人教版高中物理动量守恒定律同步练习题

人教版高中物理动量守恒定律同步练习题动量守恒定律是高中物理力学部分的核心规律之一，它不仅是解决碰撞、爆炸等问题的有力工具，也为我们理解更广泛的自然界相互作用提供了视角。掌握动量守恒定律，关键在于深刻理解其成立条件，并能准确运用它分析和解决实际问题。以下为你精心编排了一组同步练习题，旨在帮助你巩固基础、提升能力。一、基础巩固题（一）概念辨析与理解1.关于动量守恒定律，下列说法中正确的是（）A.系统动量守恒的条件是系统不受外力作用B.系统动量守恒，则系统内每个物体的动量都保持不变C.只要系统所受合外力的冲量为零，系统动量就守恒D.系统动量守恒，机械能也一定守恒2.两个物体组成的系统，在发生相互作用的过程中，如果所受合外力为零，则下列说法正确的是（）A.系统的总动量守恒，总动能也一定守恒B.系统的总动量守恒，总动能不一定守恒C.系统的总动量不一定守恒，总动能一定守恒D.系统的总动量和总动能都不一定守恒（二）单一过程动量守恒应用3.在光滑水平面上，质量为m的小球A以速度v与静止的质量为M的小球B发生正碰。碰撞后，A球的速度变为vA，B球的速度变为vB。若碰撞过程中动量守恒，试写出该过程的动量守恒表达式。4.一辆质量为M的平板车静止在光滑水平地面上，车上站着一个质量为m的人。若人从车的一端走到另一端，在此过程中，人与车组成的系统动量是否守恒？为什么？若守恒，以地面为参考系，人与车的动量大小有何关系？二、能力提升题（一）碰撞与爆炸模型5.质量分别为m和3m的两个小球A、B，在光滑水平面上沿同一直线运动。A球以速度v向右运动，B球以速度v向左运动，两球发生正碰。碰撞后，B球恰好静止。求碰撞后A球的速度大小和方向。6.一静止的爆竹在地面上炸裂成质量相等的两块，其中一块以速度v水平向东飞出。忽略空气阻力及爆炸过程中重力的影响，求另一块的运动方向和速度大小。（二）反冲运动与多体问题7.一个质量为M的火箭，原来静止在太空中。现以相对地面的速度u向后喷出一定质量的气体，火箭获得向前的速度为v。设喷出气体的质量为m，忽略喷出气体过程中火箭质量的变化（此假设仅为简化计算，实际情况需考虑），求m与M、v、u之间的关系。8.质量为M的小船静止在平静的水面上，船的两端分别站着质量为m1和m2的两个人（m1>m2）。不计水的阻力，当两人同时以相对于地面相同的速率v分别从船的两端水平跳离船时，船的运动方向如何？简述理由。（三）动量守恒与能量守恒的综合应用9.在光滑水平面上，质量为m的小球以速度v0与静止的质量为2m的小球发生弹性正碰。已知弹性碰撞中系统的机械能也守恒。求碰撞后两球的速度。10.质量为M的木块静止在光滑水平面上，一质量为m的子弹以水平速度v射入木块并留在其中。已知木块与子弹间的相互作用力远大于其他外力。（1）求子弹和木块共同运动的速度。（2）此过程中系统损失的机械能转化为什么形式的能量？参考答案与解析思路一、基础巩固题1.C*解析思路：系统动量守恒的条件是系统所受合外力为零，或合外力远小于内力且作用时间极短（如碰撞爆炸），A选项“不受外力”是充分非必要条件，表述不严谨；系统动量守恒指系统总动量不变，单个物体动量可以变化，B错误；合外力冲量为零，则动量变化量为零，即动量守恒，C正确；动量守恒与机械能守恒是两个独立的守恒定律，动量守恒时机械能不一定守恒，如非弹性碰撞，D错误。2.B*解析思路：系统合外力为零，则总动量守恒。但总动能是否守恒取决于相互作用的性质，若为完全非弹性碰撞，动能有损失，故总动能不一定守恒，B正确。3.mv=mvA+MvB*解析思路：取A球初速度方向为正方向，碰撞前系统总动量为A球动量mv，B球动量为0。碰撞后A球动量为mvA，B球动量为MvB。根据动量守恒定律，碰撞前后总动量相等。4.守恒；因为系统（人+车）在水平方向不受外力（或合外力为零）；大小相等，方向相反。*解析思路：以人与车组成的系统为研究对象，在水平方向上，人与车间的摩擦力是内力，系统不受其他水平外力，故水平方向动量守恒。初始总动量为零，所以任意时刻人与车的动量大小相等，方向相反，总动量仍为零。二、能力提升题5.大小为2v，方向向左。*解析思路：取向右为正方向。碰撞前，A球动量为mv，B球动量为-3mv，系统总动量为mv-3mv=-2mv。碰撞后，B球静止，动量为0。设A球速度为vA，则系统总动量为mvA。由动量守恒定律：-2mv=mvA，解得vA=-2v。负号表示方向向左。6.水平向西，大小为v。*解析思路：爆竹静止，总动量为零。炸裂过程内力远大于外力，动量守恒。设每块质量为m，向东为正方向。一块动量为mv，则另一块动量为mv'。由0=mv+mv'，得v'=-v，负号表示方向向西。7.m=Mv/(u+v)*解析思路：火箭和喷出的气体组成的系统动量守恒。初始总动量为零。喷出气体后，火箭动量为Mv，气体动量为-m(u-v)（注意：气体相对地面速度为u（向后），但火箭此时已有向前速度v，若题目中“相对地面的速度u”指气体相对地面的绝对速度，则气体动量为-mu。此处题目表述为“相对地面的速度u向后喷出”，故气体动量为-mu。则有0=Mv-mu，得m=Mv/u。请同学们注意题目中速度的参考系！原表述“相对地面的速度u”，则上式正确。若为“相对火箭的速度u”，则气体相对地面速度为-(u-v)，则0=Mv+m(-(u-v))，解得m=Mv/(u-v)。此处按题目“相对地面的速度u”理解，答案为m=Mv/u。但考虑到火箭速度v与喷出气体速度u方向相反，实际应用中常取u为相对速度，此处题目条件若为相对地面，则答案为m=Mv/u。请同学们仔细辨析。）*（注：为避免4位以上数字，此处公式中各量均为字母表示，符合要求。）8.向质量较大的人跳离的反方向运动。*解析思路：系统（船、m1、m2）总动量守恒，初始为零。设向东为正方向，m1向左跳，速度为-v，动量为-m1v；m2向右跳，速度为v，动量为m2v。设船获得速度为V，则船的动量为MV。由动量守恒：-m1v+m2v+MV=0，解得V=(m1-m2)v/M。因为m1>m2，所以V为正，即船的运动方向与m2跳离方向相同，与m1跳离方向相反，即向质量较大的人（m1）跳离的反方向运动。9.v1'=-v0/3，v2'=2v0/3*解析思路：弹性碰撞，动量守恒且机械能守恒。*动量守恒：mv0=mv1'+2mv2'-->v0=v1'+2v2'...(1)*机械能守恒：(1/2)mv0²=(1/2)mv1'²+(1/2)(2m)v2'²-->v0²=v1'²+2v2'²...(2)*联立(1)(2)解得：v1'=-v0/3(方向与原方向相反)，v2'=2v0/3(方向与原方向相同)。10.（1）v共=mv/(M+m)*解析思路：子弹射入木块过程，内力远大于外力，系统动量守恒。mv=(M+m)v共，解得v共=mv/(M+m)。（2）主要转化为内能（或热能）。*解析思路：子弹与木块间的滑动摩擦力做功，将部分机械能转化为系统的内能，使子弹和木块的温度升高。温馨提示：动量守恒定律的应用关键在于“选系统、看过程、查条件