2019-2020学年人教新课标选修3-5 16.3动量守恒定律 同步练习(解析版)

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名称 2019-2020学年人教新课标选修3-5 16.3动量守恒定律 同步练习(解析版)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-02-18 00:38:34

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文档简介

16.3动量守恒定律
同步练习(解析版)
1.如图,光滑水平面上有两辆小车,用细线相连,中间有一个被压缩的轻弹簧,小车处于静止状态。烧断细线后,由于弹力的作用两小车分别向左、右运动。已知两小车质量之比m1:m2=2:1,下列说法正确的是
A.弹簧弹开后两车速度大小之比为1:2
B.弹簧弹开后两车动量大小之比为1:2
C.弹簧弹开过程m1、m2受到的冲量大小之比为2:1
D.弹簧弹开过程弹力对m1、m2做功之比为1:4
2.如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上。A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则下列说法中不正确的是(  )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,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,A、B、C组成的系统动量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒
3.2019-2020 赛季短道速滑世界杯盐湖城站比赛,女子 3000 米接力中国队夺冠,拿到本站比赛第二枚金牌。在比赛中“接棒”的运动员甲提前站在“交捧”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中,假设运动员受冰面在水平方向上的阻力不可忽略则
A.甲、乙动量守恒
B.甲对乙的力大于乙对甲的力
C.甲对乙的冲量大小一定等于乙对甲的冲量大小
D.甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功
4.如图所示,一轻绳上端固定,下端系一木块,处于静止状态.一颗子弹以水平初速度射入木块内(子弹与木块相互作用时间极短,可忽略不计),然后一起向右摆动直至达到最大偏角.从子弹射入木块到它们摆动达到最大偏角的过程中,对子弹和木块,下列说法正确的是(  )
A.机械能守恒,动量不守恒
B.机械能不守恒,动量守恒
C.机械能不守恒,动量不守恒
D.机械能守恒,动量守恒
5.如图所示,水平地面上有倾角为、质量为m的 光滑斜面体,质量也为m的光滑直杆穿过固定的竖直滑套,杆的底端置于斜而上高为h的位置处.现将杆和斜面体由静止自由释放,至杆滑到斜面底端(杆始终保持竖直状态),对该过程下列分折中正确的是(重力加速度为g)
A.杆和斜面体组成的系统动量守恒
B.斜面体对杆的支持力不做功
C.杆与斜面体的速度大小比值为sin
D.杆滑到斜面底端时,斜面体的速度大小为cos
6.如图所示,在光滑水平面上放一个质量为M的斜面体,质量为m的物体沿斜面由静止开始自由下滑,下列说法中正确的是(  )
A.M和m组成的系统动量守恒
B.M和m组成的系统动量不守恒
C.M和m组成的系统水平方向动量守恒
D.M和m组成的系统竖直方向动量守恒
7.木块和用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,紧靠在墙壁上, 在上施加向左的水平力使弹簧压缩, 如图所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是(??? )
A.尚未离开墙壁前, 和组成的系统的动量守恒
B.尚未离开墙壁前, 和组成的系统的动量不守恒
C.离开墙壁后, 和组成的系统动量守恒
D.离开墙壁后, 和组成的系统动量不守恒
8.光滑水平面上放着一异形物块b,其曲面是四分之一圆弧,在它的最低点静止地放着一个小球c,如图所示。滑块a以初速度v0水平向左运动,与b碰撞后迅速粘在一起。已知a、b、c的质量均为m,小球c不能从物块b的上端离开,在它们相互作用与运动的全过程中
A.a、b、c组成的系统动量守恒
B.a、b、c组成的系统机械能不守恒
C.小球c在曲面上,上升的最大高度为
D.小球c在曲面上上升的最大高度为
9.如图所示,小车静止在光滑水平面上,AB是小车内半圆弧轨道的水平直径,现将一小球从距A点正上方h高处由静止释放,小球由A点沿切线方向经半圆轨道后从B点冲出,在空中能上升的最大高度为,不计空气阻力。下列说法错误的是( )
A.在相互作用过程中,小球和小车组成的系统动量守恒
B.小球离开小车后做竖直上抛运动
C.小球从进入小车轨道到离开水平位移为半圆的直径
D.小球第二次冲出轨道后在空中能上升的最大高度为
10.我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3000m接力三连冠.观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则
A.甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量相同
B.相互作用的过程中甲与乙组成的系统满足机械能守恒定律
C.甲的动能增加量不等于乙的动能减少量
D.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反
11.在某次短道速滑接力赛中,质量为50kg的运动员甲以6m/s的速度在前面滑行,质量为60kg的乙以7m/s的速度从后面追上,并迅速将甲向前推出,完成接力过程.设推后乙的速度变为4m/s,方向向前,若甲、乙接力前后在同一直线上运动,不计阻力,求:
⑴接力后甲的速度大小;
⑵若甲乙运动员的接触时间为0.5s,乙对甲平均作用力的大小.
12.如图,水平光滑杆上套有一质量为m的圆环B,一根长为L细线连接环和质量为2m的球A,线水平刚好拉直,且AB均静止。在B环正下方1.5L处有一平台。平台右边缘竖直,且与B环的水平距离为x,某时刻释放A球,当AB间细线竖直时恰好断裂,求
(1)细线竖直时A、B的速度大小分别为多大
(2)为使A球能落到平台上,x需要满足什么条件。
13.如图所示,小球A的质量为mA=5kg,动量大小为PA=4kg.m/s,小球A沿着光滑水平面向右运动,与静止的B球发生弹性碰撞,碰后A的动量大小变为PA'=1kg·m/s,方向仍然向右。则由此可知碰撞后小球B的动量大小为______kg·m/s,小球B的质量为____kg.
14.如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A, 质量mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2kg.现对A施加一个水平向右的恒力F=10N , A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6s , 二者的速度达到vt=2m/s , A开始运动时加速度a的大小________.
参考答案
1.A
【解析】
【详解】
AB.两小车和弹簧组成的系统,在烧断细线后,合外力为零,动量守恒,所以两车的动量大小之比为1:1,由结合可知,所以A选项正确, B选项错误;
C.由于弹簧弹开过程,对两小车每时每刻的弹力大小相等,又对应着同一段作用时间,由可知,m1、m2受到的冲量大小之比为1:1,所以C选项错误;
D.根据功能关系的规律,弹簧弹开过程,弹力对m1、m2做功等于两小车动能的增量,由 代入数据可知,所以D选项错误。
2.A
【解析】
【详解】
A、如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,弹簧释放后A、B分别相对小车向左、向右滑动,它们所受的滑动摩擦力FfA向右,FfB向左,由于mA∶mB=3∶2,所以FfA∶FfB=3∶2,则A、B组成的系统所受的外力之和不为零,故其动量不守恒,A错;
BCD、对A、B、C组成的系统,A、B与C间的摩擦力为内力,该系统所受的外力为竖直方向的重力和支持力,它们的合力为零,故该系统的动量守恒,B、D均正确;若A、B所受摩擦力大小相等,则A、B组成的系统所受外力之和为零,故其动量守恒,C正确。
3.C
【解析】
【详解】
A.运动员与冰面间在水平方向上的相互作用不能忽略,甲、乙组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;
B.甲、乙间的作用力是作用力与反作用力大小相等、方 向相反,故B错误;
C.甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等、方向相反,故C正确;
D.虽然甲、 乙间的作用力大小相等,但是不知在力的方向发生的位移,所以无法判断 断做功多少,故D错误。
4.C
【解析】
【详解】
从子弹射入木块到它们摆动达到最大偏角的过程中,对子弹和木块组成的系统做圆周运动,合力不等于零,系统的动量不守恒。机械能有一部分转化为内能,则系统的机械能不守恒,故ABD错误,C正确。
5.D
【解析】
【详解】
A.杆和斜面体组成的系统受的合外力不为零,则系统的动量不守恒,选项A错误;
B.斜面体对杆的支持力的方向垂直斜面向上,与杆的位移方向夹角为钝角,则斜面体对杆的支持力对杆做负功,选项B错误;
C.根据杆和斜面的位移关系,,可得到速度之比为,选项C错误;
D.杆滑到斜面底端时,由能量关系:
联立解得斜面体的速度大小为cos,选项D正确。
6.BC
【解析】
【详解】
ABD.m下滑过程系统所受合外力竖直向下,系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,系统在竖直方向动量不守恒,故AD错误,B正确;
C.M和m组成的系统在水平方向所受合外力为零,水平方向系统动量守恒,故C正确;
7.BC
【解析】
【详解】
以a、b及弹簧组成的系统为研究对象,撤去外力后,b向右运动,在a尚未离开墙壁前,系统所受合外力不为零,因此该过程系统动量不守恒.故A错误,B正确;当a离开墙壁后,系统水平方向不受外力,系统动量守恒,故C正确,D错误;故选BC.
8.BD
【解析】
【详解】
A.由题意在碰撞过程及之后一起运动过程中,a、b、c为系统水平方向上动量守恒,小球c在竖直方向上有运动,而竖直方向上小球c受力不平衡,故竖直方向上动量不守恒,故A错误.
B.a与b碰撞过程中有能量损失,故整个相互作用过程中机械能不守恒,故B正确.
CD.a与b碰撞过程动量守恒有:
解得;
之后a、b、c相互作用过程中水平方向动量守恒,小球上升到最高点时三者共速,有:
解得
而由碰撞后到小球上升到最高点h过程中根据能量守恒有:
解得:
故C错误,D正确.
故选BD
9.ACD
【解析】
【详解】
A.小球与小车组成的系统在水平方向不受外力,水平方向系统动量守恒,但系统所受的合外力不为零,所以系统动量不守恒,故A错误;
B.小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,可知系统水平方向的总动量保持为零。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,所以小球离开小车后做竖直上抛运动,故B正确;
C.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
即有
解得
故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0.2mgh,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0.2mgh,机械能损失小于0.2mgh,因此小球再次离开小车时,能上升的高度大于
0.8h-0.2h=0.6h
故D错误。
故选ACD。
10.CD
【解析】
【详解】
因为冲量是矢量,甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等方向相反,故冲量大小相等方向相反,A错误.甲推乙的过程,除重力与弹力之外,推力做功,系统机械能不守恒,B错误;经历了中间的完全非弹性碰撞过程,一定有动能损失,故二者相动能的改变量不相等,C正确;甲、乙间的作用力大小相等,方向相反;作用时间相同,故由动量定理可知,二人的动量变化大小一定相等,方向相反,D正确;选CD.
【点睛】
运动员与冰面间的摩擦可忽略不计,在“交棒”过程中,“交棒”运动员猛推“接棒”运动员一把,两个运动员相互作用的力等大、反向、共线,作用时间相同,根据动量定理,两个运动员的动量变化等大、反向、共线,系统动量守恒.
11.(1)9.6m/s;(2)360N;
【解析】
【详解】
(1)由动量守恒定律得

(2)对甲应用动量定理得
12.(1),.(2)
【解析】
【详解】
(1)由题意可知小球在下落过程中以球A和环B为系统在水平方向上动量守恒,则在下落到最低点时根据动量守恒有:
而小球下落过程中系统机械能守恒,则有:
联立解得:,
(2)当绳在最低点断裂后小球做平抛运动,由几何关系知要让小球落到平台上有:
联立解得:,即要满足条件需要
答:(1)细线竖直时A、B的速度大小分别为,.
(2)为使A球能落到平台上,x需要满足。
13.3 3
【解析】
【详解】
以向右为正方向,根据动量守恒定律得:,解得:;由机械能守恒定律得:,代入数据解得:。
14.2.5m/s2
【解析】
【详解】
以A为研究对象,A开始运动时,由牛顿第二定律得: F=mAa,代入数据得:a=2.5m/s2;