高中物理 16.3动量守恒定律课时提升训练（含解析）新人教版选修35.doc

16.3动量守恒定律1.下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量不守恒的是()【解析】选b。a中子弹和木块的系统在水平方向不受外力,竖直方向所受合力为零,系统动量守恒;b中在弹簧恢复原长过程中,系统在水平方向始终受墙的作用力,系统动量不守恒;c中木球与铁球的系统所受合力为零,系统动量守恒;d中系统水平方向动量守恒。2.(2014哈尔滨高二检测)如图是中国队员投掷冰壶的镜头。在某次投掷中,冰壶运动一段时间后以0.4 m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰,碰后对方的冰壶以0.3 m/s的速度向前滑行。若两冰壶质量相等,规定向前运动的方向为正方向,则碰后中国队冰壶获得的速度为()a.0.1 m/sb.-0.1 m/sc.0.7 m/sd.-0.7 m/s【解析】选a。设冰壶质量为m,碰后中国队冰壶速度为vx,由动量守恒定律得mv0=mv+mvx,解得vx=0.1 m/s,故选项a正确。3.质量为m的砂车,沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动,此时从砂车上方落入一个质量为m的大铁球,如图所示,则铁球落入砂车后,砂车将()a.立即停止运动b.仍匀速运动,速度仍为v0c.仍匀速运动,速度小于v0d.做变速运动,速度不能确定【解析】选c。砂车及铁球组成的系统,水平方向不受外力,水平方向动量守恒,所以有mv0=(m+m)v,v=mm+mv0mb,中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧,放在平板小车c上后,a、b、c均处于静止状态。若地面光滑,则在细绳被剪断后,a、b从c上未滑离之前,a、b在c上沿相反方向滑动过程中()a.若a、b与c之间的摩擦力大小相同,则a、b组成的系统动量守恒,a、b、c组成的系统动量也守恒b.若a、b与c之间的摩擦力大小不相同,则a、b组成的系统动量不守恒,a、b、c组成的系统动量也不守恒c.若a、b与c之间的摩擦力大小不相同,则a、b组成的系统动量不守恒,但a、b、c组成的系统动量守恒d.以上说法均不对【解析】选a、c。当a、b两物体组成一个系统时,弹簧的弹力为内力,而a、b与c之间的摩擦力为外力。当a、b与c之间的摩擦力等大反向时,a、b组成的系统所受外力之和为零,动量守恒;当a、b与c之间的摩擦力大小不相等时,a、b组成的系统所受外力之和不为零,动量不守恒。而对于a、b、c组成的系统,由于弹簧的弹力,a、b与c之间的摩擦力均为内力,故不论a、b与c之间的摩擦力的大小是否相等,a、b、c组成的系统所受的外力之和均为零,故系统的动量守恒。6.如图所示,一质量m=3.0kg的长方形木板b放在光滑水平地面上,在其右端放一质量m=1.0kg的小物块a。现以地面为参考系,给a和b以大小均为4.0m/s、方向相反的初速度,使a开始向左运动,b开始向右运动,但最后a并没有滑离b板,站在地面上的观察者看到在一段时间内物块a正在做加速运动,则在这段时间内的某时刻木板b相对地面的速度大小可能是()a.3.0 m/sb.2.8 m/sc.2.4 m/sd.1.8 m/s【解析】选c。以地面为参考系,初始阶段,a受水平向右的摩擦力,向左做减速运动,b受水平向左的摩擦力,向右做减速运动,a的速度先减为零。设此时b的速度为vb,由动量守恒定律得mv0-mv0=mvb,vb=2.7m/s。此后a向右加速,b继续向右减速,最后二者达到共速v,由动量守恒定律得mv0-mv0=(m+m)v,v=2.0m/s,所以b相对地面的速度应大于2.0m/s而小于2.7 m/s,故选项c正确。7.某同学质量为60kg,在军事训练中要求他从岸上以2 m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上,然后去执行任务。小船的质量是140 kg,原来的速度是0.5 m/s。该同学上船后又跑了几步,最终停在船上。不计阻力,求此时小船的速度。【解析】由题意可知,该同学和船组成的系统动量守恒。设该同学原来运动的方向为正方向。根据动量守恒定律m1v1+m2v2=(m1+m2)v,v=m1v1+m2v2m1+m2=120-70200m/s=0.25 m/s。解得结果为正值,表明最终共同运动的速度方向与该同学原来的速度方向相同。答案:0.25m/s,方向与该同学原来的速度方向相同。8.如图所示,木块a的质量ma=1kg,足够长的木板b的质量mb=4kg,质量为mc=2kg的木块c置于木板b上,水平面光滑,b、c之间有摩擦。现使a以v0=10m/s的初速度向右匀速运动,与b碰撞后将以va=4m/s的速度弹回。求:(1)b运动过程中的最大速度。(2)c运动过程中的最大速度。【解析】(1)碰后瞬间b速度最大,选向右为正方向,由动量守恒定律得mav0=ma(-va)+mbvb所以vb=mav0+mavamb=110+144m/s=3.5 m/s,方向向右(2)b、c以共同速度运动时,c速度最大,选向右为正方向,由动量守恒定律得mbvb=(mb+mc)vc所以vc=mbvbmb+mc=43.54+2m/s=73m/s,方向向右答案:(1)3.5m/s,方向向右(2)73m/s,方向向右9.如图所示,在光滑水平面上放置a、b两物体,质量均为m,其中b物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内。a物体以速度v0向右运动,并压缩弹簧。求:(1)弹簧压缩量达到最大时a、b两物体的速度大小va和vb。(2)弹簧弹性势能的最大值ep。【解析】(1)弹簧压缩量达到最大时a、b两物体的速度相等,设为v,由动量守恒定律得mv0=2mv,解得v=v02。(2)由能量守恒定律得ep=12mv02-122mv2=14mv02。答案:(1)均为v02(2)mv0241.一炮艇总质量为m,以速度v0匀速行驶,从炮艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹,发射炮弹后炮艇的速度为v,若不计水的阻力,则下列各关系式中正确的是()a.mv0=(m-m)v+mvb.mv0=(m-m)v+m(v+v0)c.mv0=(m-m)v+m(v+v)d.mv0=mv+mv【解析】选a。以炮艇及炮艇上的炮弹为研究对象,动量守恒,其中的速度均为对地速度,故a正确。2.(2013上海高考)质量为m的物块静止在光滑水平桌面上,质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度2v03射出,则物块的速度为_,此过程中损失的机械能为_。【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)系统受外力为零,动量守恒;(2)损失的机械能为初始机械能与作用后机械能之差。【解析】由动量守恒定律,mv0=m2v03+mv,解得v=mv03m。由能量守恒定律,此过程中损失的机械能为e=12mv02-12m(2v03)2-12mv2=518mv02-118mm2v02。答案:mv03m518mv02-118mm2v023.光滑水平轨道上有三个木块a、b、c,质量分别为ma=3m、mb=mc=m,开始时b、c均静止,a以初速度v0向右运动,a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。求b与c碰撞前b的速度大小。【解析】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,由动量守恒定律得对a、b木块:mav0=mava+mbvb对b、c木块:mbvb=(mb+mc)v由a与b间的距离保持不变可知va=v联立式,代入数据得vb=65v0答案:65v04.(2014银川一中高二检测)如图所示,a、b两个木块质量分别为2kg与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,最后铁块与b的共同速度大小为0.5m/s,求:(1)a的最终速度;(2)铁块刚滑上b时的速度。【解析】(1)铁块和木块a、b为一系统,由系统总动量守恒得:mv=(mb+m)vb+mava可求得:va=0.25m/s。(2)设铁块刚滑上b时的速度为u,此时a、b的速度均为:va=0.25m/s。由系统动量守恒得:mv=mu+(ma+mb)va可求得:u=2.75m/s答案:(1)0.25m/s(2)2.75m/s5.以初速度v0与水平方向成60角斜向上抛出的手榴弹,到达最高点时炸成质量分别为m和2m的两块弹片。其中质量大的一块弹片沿着原来的方向以2v0的速度飞行。求:(1)质量较小的另一块弹片速度的大小和方向。(2)爆炸过程中有多少化学能转化为弹片的动能?【解析】(1)斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动,在最高点处爆炸前的速度v1=v0cos60=12v0。设v1的方向为正方向,质量较小弹片的速度为v2,如图所示,由动量守恒定律得3mv1=2mv1+mv2其中爆炸后大块弹片速度v1=2v0,解得v2=-2.5v0,“-”号表示v2的速度方向与爆炸前速度方向相反。(2)爆炸过程中转化为动能的化学能等于系统动能的增量,ek=122mv12+12mv22-12(3m)v12=274mv02。答案:(1)2.5v0,方向与爆炸前速度的方向相反(2)27