人教版物理选修选修3-5 16.3动量守恒定律同步训练（含解析）

人教版物理选修3-5
16.3动量守恒定律同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．如图所示，在光滑的水平地面上有一辆平板车，车的两端分别站着人A和B，A的质量为mA，B的质量为mB，mA>mB.最初人和车都处于静止状态．现在，两人同时由静止开始相向而行，A和B对地面的速度大小相等，则车
(　　)
A．向左运动
B．左右往返运动
C．向右运动
D．静止不动
2．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点进入槽内，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守恒
3．如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块．木箱和小木块都具有一定的质量．现使木箱获得一个向右的初速度v0，则(　　)
A．小木块和木箱最终都将静止
B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动
C．小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动
D．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动
4．静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球，甲向左抛，乙向右抛，如图所示．甲先抛，乙后抛，抛出后两小球相对岸的速率相等，若不计水的阻力，则下列说法中正确的是（
）
A．两球抛出后，船往左以一定速度运动，乙球受到的冲量大一些
B．两球抛出后，船往右以一定速度运动，甲球受到的冲量大一些
C．两球抛出后，船的速度为零，甲球受到的冲量大一些
D．两球抛出后，船的速度为零，两球所受的冲量相等
5．如图所示，A、B两个小车用轻弹簧连接，静止在光滑的水平面上，A车与竖直墙面接触。将小车B向左推，使弹簧压缩，再由静止释放小车B。则下列说法正确的是（
）
A．弹簧第一次恢复原长过程中，两车组成的系统动量守恒
B．弹簧第一次恢复原长过程中，弹簧对B车的冲量大于对A车的冲量
C．弹簧第一次被拉长的过程中，两车组成的系统动量守恒
D．弹簧第一次被拉长的过程中，A车与B车的动量变化量相同
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，在光滑水平面上放置一个质量为M的滑块，滑块的一侧是一个圆弧形凹槽OAB，凹槽半径为R，A点切线水平。另有一个质量为m的小球以速度v0从A点冲上凹槽，整个过程中凹槽不会侧翻，重力加速度大小为g，不计摩擦。下列说法中正确的是（　　）
A．球和滑块组成的系统水平方向动量守恒
B．当时，小球恰能到达B点
C．小球在滑块上运动的过程中，滑块的动能先增大后减小
D．如果小球的速度足够大，球将从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上
8．如图所示，放在光滑水平面上的小车质量为M，它两端各有弹性挡板P和Q，有一质量为m的物体放于车上，小车上表面与物体间的动摩擦因数为，今给物体施一瞬时冲量，使之获得向右运动的初速度，物体与Q碰撞后又返回，再与P碰撞，这样物体在车内来回与P和Q碰撞若干次后最终速度为（
）
A．零
B．
C．
D．一定小于，大小不能确定
9．在光滑水平地面上匀速运动的装有砂子的小车，小车和砂子总质量为M，速度为v0，在行驶途中有质量为m的砂子从车上漏掉，砂子漏掉后小车的速度应为：
（
）
A．v0
B．
C．
D．
二、多项选择题
10．如图所示，木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，关于子弹和木块组成的系统，下列说法正确的是（
）
A．子弹射入木块的过程中，系统受到的合外力为0
B．子弹对木块的摩擦力为内力
C．压缩弹簧的过程中，系统所受合外力增大
D．压缩弹簧的过程中，系统机械能守恒
11．如图所示，质量为
M=2kg的木板静止在光滑的水平面上，一小滑块的质量为m=1kg，以初速度v0=1m/s
从木板的右端滑上木板，且始终未离开木板。小滑块与木板之间的动
摩擦因数为=0.1。取g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．滑块刚滑上木板时受到的摩擦力水平向左
B．滑块先做匀减速运动，后做匀速运动
C．滑块和木板最终速度为0.5m/s
D．木板的最小长度为m
12．如图所示，斜面体Q静止在光滑水平地面上，物块P从斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，在下滑过程中，物块P的速度不变，下列说法正确的是（　　）
A．物块P和斜面体Q组成的系统机械能守恒
B．物块P和斜面体Q组成的系统水平方向动量守恒
C．斜面体Q始终静止在水平面上
D．物块P和斜面体Q以一定的速度共同向左运动
三、综合计算题
13．质量为M的小车，以速度在光滑水平地面上前进，车上站着一个质量为m的人问：当人以对车的速度向后水平跳出后，车的速度为多大？
14．如图所示，木块A的质量mA=1kg，足够长的木板B的质量mB=4kg，质量为mC=2kg的木块C置于木板B上，水平面光滑，B、C之间有摩擦．现使A以v0=10m/s的初速度向右匀速运动，与B碰撞后将以vA′=4m/s的速度弹回．求:
（1）B运动过程中的最大速度．
（2）C运动过程中的最大速度．
15．如图所示，带有半径为R的光滑圆弧的小车的质量为M，置于光滑水平面上，一质量为m的小球从圆弧的最顶端由静止释放，则球离开小车时，球和车的速C度分别为多大？（重力加速度为g）
16．如图所示，水平光滑地面上依次放置着10块质量的完全相同的长直木板.一质量大小可忽略的小铜块以初速度从长木板左侧滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，速度大小为.铜块最终停在第二块木板上.（取，结果保留两位有效数字）求：
（1）第一块木板的最终速度；
（2）铜块的最终速度
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16.3动量守恒定律同步训练参考答案
1．A
【解析】
两人与车组成的系统动量守恒，开始时系统动量为零，两人与大小相等的速度相向运动，A的质量大于B的质量，则A的动量大于B的动量，AB的总动量方向与A的动量方向相同，即向右，要保证系统动量守恒，系统总动量为零，则小车应向左运动，故A正确，BCD错误．
2．C
【解析】
A、小球经过槽的最低点后，在小球沿槽的右侧面上升的过程中，槽也向右运动，小球离开右侧槽口时相对于地面的速度斜向右上方，小球将做斜抛运动而不是做竖直上抛运动，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，还有槽对球作用力做负功，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正确；
D、小球在槽内运动的前半过程中，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上的动量守恒，故D错误．
3．B
【解析】
系统所受外力的合力为零，动量守恒，初状态木箱有向右的动量，小木块动量为零，故系统总动量向右，系统内部存在摩擦力，阻碍两物体间的相对滑动，最终相对静止，由于系统的总动量守恒，不管中间过程如何相互作用，根据动量守恒定律，最终两物体以相同的速度一起向右运动．故B正确，ACD错误．
4．C
【解析】
设小船的质量为M，小球的质量为m，甲球抛出后，根据动量守恒定律有：mv=（M+m）v′，v′的方向向右．乙球抛出后，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有：（M+m）v′=mv+Mv″，解得v″=0．根据动量定理得，所受合力的冲量等于动量的变化，对于甲球，动量的变化量为mv，对于乙球动量的变化量为mv-mv′，知甲的动量变化量大于乙球的动量变化量，所以抛出时，人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大．故C正确．
5．C
【解析】
AB．弹簧静止释放到第一次恢复到原长前，墙壁对A有作用力，系统受到的合外力不为零，动量不守恒；此过程中弹簧对A车和B车的弹力大小相等，方向相反，作用时间相同，故弹簧对B车的冲量大小等于对A车的冲量大小，故A错误，B错误；
CD．弹簧第一次被拉长的过程中，A离开墙壁，以A、B、弹簧为系统竖直方向受力平衡，水平方向只受弹簧弹力作用，系统动量守恒；此过程中A车速度增加，动量增加，B车速度减小，动量减小，两车动量变化的大小相同，方向不同，故C正确，D错误。
故选C。
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．A
【解析】
A．由于小球与滑块在水平方向上不受外力作用，所以球和滑块组成的系统水平方向动量守恒，故A正确；
B．当小球刚好到达B点时，小球与滑块水平方向速度相同，设为v1，以小球的初速度方向为正方向，在水平方向上，由动量守恒定律得
机械能守恒定律得
联立解得
所以当时，小球不能到达B点，故B错误；
C．小球在圆弧上运动的过程中，小球对滑块M的压力一直对滑块做正功，所以滑块动能一直增加，故C错误；
D．小球离开四分之一圆弧轨道时，在水平方向上与滑块M的速度相同，则球将从滑块的左侧离开滑块后返回时仍然回到滑块M上，不可能从滑块的左侧离开滑块，故D错误。
故选A。
8．B
【解析】
物体在车内与P和Q碰若干次后最终与车相对静止，整个过程中车和物体组成的系统动量守恒，即
所以最终速度为
故ACD错误；B正确。
故选B．
9．A
【解析】
设漏掉质量为m的沙子后，砂子从车上漏掉的瞬间由于惯性速度仍然为，汽车速度为，根据水平方向动量守恒可得：
解得：，故BCD错误，A正确。
10．ABC
【解析】
A．子弹射入木块时间极短，这一过程木块的位移及弹簧的作用可忽略不计，系统受到的外力有重力和支持力，合外力为0；故A正确；
B．子弹对木块的摩擦力为系统内两物体间的作用力，为内力，故B正确；
C．弹簧对B的弹力为外力，压缩过程中，弹簧形变量增大，弹力增大，合外力变大，故C正确；
D．弹性势能增大，A、B组成的系统，动能减少，机械能减少，故D错误；
故选ABC.
11．BD
【解析】
A．受力分析得，滑块刚滑上小车时受到的摩擦力水平向右，故A错误；
BC．滑块先做匀减速运动，与木板共速后做匀速运动，由动量守恒有
得
故B正确，C错误；
D．对木板分析，由能量守恒定律有
解得
故D正确。
故选BD。
12．BC
【解析】
A．物块P在下滑过程中速度不变，则物块P受斜面体Q的支持力和摩擦力的合力与重力相平衡，物块P和斜面体Q组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B．物块P和斜面体Q组成的系统水平方向合力为零，系统水平方向动量守恒，故B正确；
CD．斜面体Q受物块P的压力和摩擦力的合力竖直向下，大小等于物块P的重力，所以斜面体Q始终静止在水平面上，系统在水平方向动量守恒，故C正确，D错误。
故选BC。
13．
【解析】
解析：
选地面为参考系，以小车前进的方向为正方向，则人跳出车后，人的动量为，根据动量守恒定律有
解得
.
14．（1）3.5m/s，方向向右
（2）m/s，方向向右
【解析】
（1）碰后瞬间B速度最大，选向右为正方向，由动量守恒定律得
mAv0=mA（－vA′）+mBvB
所以
vB=m/s=3.5
m/s
方向向右
（2）B、C以共同速度运动时，C速度最大，选向右为正方向，
由动量守恒定律得
mBvB=（mB+mC）vC
所以
vC=m/s=m/s
方向向右
15．
【解析】
设小球、小车分离时，小球的速度为，方向向左，小车的速度为，方向向右，则
解得
16．（1），方向与小铜块初速度方向相同（2），方向与小铜块初速度方向相同
【解析】
（1）铜块和10个长木板整体受到的合外力为零，所以系统动量守恒，设铜块刚滑到第二块木板上时，木板的速度为，由动量守恒定律得
解得
方向与小铜块初速度方向相同.
（2）由题可知铜块最终停在第二块木板上，设最终速度为，由动量守恒定律得
得
方向与小铜块初速度方向相同.