山东省古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：1.2动量守恒定律 质量检测（含解析）

1.2动量守恒定律
1．如图所示，A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上，物块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行，最后停在B木块的右端，对此过程，下列叙述正确的是(　　)
A．当C在A上滑行时，A、C组成的系统动量守恒
B．当C在B上滑行时，B、C组成的系统动量守恒
C．无论C是在A上滑行还是在B上滑行，A、B、C三物块组成的系统动量都守恒
D．当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量不守恒
2．有关实际生活中的现象，下列说法正确的是（ ）
A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度
B．体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力
C．用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减小反冲的影响
D．为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，汽车前部的发动机舱越坚固越好
3．粗糙的水平地面上放着一个木块，一颗子弹水平地射进木块后停留在木块中，带动木块一起滑行一段距离，在这个过程中，子弹和木块组成的系统(　　)
A．动量和机械能都守恒 B．动量和机械能都不守恒
C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能守恒
4．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v0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．
5．在光滑水平面上有两辆车，上面分别站着A、B两个人，人与车的质量总和相等，在A的手中拿有一个球，两车均保持静止状态，当A将手中球抛给B，B接到后，又抛给A，如此反复多次，最后球落在B的手中，则下列说法中正确的是（ ）
A．A、B两车速率相等 B．A车速率较大
C．A车速率较小 D．两车均保持静止状态
6．如图所示，小车放在光滑的水平面上，将系绳小球拉开到一定角度，然后同时放开小球和小车，那么在以后的过程中　　
A．小球向左摆动时，小车也向左运动，且系统动量守恒
B．小球向左摆动时，小车向右运动，且系统动量守恒
C．小球向左摆到最高点，小球的速度为零而小车的速度不为零
D．在任意时刻，小球和小车在水平方向的动量一定大小相等、方向相反
7．一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离．已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为（ ）
A．v0-v2 B．v0+v2 C． D．
8．如图所示，物体B被钉牢在放于光滑水平地面的平板小车上，物体A以速率v沿水平粗糙车板向着B运动并发生碰撞。则（　　）
A．对于A与B组成的系统动量守恒
B．对于A、B与小车组成的系统动量守恒
C．对于A与小车组成的系统动量守恒
D．以上说法都不正确
9．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
10．如图所示，小车的所有面都光滑，小车 M 与小车上的滑块 m 通过弹簧相连，小车和滑块都静止，上表面水平，今给小车和滑块同时施加大小相等方向相反的力 F 和 F’，此后这个系统（ ）
A．动量守恒，机械能也守恒
B．动量不守恒，机械能守恒
C．动量不守恒，机械能不守恒
D．动量守恒，机械能不守恒
11．某同学用图甲所示装置通过大小相同的A、B两小球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽末端，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。
（1）安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿_________方向。
（2）小球A的质量m1与小球B的质量m2应满足的关系是m1_________ m2（填“＞”“＜”或“＝”）
（3）某次实验中，得出小球的落点情况如图乙所示（单位：cm），P′、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置（把落点圈在内的最小圆的圆心）。若本次实验的数据很好地验证了动量守恒定律，则入射小球和被碰小球的质量之比m1：m2 _________。
12．如图，将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律”实验。碰撞时难免有能量损失，只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变，它才有可能是我们寻找的不变量。
如图甲所示，用细线将两个滑块拉近，把弹簧压缩，然后烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。如图乙所示，在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架，可以得到能量损失很小的碰撞。在滑块的碰撞端粘橡皮泥，可以增大碰撞时的能量损失。如果在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动，这样的碰撞中能量损失很大。
若甲、乙、丙图中左侧滑块和右侧滑块的质量都为m，两遮光片的宽度都为d，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
状态 左侧光电门 右侧光电门
甲图 装置 碰前 无 无
碰后 T1 T2
乙图 装置 碰前 T3 无
碰后 无 T4
丙图 装置 碰前 T3 无
碰后 无 T6
a．根据实验数据，若采用乙图装置，碰后右侧滑块第一次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间为T4。若采用丙图装置，碰后右侧滑块第一次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间为T6。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断T4和T6的关系应为T4________T6（选填“>”、“<”或“=”）。
b．利用图甲所示的实验装置能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小__________？如果可以，请根据实验中能够测出的物理量写出表达式__________。
13．如图所示，在光滑水平面上，有一质量M=3kg的薄板，板上有质量m=1kg的物块，两者以v0=4m/s的初速度朝相反方向运动．薄板与物块之间存在摩擦且薄板足够长，取水平向右为正方向，求
①当物块的速度为3m/s时，薄板的速度是多少？
②物块最后的速度是多少？
14．如图甲所示，两条间距为l、足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面上，轨道平面存在如图乙所示的磁场，磁感应强度在0~T时间内呈线性变化，T时刻后稳定不变，大小为B。t=0时刻，磁场方向垂直于纸面向下。有一边长也为l，质量为m，总电阻为R的正方形线框ABCD在外力的作用下固定在轨道上，线框有一半面积位于磁场内。T时刻，撤去外力，同时给线框一个水平向右的初速度v0，线框最终能全部穿过磁场右边界EF，已知CE长度大于线框的边长：
(1)在0~T时间内，线框中感应电流的大小和方向；
(2)线框完全进入磁场时的速度大小；
(3)从t=0时刻开始到穿出EF边界的过程中，线框产生的总热量。
参考答案
1．BC
【解析】
A．当C在A上滑行时，对A、C组成的系统，B对A的作用力为外力，不等于0，故系统动量不守恒，选项A错误；
B．当C在B上滑行时，A、B已分离，对B、C组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，选项B正确；
CD．若将A、B、C三物块视为一系统，则沿水平方向无外力作用，系统动量守恒，选项C正确，选项D错误．
故选BC．
2．ABC
【解析】
A.根据反冲运动的特点与应用可知，火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度，故A正确；
B.体操运动员在落地的过程中，动量变化一定，即运动员受到的冲量I一定，由I=Ft可知，体操运动员在着地时屈腿是为了延长时间t，可以减小运动员所受到的平均冲力F，故B正确；
C.用枪射击时，子弹给枪身一个反作用力，会使枪身后退，影响射击的准确度，所以为了减小反冲的影响，用枪射击时要用肩部抵住枪身，故C正确；
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，就要延长碰撞的时间，由I=Ft可知位于汽车前部的发动机舱不能太坚固，故D错误.
3．B
【解析】
子弹射入木块过程中，系统所受合外力为零，动量守恒，在一起滑动过程中，受到地面的摩擦力，合外力不为零，动量不守恒，根据能量守恒定律，子弹打入木块和在地面上滑行过程系统要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故B正确，ACD错误．
4．D
【解析】
火箭模型在极短时间点火，设火箭模型获得速度为v，据动量守恒定律有
0=（M－m）v－mv0
得
．
A. ，与结论不相符，选项A不符合题意；
B. ，与结论不相符，选项B不符合题意；
C. ，与结论不相符，选项C不符合题意；
D. ，与结论相符，选项D符合题意；
5．B
【解析】
由动量守恒可知，总动量始终为零，则两辆车(包括各自车上站的人)的动量大小相等，方向相反.这样质量大的速度就小，最后球在B车上，所以A车速度大。B正确。
故选B。
6．D
【解析】
小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，竖直方向所受外力不为零，故系统只在在水平方向动量守恒，故A、B错误；由于水平方向动量守恒，小球向左摆到最高点，小球水平速度为零，小车的速度也为零，故C错误；系统只在在水平方向动量守恒，且总动量为零．在任意时刻，小球和小车在水平方向的动量一定大小相等、方向相反．故D正确
7．D
【解析】
本题考查动量守恒定律
【详解】
系统分离前后，动量守恒： ，解得： ，故ABC错误；D正确．
8．B
【解析】
A．对于A与B组成的系统，由于受到小车给A的摩擦力和小车通过钉子施加给B的作用力，因此系统合外力不为零，故系统动量不守恒，故A错误；
B．对于A、B与小车组成的系统，摩擦力和小车与B之间的作用力都属于内力，系统合外力为零，因此系统动量守恒，故B正确；
C．对于A与小车组成的系统，受到B通过钉子施加给小车的作用力，系统的合外力不为零，因此系统动量不守恒，故C错误；
D．由于B正确，因此D错误。
故选B。
9．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．
10．D
【解析】
由于整个系统所受合外力为零，因此动量守恒；物体向两边运动时，两个力都做负功，向中间运动时两个力都正功，合外力做功不为零，因此机械能不守恒，D正确，ABC错误。
故选D。
11．水平 ＞ 4：1
【解析】
[1]斜槽末端的切线要沿水平方向，才能保证两个小球离开斜槽后做平抛运动。
[2]为防止碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即。
[3]根据实验原理可得:
由图乙可知：OM=15.5cm、OP′=25.5cm、ON=40.0cm，又因下落时间相同,即可求得：
代值可得：
12． 能
【解析】
a.[1] 乙图装置和丙图装置中，因为碰前左侧光电门的挡光时间都是T3，说明两次实验左侧滑块的初速度都相同。乙图中两滑块发生的是非完全弹性碰撞，动能损失一部分，丙图中两滑块发生的是完全非弹性碰撞，动能损失最多。因此，两种情况下碰后右侧滑块的速度，乙图的要大于丙图的，在遮光片的宽度相同时，通过光电门的时间T4＜T6。
b.利用图甲所示的实验装置能测出被压缩弹簧的弹性势能的大小。烧断细线前，系统的动能为零，只有弹性势能；烧断细线后，弹性势能完全转化为两滑块的动能；该过程中机械能守恒，所以只要计算烧断细线后两滑块的动能之和即可，即：
13．①m/s．② 2m/s
【解析】
①由于地面光滑，物块与薄板组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得
代入数据解得
方向水平向右；
②在摩擦力作用下物块和薄板最后达到共同速度，设共同运动速度大小为v，由动量守恒定律得
代入数据解得
方向水平向右。
14．(1)，ABCDA；(2)；(3)
【解析】
(1)在时间内，通过线框的磁通量发生变化，由法拉第电磁感应定律可得
产生的感应电流大小为
根据楞次定律，感应电流方向为ABCDA。
(2)T时刻，撤去外力后，线框在安培力作用下作减速运动，由动量定理可得
其中
解得
(3)时间内产生的热量
设进入磁场过程产生的热量为，根据能量关系可得
线框全部在磁场中匀速运动时不产生热量，设穿出磁场过程产生的热量为，线框在安培力作用下，做减速运动，由动量定理可得
其中
可得
则
可得全过程产生的总的热量