，故 A 错误；整个系统在水平方向不受外力，竖直方向上合力为零，则系统动量守恒，故 B 正确；取系统的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可知，物体在沿车滑动到8 端粘在6 端的油泥上后系统共同的速度与初速度是相同的，故 C 正确；由C 的分析可知，当物体与8端油泥粘在一起时，系统的速度与初速度相等，所以系统的末动能与初动能是相等的，系统损失的机械能等于弹簧的弹性势能，与物体滑动中有没有摩擦无关，故 D 正确。3.一质量为M的航天器，正以速度。在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发

4、动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体被喷出时速度大小为V1,加速后航天器的速度大小为。2,则喷出气体的质量，为（）A.m=V2-vV2B.m=,Mvi+vi0 2一%C.m=i Mv2+vxV1 VQD.m=-M力 一解析：C规定航天器的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得M v o=(M in)V2m v ,解得故C 正确。4.如图甲所示，光滑水平面上有A、3 两物块，已知物块A 的质量=2 k g,以一定的初速度向右运动，与静止的物块8 发生碰撞并一起运动，碰撞前后物块A 的位移一时间图像如图乙所示(规定向右为正方向)，则碰撞后的速度及物体B的质量分别为()A.2 m/s,5 kgB.2

5、m/s,3 kgC.3.5 m/s,2.86 kgD.3.5 m/s,O.86 kg解析：B由题图乙可知，碰前A 的速度为。1=至 m/s=5 m/s,碰后A、5 的共同速度为也=4 等m/s=2 m/s，A、碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得mAv=(mA+mB)V2,解得mB=3 k g,故选项B 正确。5.冰壶运动深受观众喜爱，图 1为运动员投掷冰壶的镜头。在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰，如图2。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图3 中的哪幅图()A-/生.一甲解析：B冰壶甲、乙碰撞过程动量守恒,图3碰撞前系统动量水平向

6、右，碰撞后合动量也C必然水平向右，碰撞后冰壶在摩擦力作用下做匀减速直线运动，所以碰撞点到最后停靠点的连线代表碰撞后的速度方向，连线的长短反映碰撞后的速度大小。A 项所示的题图中,甲、乙碰后的动量都斜向右上方，不符合动量守恒定律，A 错误；B 项所示的题图中，碰撞后甲静止，乙水平向右运动，符合质量相等的物体发生弹性碰撞的特点，B 正确；C 项所示的题图中，甲在前，乙在后，但是，碰前乙在甲的前方，碰后甲的速度不可能大于乙，即甲不可能在乙前面，C 错误；D 项所示的题图中，碰后甲的速度大于乙的速度，合动量水平向左，不符合动量守恒定律，D 错误。6.(多选)在世界斯诺克国际锦标赛中，中国选手丁俊晖把质

7、量为机的白球以5。的速度推出，与正前方另一静止的相同质量的黄球发生对心正碰，碰撞后黄球的速度为3。，运动方向与白球碰前的运动方向相同。若不计球与桌面间的摩擦，贝！()A.碰后瞬间白球的速度为2。B.两球之间的碰撞属于弹性碰撞C.白球对黄球的冲量大小为3”加D.两球碰撞过程中系统能量不守恒解析：AC由动量守恒定律可知，相同质量的白球与黄球发生对心正碰，碰后瞬间白球的速度为2 o,故 A 正确。碰前的动能为%”X(50)2=Fi02,碰后的动能为5 nX(3V)2+；mX(2v)2=2,两球之间的碰撞不属于弹性碰撞，故 B 错误。由动量定理知，白球对黄球的冲量/=A p=3/n o-0=3 w,故

8、 C 正确。两球碰撞过程中系统能量守恒，损失的动能以其他形式释放，故 D 错误。7.如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为，”的水以相对地面为。的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g,空气阻力不计，下列说法正 确 的 是()A.火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力B .水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒C.火箭获得的最大速度为券M-mD.火箭上升的最大高度为m2Vo22 g(M m)2解析：D火箭的推力来源于火箭喷出的水对它的反作用力，选 项 A 错误；水被喷出的过程中，火箭和水组成系统动量守恒，系统的机械能增加

9、，选 项 B 错误；设火箭获得的最 大 速 度 大 小 为 以 由 动 量 守 恒 定 律 有 解 得 =号,选 项 C 错误；由竖直上抛运动规律，可得火箭上升的最大高度为G=H=2g；%5)2,选项D 正确。8.(多选)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，的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为小 初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度。，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。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（）A 1 2A.2m vC.NfjmgLMmD.NfimgL解析：B D

10、设物块与箱子相对静止时共同速度为。i,则由动量守恒定律得?o=（M+mv 1 1m）vi,得 0=系统损失的动能为A&系=彳/1。2+m）供2=”“上、，A 错误，1 V I I in/A I nt）B 正确。根据能量守恒定律得知，系统产生的内能等于系统损失的动能，根据功能关系得知，系统产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，则有Q=AEk*=N,”gL,C 错误，D 正确。_=（5 0 =9.（多选）（2020全国峪II）水平冰面上有一固定的竖直挡板。一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 k g 的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度

11、；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过 8 次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为（）A.48 kgB.53 kgC.58 kg D.63 kg解析：B C 选运动员退行速度方向为正方向，设运动员的质量为M,物块的质量为m,物块被推出时的速度大小为小,运动员第一次推出物块后的退行速度大小为。I。根据动量守恒定律，运动员第一次推出物块时有0=0 一,研），物块与挡板发生弹性碰撞，以等大的速率反弹；第二次推出物块时有M v

12、 i+m vo=mvo+Mv2,依此类推，M v 2+m v0=mv0+M03,，M07+moo=Mi0o+A/08。又运动员的退行速度 V8Vo,V7Vo,解得 3tnM5m,即 52 kgMn2V2=(W 1 1 +/W 2)。对试验车，由动量定理有一尸，2=11。一联立解得尸=2.5X104N,可见尸 尸 0,故试验车的安全气囊不会爆开。答案：(1)1.6X104N-s 1.6X105N 不会爆开13.2021年 7 月 1 2 日，广昌莲花旅游文化节启动仪式暨“红色故土、莲映广昌”大型烟火秀隆重举行。烟火燃放时，假设某花炮发射器能在=0.2 s 的时间内将花炮竖直向上发射出去，花炮的质

13、量为,”=1 k g,射出的最大高度与发射器之间的距离为/i=1 8 0 m,且花炮刚好在最高点爆炸分为两碎块，假设爆炸前后花炮的总质量不变，经过一段时间炸开的两碎块同时落地。忽略一切阻力及发射器大小，重力加速度g=l()m/s2。(1)求花炮发射器发射花炮时，对花炮产生的平均作用力的大小。(2)如果爆炸分成的两碎块的速度均沿水平方向，落地时两个落地点之间的距离为s=900 m 且两碎块的速度互相垂直，求两碎块的质量分别是多少。(3)求花炮内炸药释放的化学能(假设炸药释放的化学能全部转化为炸开的两碎块的动能)。解析：(1)花炮射出后做竖直上抛运动，设其运动至=180 m 高空用时为f,由竖直上

14、抛运动的规律知人=家，代入数据解得t=6 s设在发射时间fi=0.2 s 内，发射器对花炮的平均作用力大小为尸，对花炮从发射到运动至=18()m高空的整个过程，运用动量定理有，g(f+ti)=O代入数据解得尸=310 N。(2)设花炮在最高点爆炸时炸裂成质量为 小加2的两碎块，其对应水平速度大小分别为5、力，方向相反，花炮爆炸时在水平方向所受合外力为零，由动量守恒定律有机 -2202=0且有由平抛运动的规律和题目中所给信息有(5+0 2)，=900 m设炸开的两碎块落地时竖直方向的速度为巧,，因落地时两碎块的 y 速度相互垂直，如图所示，则有t a n，=1 =中/一)、代入数据解得，i=0.2 kg,7/i2=0.8 kg,s =1 2 0 m/s,笠 2=3 0 m/s。(3)花炮在最高点爆炸前后由能量守恒定律可得炸药产生的化学能=5 m。/+；,”2 s 2=1 800 Jo答案：(1)310 N(2)0.2 kg 0.8 kg(3)1 800 J