2019-2020学年高中物理选修3-5 16.3动量守恒定律课时训练
选择题(下列题目四个选项中只有一个选项满足题意)
1.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的小球从槽高h处开始自由下滑则( )
A.在以后的运动过程中,小球和槽的动量始终守恒
B.在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功
C.被弹簧反弹后,小球和槽都做速率不变的直线运动
D.被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,小球能回到槽高h处
2.如图所示,A、B两物体的质量比mA:mB=3:2,它们原来静止在平板车C上,A、B间有一根被压缩了的弹簧,A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同,地面光滑。当弹簧突然释放后,则有( )
A.A、 B系统动量守恒
B.A、B、C系统动量守恒
C.开始时小车来回运动
D.开始时小车向右运动
3.如图所示,A、B两物体质量之比为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.只有A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量才守恒
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.只有A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量才守恒
4.如图所示,一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上,槽的左侧有一竖直墙壁,现让一小球(可认为质点)自左端槽口A点的正上方从静止开始下落,与半圆槽相切并从A点入槽内,则下列说法正确的是( )
A.小球离开右侧槽口以后,将做竖直上抛运动
B.小球在槽内运动的全过程中,只有重力对小球做功
C.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统机械能不守恒
D.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统水平方向上的动量不守恒
5.质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v,此时滑板的速度大小为 .
A. B. C. D.
6.如图,质量为200kg的小船在静止水面上以3m/s的速率向右匀速行驶,一质量为50kg的 救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对船 以6m/s的速率水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为( )
A.4. 2m/s B.3m/s
C.2.5m/s D.2.25m/s
7.如图所示,A、B两物块质量之比为2:1,用水平细线相连静止在水平地面上,现用水平恒力F作用在物块B上,使A、B一起向右以速度v做匀速运动。某时刻A、B间的细线突然断开,当物块B的速度为2v时,物块A仍在运动,则此时物块A的速度大小为( )
A. B. C. D.
8.一炮艇总质量为M,以速度v0匀速行驶,从船上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹,发射炮弹后炮艇的速度为v′,若不计水的阻力,则下列各关系式中正确的是
A.Mv0=(M-m)v′+mv B.Mv0=(M-m)v′+m(v+v0)
C.Mv0=(M-m)v′+m(v+v′) D.Mv0=Mv′+mv
9.如图所示,质量为M的小车在光滑的水平面上以向右匀速运动,一个质量为m的小球从高h处自由下落,与小车碰撞后,与车一起向右运动,则其速度为
A. B.
C. D.
10.光滑水平桌面上有P、Q两个物块,Q的质量是P的n倍.将一轻弹簧置于P、Q之间,用外力缓慢压P、Q.撤去外力后,P、Q开始运动,P和Q的动量大小的比值为( )
A.n2 B.n C. D.1
11.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
12.甲、乙两人站在光滑的水平冰面上,他们的质量都是M,甲手持一个质量为m的球,现甲把球以相对地面为v的速度传给乙,乙接球后又以相对地面为2v的速度把球传回甲,甲接到球后,甲、乙两人的速度大小之比为( )
A. B. C. D.
二、综合计算题
13.如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线、同一方向运动,速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度.(不计水的阻力)
14.如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量,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.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.求
(1)A开始运动时加速度a的大小;
(2)A,B碰撞后瞬间的共同速度v的大小;
(3)A的上表面长度l;
2019-2020学年高中物理选修3-5 16.3动量守恒定律课时训练参考答案
1.C
【解析】
试题分析:由动量守恒的条件可以判断动量是否守恒;由功的定义可确定小球和槽的作用力是否做功;由小球及槽的受力情况可知运动情况;由机械能守恒及动量守恒可知小球能否回到最高点.小球与弹簧接触前,小球和槽组成的系统动量守恒,且有则有.当小球与弹簧接触后,小球受外力,故小球和槽组成的系统所受外力不为零,动量不再守恒,故A错误;下滑过程中两物体都有水平方向的位移,而力是垂直于球面的,故力和位移不垂直,故两力均做功,故B错误;小球脱离弧形槽后,槽向后做匀速运动,小球向前做速度大小和槽相同的匀速运动,而小球和弹簧作用过程中机械能守恒,故小球被原速率反弹,反弹继续做匀速运动,故C正确;小求被反弹后,因两物体均有向左的速度,且速度大小相等,则两物体不会相遇,小球不会到达最高点,故D错误.
故选C.
2.B
【解析】
AB.由题意地面光滑,所以A、B和弹簧、小车组成的系统受合外力为零,所以系统的动量守恒;在弹簧释放的过程中,由于mA:mB=3:2,A、B所受的摩擦力大小不等,所以A、B组成的系统合外力不为零,动量不守恒;故A错误,B正确;
CD.由于A、B两木块的质量之比为mA:mB=3:2,由摩擦力公式f=μN=μmg知,A对小车向左的滑动摩擦力大于B对小车向右的滑动摩擦力,在A、B相对小车停止运动之前,小车的合力所受的合外力向左,会向左运动,故CD错误。
故选B。
3.C
【解析】
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,弹簧释放后,若A、B两物体仍静止,则A、B两物体动量守恒。若A、B两物体发生滑动,A、B两物体受到的摩擦力不同,系统所受合外力不为0,系统动量不守恒,A错误;
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B两物体构成的系统所受合外力为0,动量守恒,C正确;
BD.由于地面光滑,A、B、C组成的系统所受合外力为0,A、B、C组成的系统动量守恒。动量守恒需要系统受到的合外力为零,与系统内的内力无关,A、B、C之间的摩擦力为内力。故BD错误。
故选C。
4.D
【解析】
A.小球离开右侧槽口同时,槽由于在球的作用力下向右运动,小球与槽具有相同的水平向右的速度分量,且有竖直向上的速度分量,故小球做斜抛运动,故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,还有槽对小球的作用力做负功,故B错误;
C.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,故C错误;
D.小球在槽内运动的前半过程中,竖直墙壁对槽有力的作用,小球与槽组成的系统水平方向上的动量不守恒,而小球在槽内运动的后半过程中,小球与槽组成的系统水平方向不受外力,则小球与槽组成的系统水平方向上的动量守恒,故D正确。
故选D。
5.B
【解析】
设滑板的速度为,小孩和滑板动量守恒得:,解得:,故B正确。
6.A
【解析】
人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向外力之和为零,动量守恒,规定向右为正方向,由动量守恒定律得
(M+m)v0=Mv′—mv
代入数据解得
v′=4.2m/s
故A正确,BCD错误。
故选A。
7.C
【解析】
由于B速度为2v时,A未停止运动,因此两物块组成的系统合外力为零,系统动量守恒。当B的速度为2v时,设A的速度为,根据动量守恒有
解得
故C正确,ABD错误。
故选C。
8.A
【解析】
试题分析:以地面为参照物,发射炮弹过程中动量守恒,所以有:
,故BCD错误,A正确.
故选A.
9.A
【解析】
对于小球与小车组成的系统,在小球与小车碰撞的过程中,系统水平方向不受外力,则系统水平方向的动量守恒,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:
解得
故选A。
10.D
【解析】
撤去外力后,系统不受外力,所以总动量守恒,设P的动量方向为正方向,则根据动量守恒定律有:PP-PQ=0,故PP=PQ;故动量之比为1;故D正确,ABC错误.故选D.
点睛:本题考查动量守恒定律的应用,要注意明确撤去拉力后的动量大小始终为零,同时在列式时一定要注意动量的矢量性.
11.A
【解析】
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。
12.D
【解析】
以甲抛球时球的速度方向为正方向,以甲与球组成的系统为研究对象,甲抛球的过程中系统动守恒,由动量守恒定律得
以乙与球组成的系统为研究对象,乙接球的过程中系统动守恒,由动量守恒定理得
乙抛球的过程中系统动量守恒,由动量定律得
甲接球的过程中系统动量守恒由动量守恒定律得
解得
故所求的速度大小之比为
故ABC错误,D正确。
故选D.
13.
【解析】
设抛出货物的速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得:乙船与货物:12mv0=11mv1-mv,甲船与货物:10m×2v0-mv=11mv2,两船不相撞的条件是:v2≤v1,解得:v≥4v0,则最小速度为4v0.
14.(1) (2)1m/s (3)0.45m
【解析】
(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律有F=mAa①
代入数据解得a=2.5 m/s2②
(2)对A、B碰撞后共同运动t=0.6 s的过程,由动量定理得Ft=(mA+mB)v-(mA+mB)v1③
代入数据解得v1=1 m/s④
(3)设A、B发生碰撞前,A的速度为vA,对A、B发生碰撞的过程,由动量守恒定律有
mAvA=(mA+mB)v1⑤
A从开始运动到与B发生碰撞前,由动能定理有Fl=mAv⑥
由④⑤⑥式,代入数据解得l=0.45 m.