1.4动量守恒定律的应用练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 1.4 动量守恒定律的应用
一、单选题
1．如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A、B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下列说法正确的是（　　）
A．两滑块的动能之比
B．两滑块的动量大小之比
C．弹簧对两滑块的冲量大小之比
D．弹簧对两滑块做功之比
2．2020年12月22日，作为太阳同步轨道火箭的长征八号首次试飞成功。关于火箭发射，下列说法正确的是（　　）
A．火箭发射过程中机械能守恒
B．影响火箭速度大小的因素只有喷出气流的速度
C．影响火箭速度大小的因素包括喷气的质量与火箭本身质量之比
D．喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量相同
3．光滑水平桌面上有A、B两个物体，A的质量是B的k倍。将一轻弹簧置于A、B之间，用外力缓慢压A、B。撤去外力后，A、B开始运动，A和B的动量大小的比值为（　　）
A． B．1 C． D．k
4．如图所示，水平地面上紧挨着的两个滑块P、Q之间有少量炸药（质量不计），爆炸后P、Q沿水平地面向左、右滑行的最大距离分别为0.8m、0.2m。已知P、Q与水平地面间的动摩擦因数相同，则P、Q的质量之比m1:m2为（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶4
5．2021年6月17日9时22分，我国神舟十二号载人飞船发射圆满成功。如图是神舟十二号载人飞船发射瞬间的画面，在火箭点火发射瞬间，质量为m的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。已知发射前火箭的质量为M，则在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为（燃气喷出过程不计重力和空气阻力的影响）（　　）
A． B． C． D．
6．在光滑的水平地面上放有一质量为M的半圆柱体，在其圆心正上方静止放有一质量为m的光滑小球。某时刻小球受到轻微扰动，由静止开始下滑。当m与M分离时，m的水平位移为，则M的位移为（　　）
A． B． C． D．
7．一辆小车置于光滑水平面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端装一网兜。若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将（空气阻力不计）（　　）
A．向左移动一段距离停下 B．在原位置没动
C．向右移动一段距离停下 D．一直向左移动
8．某人站在静止于水面的船上，从某时刻开始，人从船头走向船尾，水的阻力不计，下列说法不正确的是（　　）
A．人匀速运动，船则匀速后退，两者的速度大小与它们的质量成反比
B．人走到船尾不再走动，船也停止不动
C．不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比
D．船的运动情况与人行走的情况无关
9．如图所示，气垫导轨水平放置，滑块A、B置于气垫导轨之上，它们的质量关系为。在两滑块之间放置一个轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下。滑块运动过程中忽略空气阻力，则（　　）
A．线断之后，弹簧对A、B均有冲量，两滑块的总动量增加
B．线断之后，在A、B运动过程中的任一时刻，
C．线断之后，两滑块的机械能之和始终不变
D．线断之前，弹簧中储存的弹性势能是弹簧落下时滑块A动能的3倍
10．在光滑的水平轨道上放置一门质量为m1的旧式炮车（不包含炮弹质量），炮弹的质量为m2，当炮车沿与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度为（　　）
A． B．
C． D．
11．如图所示，光滑地面上有一质量为的足够长木板，一质量为的人站在木板的端，关于人由静止开始至运动到木板的端（、表示地面上原、对应的点），则如图所示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
12．如图所示，有一质量、边长为0.2m的正方体木块，静止于光滑水平面上，木块内部有一从顶面贯通至底面的通道，一个质量为的小球由静止开始从轨道的左端运动到右端，在该过程中木块的位移为（　　）
A．0.05m B．0.10m C．0.15m D．0.5m
13．如图所示，质量为M的上表面光滑的小车静置于光滑的水平面上，左端固定一根轻质弹簧，质量为m的物块放在小车上，压缩弹簧并用细线连接物块和小车左端，开始时小车与物块都处于静止状态，此时物块与小车右端相距为L，当突然烧断细线后，以下说法正确的是（　　）
A．物块离开小车前，物块和小车组成的系统动量守恒
B．物块离开小车前，物块和小车组成的系统机械能守恒
C．当物块离开小车时，小车向左运动的位移大小为
D．当物块速度大小为v时（未离开小车），小车速度大小为
14．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可靠的是（　　）
A．向后踢腿 B．向后甩手
C．脱下衣服或鞋子水平抛出 D．脱下衣服或鞋子竖直向上抛出
15．如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为，突然炸成两块，质量为m的一块以速度沿的方向飞去，则另一块的运动（　　）
A．一定沿的方向飞去
B．一定做自由落体运动
C．可能沿的反方向飞去
D．以上说法都不对
二、填空题
16．通过实验探究影响小火箭反冲速度大小的因素是什么_______________．
17．反冲运动的三点说明
作用原理 反冲运动是系统内两物体之间的作用力和反作用力产生的效果
动量守恒 反冲运动中系统不受____或内力_______外力矢量和，所以反冲运动遵循_______
机械能增加 反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能_________
18．质量为m1，的热气球吊筐中有一质量为m2的人，共同静止在距地面为h的高空中，现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳长度至少为_________。
三、解答题
19．一质量为0.3kg的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空。当烟花弹上升到离地20m高处时速度为零，此时弹中火药爆炸将烟花弹炸为大、小两块，大、小块烟花弹分别获得水平向左、水平向右的速度，大块质量为小块质量的2倍，大、小两块烟花弹获得的动能之和也为E，爆炸时间极短，重力加速度g取10m/s2，，不计空气阻力和火药的质量，释放烟花弹位置的水平面足够大。求：
(1)动能E；
(2)大、小两块烟花弹落地之间的距离。
20．如图所示，把一辆质量为的电动玩具车放在质量为的小车上。当接通电动玩具车的电源，使它相对于小车以的速度运动时，小车如何运动？
21．如图，甲、乙两人手拉手在光滑水平冰面上一起向右运动，速度大小为。现在甲向右推乙，两人分开后，乙速度变为，已知甲、乙质量分别为，不考虑冰面阻力，求
（1）两人分开后，甲的速度大小和方向？
（2）甲推乙的过程中，乙对甲的冲量大小和方向？
22．如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起，中间夹有少量炸药，静止于b处，A的质量是B的3倍。某时刻炸药爆炸，两物块突然分离，分别向左、右沿轨道运动。B到d点时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的，A与ab段的动摩擦因数为μ，重力加速度g，求：
(1)爆炸后物块B在b点的速度大小；
(2)物块A滑行的距离s。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．根据动量守恒定律得
解得

两滑块的动能之比
A错误；
B．两滑块的动量大小之比为
B错误；
C．弹簧对两滑块的冲量大小之比
C正确；
D．弹簧对两滑块做功之比
D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．火箭发射过程中有燃料的燃烧，有外力对火箭做功，机械能不守恒，A错误；
BC．影响火箭速度大小的因素是喷气速度和喷气的质量与火箭本身质量之比，故B错误，C正确；
D．喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量大小相等，方向相反，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
设A和B的动量大小分别为pA和pB，由于系统初动量为零，且A、B被弹开后运动方向相反，则根据动量守恒定律有
即
故选B。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
爆炸过程中，两滑块动量守恒，取水平向右为正，则
爆炸之后分别对两滑块动能定理可知：滑块P
滑块Q
联立代入已知数据解得
故选A。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
以向上为正方向，由动量守恒定律可得
解得
D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
M与m水平方向动量守恒，由人船模型可得
解得
故选C。
7．A
【解析】
【详解】
弹簧枪发射弹丸后，依靠反冲小车向左运动，当飞行的弹丸落入右端网兜时，因系统动量守恒，小车又停止。
故选A。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．人从船头走向船尾的过程中，人和船组成的系统动量守恒。设人的质量为m，速度为v。
船的质量为M，速度为v' 。以人行走的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
0=mv+Mv'
解得
可知，人匀速行走，v不变，则v'不变，船匀速后退，且两者速度大小与它们的质量成反比。故A正确，与题意不符；
B．人走到船尾不再走动，设整体速度为v"，由动量守恒定律得
0 = (m+ M)v"
得
v"=0
即船停止不动。故B正确，与题意不符；
C．系统初始总动量为0，根据动量守恒定律得
0=mv+Mv'
解得
则不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比。故C正确，与题意不符；
D．由上分析知，船的运动情况与人行走的情况有关，人动船动，人停船停。故D错误，与题意相符。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．气垫导轨，不考虑阻力，A和B组成的系统动量守恒，A错误；
B．由于动量守恒，所以
所以A、B的速度之比为1：2，B错误；
C．弹簧对A和B都做正功，两滑块的机械能之和增大，C错误；
D．令弹簧中储存的弹性势能为Ep，则
而A、B的速度之比为1：2，计算出
D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
炮弹离开炮口时，炮弹和炮车组成的系统在水平方向不受外力，则系统在水平方向动量守恒。设炮车后退的速度大小为v，则炮弹对地的水平速度大小为，取炮车后退的方向为正，对炮弹和炮车组成系统为研究，根据水平方向动量守恒有：
解得
故ABD错误，C正确；
故选C。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据动量守恒，人向右运动时，木板向左运动，因此人到达木板的右端b时，b一定位与N点的左侧；由于人向右运动，因此人始终位于M点的右侧，到达b端时，b端一定位于M点的右侧。
故选D。
12．A
【解析】
【详解】
小球由静止开始从如图所示轨道的左端运动到右端过程中，小球与木块组成的系统，水平方向平均动量守恒，则有
即
根据题意，有
联立解得
故选A。
13．A
【解析】
【详解】
A．物块离开小车前，物块和小车组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故A正确；
B．物块离开小车前，弹力对物块和小车组成的系统做功，系统机械能不守恒，故B错误；
C．根据动量守恒定律可知，物块离开小车前，物块和小车在任意时刻的速度大小关系均满足
所以当物块离开小车时，小车向左运动的位移大小和物块向右运动的位移大小关系满足
根据位移关系可得
解得
故C错误；
D．根据C项分析可知，当物块速度大小为v时（未离开小车），小车速度大小为
，故D错误。
故选A。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．以人作为整体为研究对象，向后踢腿或手臂向前甩，人整体的总动量为0，不会运动起来，故AB错误；
C．把人和外衣视为一整体，这个整体动量为0，人给外衣或鞋子一个速度，动量总量不变，所以人也可以有一个反向的速度，可以离开冰面，故C正确；
D．把人和外衣视为一整体，这个整体动量为0，人给外衣或鞋子一个竖直方向的速度，水平动量总量仍然等于0，所以人仍然静止，不可以离开冰面，故D错误；
故选C。
15．C
【解析】
【分析】
【详解】
以整个导弹为研究对象，取的方向为正方向，根据爆炸的瞬间系统在水平方向上动量守恒得
解得
另一块可能沿的方向飞去、沿的反方向飞去、自由落体运动，故选C。
16．火箭的反冲速度与火箭的质量及发射过程中喷出气体的速度有关
【解析】
【分析】
【详解】
实验材料：相同规格的小火箭四支，竖直发射架，秒表，砝码
实验步骤
（1）把四支小火箭分成两组，每组两支，固定在竖直发射架上
（2）向第一组的两支小火箭加质量相同的发射火药，调节气体喷出口，使第一支的喷气口大于第二支的喷气口
（3）调节使第二组小火箭的喷气口相同，在第一支火箭上固定一小质量的砝码
（4）依次点燃发射，用秒表记录火箭从发射到落地的时间
探究结论：火箭的反冲速度与火箭的质量及发射过程中喷出气体的速度有关
17． 外力 远大于 动量守恒定律 增加
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]反冲运动中系统不受外力或内力远大于力矢量和，所以反冲运动遵循动量守恒定律。
[4] 反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加。
18．
【解析】
【分析】
【详解】
人与气球组成的系统动量守恒，设气球的速度v1， 人的速度v2，设运动时间为t，以人与气球组成的系统为研究对象，以向上为正方向，由动量守恒得
解得
其中
解得
则软绳至少的长度
19．(1)60J；(2)84m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由机械能守恒
解得
(2)烟花弹在最高点爆炸，动量守恒，设水平向左为正方向
由能量守恒
烟花弹竖直上抛运动大、小两块烟花弹均做平抛运动，大、小两块烟花弹落地之间的距离
解得
20．小车将相对地面以的速度运动，方向与玩具车运动的方向相反。
【解析】
【详解】
设小车和玩具车相对的地面的速度大小分别为v1和v2，根据动量守恒定定律有
①
由题意，根据速度的相对性可知
②
联立①②解得
所以小车将相对地面以的速度运动，方向与玩具车运动的方向相反。
【点睛】
应用动量守恒定律求解速度时，注意要选对参考系，同一个表达式中的速度要相对同一个参考系。
21．（1）4m/s，方向向左；（2），方向向左
【解析】
【分析】
【详解】
（1）甲、乙两人组成的系统动量守恒，取向右运动的方向为正方向，由动量守恒定律可得
，
代入数据解得
则两人分开后，甲的速度大小为4m/s，方向向左。
（2）乙对甲的冲量大小为I，根据动量定理可得
则乙对甲的冲量大小，方向向左。
22．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)设物块A和B的质量分别为mA和mB，B在d处，由牛顿第二定律得
从b到d由动能定理得
联立解得
(2)系统动量守恒
A在滑行过程中，由动能定理
联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页