1.3 动量守恒定律 课后练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

第一章动量守恒定律第三节动量守恒定律课后练习2021_2022学年高二物理上学期（人教版2019选择性必修第一册）
练习
一、单选题，共10小题
1．如图所示，木块静止于光滑水平地面上，一颗子弹A沿水平方向瞬间射入木块并留在木块内，现将子弹和木块视为系统，则该系统从子弹开始射入到二者相对静止的过程中（　　）
A．动量守恒，机械能守恒
B．动量不守恒，机械能不守恒
C．动量守恒，机械能不守恒
D．动量不守恒，机械能守恒
2．一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上用一条长为L的轻绳拴一个小球，小球与悬点在同一水平面上，轻绳拉直后小球从A点静止释放，如图，不计一切阻力，下面说法中正确的是（　　）
A．小球的机械能守恒，动量守恒
B．小车的机械能守恒，动量也守恒
C．小球和小车组成系统机械能守恒，水平方向上动量守恒
D．小球和小车组成系统机械能不守恒，总动量不守恒
3．如图所示，小车与木箱紧挨着静止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不相等
4．如图所示，在粗糙水平面上，用水平轻绳相连的两个相同的物体A、B质量均为m，与水平面的摩擦因数均为μ，在水平恒力F作用下以速度v做匀速直线运动。在t0时轻绳断开，A在F作用下继续前进，则下列说法正确的是（　　）
A．水平恒力F=μmg
B．t0至t时间内，A、B的总动量不守恒
C．时，A的动量为3mv
D．时，A的动量为3mv
5．如图，AB为一光滑水平横杆，横杆上固定有一个阻挡钉C。杆上套一质量不计的轻环，环上系一长为L且足够牢固、不可伸长的轻细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将轻环拉至C左边处并将绳拉直，让绳与AB平行，然后由静止同时释放轻环和小球。重力加速度为g，则关于之后的整个运动过程，下列描述正确的是（　　）
A．小球到达最低点之前一直做曲线运动
B．轻环与小球组成的系统机械能守恒
C．轻环与小球组成的系统水平方向动量守恒
D．小球在最低点对绳子的拉力大小小于3mg
6．如图所示，颠球练习是乒乓球运动员掌握击球的力度、手感和球感的重要方法。运动员练习中将球竖直抛出，让球连续在球拍上竖直弹起和落下。某一次乒乓球由最高点下落18cm后被球拍击起，离开球拍竖直上升的最大高度为22cm。已知球与球拍的作用时间为0.1s，乒乓球的质量为2.7g，重力加速度g取10m/s2，空气阻力恒为乒乓球重力的0.1倍。则（　　）
A．运动的全过程球与球拍组成的系统动量守恒
B．球落到球拍前的瞬间动量大小为5.1×10-3
kg·m/s
C．球与球拍作用过程中动量变化量大小为1.08×10-2
kg·m/s
D．球拍对球的平均作用力为乒乓球重力的4倍
7．在平静的水面上有一条以速度v0匀速前进的载人小船，船的质量为M，人的质量为m。开始时，人相对船静止，当人相对船以速度v向船行进的反方向行走时，设船的速度为u。由动量守恒定律，下列表达式成立的是（　　）
A．（M＋m）v0＝Mu＋mv
B．（M＋m）v0＝Mu＋m（v－u）
C．（M＋m）v0＝Mu－m（v－u）
D．（M＋m）v0＝Mu－m（v－v0）
8．如图所示，在水平光滑细杆上穿着A、B两个可视为质点的刚性小球，两球间距离为，用两根长度同为的不可伸长的轻绳与C球连接，已知A、B、C三球质量相等，开始时三球静止，两绳伸直，然后同时释放三球，在A、B两球发生碰撞之前的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．A、B、C和地球组成的系统机械能不守恒
B．A、B两球发生碰撞前瞬间C球速度最大
C．A、B两球速度大小始终相等
D．A、B、C三球动量守恒
9．在下列几种现象中，所选系统动量守恒的是（　　）
A．在光滑水平面上，运动的小车迎面撞上一静止的小车，以两车为一系统
B．运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统
C．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一系统
D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统
10．如图所示，曲面体P静止放在光滑水平面上，小物块Q自P的上端静止释放。Q与P的接触面光滑，Q在P上运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．P对Q弹力不做功
B．小物块Q机械能守恒
C．P和Q构成的系统机械能守恒、动量守恒
D．P和Q构成的系统机械能守恒、动量不守恒
二、多选题，共5小题
11．如图所示，小球、、的质量分别为、、，与间通过铰链用轻杆连接，杆长为，、置于水平地面上现让两轻杆并拢，将由静止释放至下降到最低点的过程中，、、在同一竖直平面内运动，忽略一切摩擦，重力加速度为，则（　　）
A．、、组成的系统动量守恒
B．、之间的轻杆对先做正功后做负功
C．与桌面接触时只有竖直方向的速度
D．与桌面接触时的速度大小小于
12．如图所示，光滑的水平地面上停着一辆平板小车C，平板小车C上放置着两个质量不相等的物体A和B，起初A、B两物体间有一根被压缩的轻弹簧，轻弹簧与A、B两物体相连接，当两物体同时被释放后，则（　　）
A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则A、B组成的系统动量守恒
B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则A、B、C组成系统的动量守恒
C．若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B组成系统的动量守恒
D．若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B、C组成系统的动量守恒
13．如图所示，将一个内、外侧均光滑的半圆形槽，置于光滑的水平面上，槽的左侧有一个竖直墙壁。现让一个小球自左端槽口的正上方从静止开始下落，从与半圆形槽相切的点进入槽内，则以下说法中正确的是（　　）
A．小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功
B．小球在半圆形糟内运动的全过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒
C．小球从最低点向右侧最高点运动过程中，小球与槽组成的系统在水平方向动量守恒
D．小球离开槽右侧最高点以后，将做斜向上抛运动
14．
对于以下四幅图所反映的物理过程，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，机械能减少
B．图乙中、两木块放在光滑水平面上，剪断束缚，、两木块之间的细线，在弹簧恢复原长的过程中，、与弹簧组成的系统动量守恒，机械能增加
C．图丙中细线断裂后，木球和铁球在水中运动的过程，两球组成的系统动量守恒，机械能不守恒
D．图丁中木块沿放在光滑水平面上的斜面下滑，木块和斜面组成的系统在水平方向上动量守恒，机械能一定守恒
15．如图所示为老师对着墙壁练习打乒乓球。在某次球拍击球后，球斜向上飞出，球以速度垂直撞在竖直墙壁上，球反向弹回后，能回到出发点。已知乒乓球的质量为，不计空气阻力，则（　　）
A．乒乓球往返的时间相同
B．乒乓球与墙相碰，动量变化量大小为
C．乒乓球往返的轨迹不同
D．乒乓球撞击墙壁动量守恒
三、填空题，共3小题
16．动量守恒定律
（1）内容：如果一个系统___________，或者___________，这个系统的总动量保持不变。
（2）表达式：m1v1＋m2v2=___________（作用前后总动量相等）。
（3）适用条件：系统___________或者所受外力的___________。
（4）普适性：动量守恒定律既适用于低速物体，也适用于高速物体。既适用于宏观物体，也适用于___________物体。
17．（1）只要系统合外力做功为零，系统动量就守恒。（______）
（2）物体相互作用时动量守恒，但机械能不一定守恒。（______）
（3）若在光滑水平面上的两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前的动量大小一定相同。（______）
18．（1）内容
如果一个系统不受外力，或者所受外力的___________为0，这个系统的总动量保持不变。
（2）表达式
a.p=p′或m1v1＋m2v2=___________。系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量。
b.Δp1=___________，相互作用的两个物体动量的变化量等大反向。
（3）适用条件
a.理想守恒：不受外力或所受外力的合力为___________。
b.近似守恒：系统内各物体间相互作用的内力___________它所受到的外力。
c.某一方向守恒：如果系统在某一方向上所受外力的合力为零，则系统在___________动量守恒。
（4）应用动量守恒定律解题的步骤
a.明确研究对象，确定___________的组成（系统包括哪几个物体及研究的过程）。
b.进行受力分析，判断系统动量是否___________（或某一方向上是否守恒）。
c.规定___________，确定初、末状态___________。
d.由动量守恒定律列出方程。
e.代入数据，求出结果，必要时讨论说明。
四、解答题，共2小题
19．如图所示，质量为M的小船在静止水面上以速度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，由此，能推知救生员跃出后小船的速率吗？（不计水的阻力）
20．2021年6月17日15时54分，中国神舟十二号载人飞船与“天和核心舱”完成自主快速交会对接，下图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船的质量为，其推进器的平均推力为，在飞船与空间站对接后，推进器工作内，忽略飞船质量的变化，测出飞船和空间站组合体的速度变化为，求：
（1）空间站的质量；
（2）若对接前空间站的速度为，飞船的速度为，对接过程中推进器不工作，则对接后组合体的速度是多少。
试卷第2页，共2页
参考答案
1．C
【详解】
子弹射入木块过程中，系统受外力的合力为零，故系统动量守恒。由于子弹和木块间的一对滑动摩擦力做功不为零即摩擦生热，根据能量守恒定律，系统机械能不守恒。
故ABD错误；C正确。
故选C。
2．C
【详解】
以小球和小车组成的系统，只有重力做功，系统的机械能守恒，小球的机械不守恒；当小球向下摆动的过程中，竖直方向具有向上的分加速度，小车和小球整体处于超重状态，即可得知整体所受的合力不为零，总动量不守恒；系统水平方向不受外力，系统在水平方向上动量守恒。
故选C。
3．C
【详解】
ABC．男孩、小车、木箱组成的系统合外力为零，系统动量守恒，AB错误，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等，方向相反，D错误
故选C。
4．D
【详解】
A．设、所受的滑动摩擦力大小相等均为，系统匀速运动时，有
故A错误；
B．轻绳断开后，对B，取向右为正方向，由动量定理得
联立解得
即在停止运动前，即在到时间内，、系统的合外力为零，总动量守恒，故B错误；
C．
时，取向右为正方向，由系统动量守恒得
解得的动量
故C错误；
D．时，即物体停止后又经过对由动量定理得
解得的动量为
故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
ABC．轻环运动到阻挡钉C的过程中，轻环和小球在水平方向上动量守恒，竖直方向不守恒，由于杆上套有质量不计的轻环，所以小球水平速度为零，只有竖直方向的速度，小球做自由落体运动，当轻环与C碰撞后，小球绕C点做圆周运动，设轻环与C碰撞时，绳子与水平方向的夹角为θ，根据几何关系有
解得
轻环与C碰撞前瞬间，根据动能定理
小球的速度
碰撞后瞬间，小球的速度
即绳子绷直做圆周运动的瞬问有能量损失，系统的机械能不守恒，ABC错误；
D．轻环与C碰撞后，小球的速度由竖直方向变为垂直绳子方向，
小球运动到最低点的过程中，根据动能定理
解得
根据牛顿第二定律得
知
D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．运动的过程中，球与球拍组成的系统，在竖直方向上受到了重力和人手的作用力，其合力不为零，所以系统的动量不守恒，故A错误；
B．球落到球拍前的瞬间，其速度为
动量大小为
故B错误；
C．球与球拍作用后的瞬间其速度大小为
所以作用过程中动量变化量的大小为
故C正确；
D．根据动量定理，可得球拍对球的平均作用力为
小球所受的重力为
倍数关系为
故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
由题意，人和船组成的系统动量守恒，以水面为参考系，设船行驶方向为正，则初始时
v船＝v人＝v0
v船′＝u
v人＝－（v－u）
根据动量守恒定律得
（M＋m）v0＝Mu－m（v－u）
所以ABD错误，选项C正确。
故选C。
8．C
【详解】
A．在A、B两球发生碰撞之前的过程中，只有重力和系统内弹力做功，系统的机械能守恒，故选项A错误；
B．A、B两球发生碰撞前瞬间，两绳与杆垂直，C球不再向下运动，速度为零，故选项B错误；
C．根据对称性可知，A、B两球速度大小始终相等，故选项C正确；
D．三球水平方向不受外力，所以A、B、C三球水平方向动量守恒，但竖直方向动量不守恒，故选项D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．两车组成的系统受到的合外力为零，故以两车为一系统动量守恒，A正确；
B．人与铅球组成的系统初动量为零，末动量不为零，运动员和铅球为一系统动量不守恒，B错误；
C．重物和车厢组成的系统的末动量为零而初动量不为零，重物和车厢为一系统动量不守恒，C错误；
D．在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大，竖直方向动量不守恒，物体和斜面为一系统动量不守恒，D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．由于地面光滑，所以Q下滑过程P会向左移动，P对Q的弹力方向垂直于接触面，但与Q的速度方向就不始终垂直，所以P对Q的弹力有做功，A错误；
B．P、Q组成的系统运动过程中只有Q的重力做功，满足机械能守恒，由于P动能增大，故小物块Q的机械能减小，B错误；
CD．系统水平方向上不受外力的作用，水平方向满足动量守恒，但是在竖直方向上Q的合力不为零，故系统动量不守恒，C错误，D正确。
故选D。
11．BC
【详解】
A．A、B、C组成的系统水平方向不受外力，则系统水平方向动量守恒，在竖直方向上合外力不为零，动量不守恒，所以A、B、C组成的系统动量不守恒，故A错误；
B．开始时C的速度为零，当A与桌面接触时，根据速度的合成和分解可知C的速度也为零，所以C的动能先增大后减小，则轻杆对C先做正功后做负功，故B正确；
C．A与桌面接触时A、B、C水平方向的速度相等，设为v，由水平动量守恒得
0=（m+m+2m）v
解得
v=0
所以A与桌面接触时没有水平方向的速度，只有竖直方向的速度，故C正确；
D．设A与桌面接触时的速度大小为vA．根据机械能守恒定律
解得
故D错误。
故选BC。
12．BCD
【详解】
A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，由于A的质量不等于B的质量，A物体受到的摩擦力不等于B物体受到的摩擦力，A、B系统所受合外力不为零，系统动量不守恒的，故A错误；
B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B质量不同，两者所受的滑动摩擦力大小不相等，但是系统A、B、C所受合外力为零，A、B、C系统动量守恒，故B正确；
C．若A、B所受的摩擦力大小相等，系统A、B所受合外力为零，
A、B系统动量守恒，故C正确；
D．若A、B所受的摩擦力大小相等，系统A、B、C所受合外力为零，系统动量守恒，故D正确；
故选BCD。
13．BCD
【详解】
A．小球在半圆形槽内运动，从刚释放到最低点过程，只有重力做功，小球从最低点开始向上运动过程中，半圆槽向右运动，半圆槽对小球做功，A错误；
B．小球在槽内运动的全过程中，从刚释放到最低点，只有重力做功，而从最低点开始上升过程中，除小球重力做功外，还有槽对球作用力做负功。但球对槽作用力做正功，两者之和正好为零。所以小球与槽组成的系统机械能守恒，B正确；
C．小球从最低点向右侧最高点运动过程中，半圆槽离开墙壁，小球与半圆槽组成的系统在水平方向上所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，C正确；
D．小球从最低点运动到半圆槽右侧最高点过程，小球与半圆槽组成的系统在水平方向动量守恒，小球到达半圆槽右侧最高点时小球与半圆槽具有水平向右的速度，小球离开半圆槽右侧最高点时，小球具有水平向右的速度与竖直向上的速度，小球做斜上抛运动，D正确。
故选BCD。
14．AC
【详解】
A．甲图中，在光滑水平面上，子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，机械能有损失，故A正确；
B．乙图中M、N两木块放在光滑的水平面上，剪断束缚M、N两木块之间的细线，在弹簧恢复原长的过程中，M、N与弹簧组成的系统动量守恒，弹簧的弹性势能转化为两木块的动能，系统机械能守恒，故B错误；
C．丙图中，木球和铁球组成的系统匀速下降，说明两球所受水的浮力等于两球自身的重力，细线断裂后两球在水中运动的过程中，所受合外力为零，两球组成的系统动量守恒,由于水的浮力对两球做功，两球组成的系统机械能不守恒，故C正确；
D．丁图中，木块沿放在光滑水平面上的斜面下滑，木块和斜面组成的系统在水平方向上不受外力，水平方向上动量守恒，由于斜面可能不光滑，所以机械能可能有损失，故D错误。
故选AC。
15．AB
【详解】
球以速度垂直撞在竖直墙壁上，球反向弹回，能回到出发点，根据对称性，乒乓球往返的轨迹相同，乒乓球往返的时间相同，反弹后的速度大小相同，乒乓球与墙相碰，动量变化量大小为，乒乓球撞击墙壁动量不守恒，选项AB正确，选项CD错误。
故选AB。
16．不受外力
所受外力的矢量和为0
m1v1′＋m2v2′
不受外力
矢量和为零
微观
【详解】
略
17．错
对
对
【详解】
（1）[1]只要系统合外力为零，系统动量就守恒，有时系统虽然受合外力不为零，但合外力不做功，动量仍然不守恒，错误；
（2）[2]物体相互作用时，对整个系统而言，相互作用力是内力，相互抵消，系统所受外为零，动量守恒，但相互作用力做功之和不一定为零，因此机械能不一定守恒，正确；
（3）[3]若在光滑水平面上的两球相向运动，碰后均变为静止，根据动量守恒定律，则两球碰前的动量大小一定相同，正确。
18．矢量和
m1v1′＋m2v2′
-Δp2
零
远大于
这一方向上
系统
守恒
正方向
动量
【详解】
（1）[1]动量守恒的定义：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变动量守恒的。
（2）[2][3]
动量守恒定律的表达式为：
p=p′，m1v1＋m2v2=
m1
v1′＋m2v2′或Δp1=-Δp2
（3）[4][5][6]动量守恒的三种情况
a.不受外力或所受外力的合力为零
b.
系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力
c.
如果系统在某一方向上所受外力的合力为零，则系统在这一方向上动量守恒
（4）[7][8][9][10]应用动量守恒定律解题的步骤
a.明确研究对象，确定系统的组成；
b.进行受力分析，判断系统动量是否守恒（或某一方向上是否守恒）。
c.规定正方向，确定初、末状态动量。
d.由动量守恒定律列出方程求解。
19．
【详解】
根据动量守恒定律，选向右方向为正方向，则有
解得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）根据牛顿第二定律得，组合体的总质量为
组合体的加速度为
联立两式求得空间站的质量为
（2）设对接前空间站的速度为，飞船的速度为，对接后组合体的速度为，根据系统动量守恒定律得
联立两式可得
答案第1页，共2页
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