1.4动量守恒定律的应用 学科素养提升练（word版含答案）

1.4动量守恒定律的应用 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列几种运动没有利用反冲的原理的是（　　）
A．乌贼的逃生
B．鸡蛋“破”与“不破”的诀窍
C． 宇航员无绳太空行走
D．气球充气后敞口释放
2．如图所示为我国的长征七号运载火箭刚发射时的情景。则下列法正确的是（　　）
A．火箭受到地面对它的弹力作用而升空
B．火箭受周围空气对它的作用而升空
C．火箭受到向下喷射的气体对它的作用而升空
D．在没有空气的环境中这类火箭无法升空
3．下列说法中正确的是（　　）
A．在物理学中，基本单位和常用单位一起组成了单位制。
B．当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲。
C．在物理学中既有大小又有方向的物理量，称为矢量，如力、速度、温度都是矢量。
D．亚里士多德认为：如果忽略阻力，轻重物体由静止释放，它们下落得一样快。
4．如图所示，在光滑水平面上有一静止的质量为的小车，用长为的细线系一质量为的小球，将小球拉至水平位置，球放开时小车与小球保持静止状态，松手后让小球下落，在最低点与固定在小车上的油泥相撞并粘在一起，则（　　）
A．小球与油泥相撞后一起向左运动
B．小球与油泥相撞后一起向右运动
C．整个过程小车的运动距离
D．整个过程小车的运动距离
5．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑，则下列说法正确的是（　　）
A．在下滑过程中，小球和槽组成的系统动量守恒
B．在下滑过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽不做功
C．被弹簧反弹后，小球能回到槽上高h处
D．被弹簧反弹离开弹簧后，小球和槽都做速率不变的直线运动
6．如图所示，由两段圆弧和两段直轨道平滑连接，组成的封闭轨道固定在水平面上，整个封闭轨道关于O1O2连线所在直线对称，在两小球间压缩一轻弹簧（弹簧与小球不拴连），用细线固定并靠着直轨道静置，不计一切摩擦。已知r2=2r1，m1=2m2=m，现将细线烧断，两小球进入圆弧轨道前弹簧已恢复原长，小球m1进入圆弧轨道时的速度为v，下列说法中正确的是（　　）
A．两球进入圆弧轨道时的动能之比Ek1：Ek2=2：1
B．两球进入圆弧轨道时对轨道的压力之比F1：F2=1：2
C．烧断细绳前，弹簧储存的弹性势能为Ep=mv2
D．两球经过圆弧轨道的时间相同
7．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长（估计一吨左右），一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离为，然后用卷尺测出船长，已知他自身的质量为，则渔船的质量（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，质量为的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径长度为。现将质量也为的小球从点正上方高处由静止释放，小球由点经过半圆轨道后从点冲出，在空中能上升的最大高度为（不计空气阻力），则下列说法错误的是（　　）
A．小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒
B．小车向左运动的最大距离为
C．小球离开小车后做斜上抛运动
D．小球第二次能上升的最大高度满足
9．一小船静止在水面上，一个人从小船的一端走到另一端，不计水的阻力，以下说法中正确的是（　　）
A．人在小船上行走，人对船的冲量比船对人的冲量小，人向前运动得快，小船后退得慢
B．人在小船上行走，它们受的冲量大小是相等的，人向前运动得快，小船后退得慢
C．当人停止走动时，因为小船惯性大，所在小船要继续向后退
D．当人停止走动时．因为总动量不守恒，所以小船继续前进
10．物理在生活和生产中有广泛应用，以下实例没有利用反冲现象的是（　　）
A．乌贼喷水前行
B．电风扇吹风
C．火箭喷气升空
D．飞机喷气加速
11．天问一号探测器由环绕器、着陆器和巡视器组成，总质量达到，于2020年7月23日发射升空，2021年2月24日进入火星停泊轨道。在地火转移轨道飞行过程中天问一号进行了四次轨道修正和一次深空机动，2020年10月9日23时，在距离地球大约千米的深空，天问一号探测器3000N主发动机点火工作约480秒，发动机向后喷射的气体速度约为，顺利完成深空机动，天问一号飞行轨道变为能够准确被火星捕获的、与火星精确相交的轨道。关于这次深空机动，下列说法正确的是（　　）
A．天问一号的速度变化量约为
B．天问一号的速度变化量约为288m/s
C．喷出气体的质量约为48kg
D．喷出气体的质量约为240kg
12．将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（　　）
A． B． C． D．
13．如图所示，半径为的圆形槽置于光滑水平面上，小球和凹槽的质量均为，将小球从圆槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计。则、构成的系统（　　）
A．当小球到达凹槽左端时，凹槽向右的位移最大
B．这一过程动量守恒
C．因为系统机械能守恒，物体运动到圆槽的最低点速度为
D．释放后当物体向左上升到最高点时，又恰与释放点等高
14．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处由静止开始自由下滑（　　）
A．在下滑过程中，小球和槽组成的系统水平方向动量守恒
B．在下滑过程中，小球对槽的作用力不做功
C．被弹簧反弹后，小球和槽部都做速率不变的直线运动
D．被弹簧反弹后，小球能回到槽高h处
15．如图1所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球。时，乙球以的初速度向静止的甲球运动。之后，它们仅在电场力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触）。它们运动的图像分别如图2中甲、乙两曲线所示。由图线可知（　　）
A．乙球的质量是甲球质量的2倍
B．时刻两球相距最近且速度方向相反
C．时间内，两球间的电场力先增大后减小
D．时间内，两球间的电势能先增大后减小
二、解答题
16．有一艘质量为M=150kg的船停在静水中，船长L=5m，船上一个质量为m=50kg的人从船头走到船尾。不计水的阻力，则船在水中移动的距离为多少？
17．如图所示，质量mB=2kg的平板车B上表面水平，开始时静止在光滑水平面上，在平板车左端静止着一块质量mA=2kg的物块A，一颗质量m0=0.01kg的子弹以v0=600m/s的水平初速度瞬间射穿A后，速度变为v=200m/s，已知A与B之间的动摩擦因数不为零，且A与B最终达到相对静止，则整个过程中A、B组成的系统因摩擦产生的热量为多少
参考答案
1．B
【详解】
A．乌贼的逃生是利用喷出的水的反冲作用，属于反冲运动，故A不符合题意；
B．鸡蛋“破”与“不破”的诀窍，是增大作用时间，减小作用力，起到缓冲作用。故B符合题意；
C．宇航员无绳太空行走，是利用反冲的原理。故C不符合题意；
D．气球充气后敞口释放，利用喷出的气体的反冲作用而运动的，属于反冲运动，故D不符合题意。
故选B。
2．C
【详解】
火箭高速向后喷出气体，气体对火箭的反作用力使火箭升空，故在没有空气的环境中这类火箭也能正常升空，C正确。
故选C。
3．B
【详解】
A．在物理学中，基本单位和导出单位一起组成了单位制。故A错误；
B．当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲。故B正确；
C．在物理学中既有大小又有方向的物理量，称为矢量，如力、速度都是矢量。但是温度是标量，故C错误；
D．伽利略认为：如果忽略阻力，轻重物体由静止释放，它们下落得一样快。故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
AB．在水平方向上，系统不受外力，因此在水平方向动量守恒。小球下落过程中，水平方向具有向右的分速度，因此为保证动量守恒，小车要向左运动。当撞到油泥，是完全非弹性碰撞，小球和小车大小相等方向相反的动量恰好抵消掉，所以小车和小球都保持静止，故AB错误；
CD．设当小球到达最低点时，小球向右移动的距离为，小车向左移动的距离为，根据系统水平方向动量守恒有
又
，
则有
变形得
根据
联立解得
故C错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．在下滑过程中，小球和槽组成的系统在水平方向上所受合外力为零，动量守恒；在竖直方向上所受合外力不为零，动量不守恒，故A错误；
B．在下滑过程中，根据动量守恒定律可知槽向左运动，小球和槽之间的相互作用力对槽做正功，故B错误；
CD．根据动量守恒定律可知小球滑到斜槽底端时和槽的速度大小相等，小球被弹簧反弹离开弹簧后，速度大小不变，与槽的速度相等，所以小球和槽都做速率不变的直线运动，且小球不可能追上槽并回到槽上高h处，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．对两球组成的系统，由动量守恒定律可知
解得
两球进入圆弧轨道时的动能之比
选项A错误；
B．根据
可得两球进入圆弧轨道时对轨道的压力之比
选项B错误；
C．烧断细绳前，弹簧储存的弹性势能为
选项C正确；
D．设左边小圆弧所对圆心角为θ，则大圆弧所对圆心角为2π-θ两球经过圆弧轨道的时间之比
选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
因水平方向动量守恒，可知人运动的位移为（L-d）由动量守恒定律可知
解得船的质量为
故选D。
8．C
【详解】
A．小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向系统动量守恒，A正确；
B．系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得
解得，小车的位移
B正确；
C．小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，小球由B点离开小车时系统水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，C错误；
D．小球第一次车中运动过程中，由动能定理得
Wf为小球克服摩擦力做功大小，解得
即小球第一次在车中滚动损失的机械能为 ，由于小球第二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于，机械能损失小于，因此小球再次离开小车时，能上升的高度大于
而小于 ，D正确。
故选C。
9．B
【详解】
人在船上行走时，由于不计水的阻力，人和小船组成的系统所受外力之和为零，故系统动量守恒，人对船的冲量大小等于船对人的冲量大小
m人v人+M船v船=0
可知，人向前运动得快，根据质量关系，小船后退得慢。人的速度与船的速度成正比，方向相反，则当人运动的速度增大时，船运动的速度也增大。当人停止走动时，船也停止。故B正确ACD错误。
故选B。
10．B
【详解】
乌贼喷水前行、火箭喷气升空、飞机喷气加速都是利用了反冲原理；而电风扇吹风不是反冲。
故选B。
11．B
【详解】
AB．根据动量定理有
可以求得天问一号的速度变化量约为288m/s，可知A错误，B正确；
CD．设喷出气体的速度为v气，方向为正方向，质量为m，由动量守恒定律可知
mv气 （M m）Δv =0
解得喷出气体质量约为
m=438kg
CD错误。
故选B。
12．D
【详解】
在不考虑重力和空气阻力影响的情况下，火箭及燃料气体系统在点火喷气过程中动量守恒，设喷气后火箭获得的速度为v，并以v的方向为正方向，根据动量守恒定律有
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
13．AD
【详解】
B．这一过程中，小球有向心加速度，具有竖直向上的分加速度，系统处于超重状态，竖直方向的合外力不为零，系统水平方向不受外力，故系统的合外力不为零，系统的动量不守恒。但系统水平方向不受外力，则在水平方向系统的动量守恒，故B错误；
A．因为P和Q组成的系统在水平方向上动量守恒，当P运动到左侧最高点时，Q向右运动的位移最大，故A正确；
C．设小球运动到凹槽的最低点速度为v1，凹槽的速度为v2；取水平向左为正方向，根据系统水平方向的动量守恒，有
根据系统的机械能守恒，有
解得
故C错误；
D．设小球到达左侧最高点时的速度为v，此时小球和凹槽速度相同，根据系统水平方向动量守恒，有
2mv=0
即
v=0
根据系统的机械能守恒知，小球向左上升到最高点时，恰与释放点等高，故D正确；
故选AD。
14．AC
【详解】
A．在下滑的过程中，小球和槽组成的系统，在水平方向上不受力，则水平方向上动量守恒，故A正确；
B．在滑动过程中，槽向后滑动，根据动能定理知，槽的速度增大，则小球对槽的作用力做正功，故B错误；
CD．小球和槽组成的系统水平方向上动量守恒，开始总动量为零，小球离开槽时，小球和槽的动量大小相等，方向相反，由于质量相等，则速度大小相等，方向相反，然后小球与弹簧接触，被弹簧反弹后的速度与接触弹簧的速度大小相等，可知反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动，且速度大小相等，小球不会回到槽高h处，故C正确，D错误；
故AC。
15．CD
【详解】
A．由图示图象可知：，，，两点电荷组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得
代入数据解得
故A错误；
B．时间内两电荷间距离逐渐减小，在时间内两电荷间距离逐渐增大，时刻两球相距最近，由图示可知，两球速度方向相同，故B错误。
C．时间内两电荷间距离逐渐减小，在时间内两电荷间距离逐渐增大，由库仑定律得知，两电荷间的相互静电力先增大后减小，故C正确。
D．由图象看出，时间内两球间距离减小，电场力做负功，电势能增大，时间内两球间距离增大，电场力对系统做正功，两球间的电势能减小，故D正确；
故选：CD。
16．1.25m
【详解】
设船在水中移动的距离为x，用时间为t，则根据动量守恒定律可得
解得
x=1.25m
17．2J
【详解】
对于子弹、物体A相互作用过程，设向右为正方向，由动量守恒定律得
m0v0=m0v+mAvA
解得
vA=2m/s
对于A、B相互作用过程，设向右为正方向，由动量守恒定律得
mAvA=（mA+mB）vB
vB=1m/s
A、B系统因摩擦产生的热量等于A、B系统损失的动能，即
Q=ΔE=mA-（mA+mB）
代入数据解得
Q=2J