人教版物理选修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．关于系统动量守恒的条件，下列说法正确的是（
）
A．只要系统内存在摩擦力，系统动量就不可能守恒
B．只要系统所受的合外力为零，系统动量就守恒
C．只要系统中有一个物体具有加速度，系统动量就不守恒
D．系统中所有物体的加速度为零时，系統的总动量不一定守恒
2．如图所示，一小车停在光滑水平面上，车上一人持枪向车的竖直挡板连续平射，所有子弹全部嵌在挡板内没有穿出，当射击持续了一会儿后停止，则小车
A．速度为零
B．将向射击方向作匀速运动
C．将向射击相反方向作匀速运动
D．无法确定
3．在“验证动量守恒定律”的实验中,入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放,这是为了使(
?
)
A．小球每次都能水平飞出槽口
B．小球每次都以相同的速度飞出槽口
C．小球在空中飞行的时间不变
D．小球每次都能对心碰撞
4．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，而后木块将弹簧压缩到最短，关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是(
)
①子弹射入木块的过程中系统动量守恒
②子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
③木块压缩弹簧过程中，系统总动量守恒
④木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
A．①②
B．②③
C．①④
D．②④
5．质量为m的人立于质量为M的平板车上，初始时人与车以速度v1在光滑水平面上向右运动。当此人相对于车以竖直向上的速度v2跳起后，车的速度大小为）（
）
A．v1
B．
C．
D．
6．两辆质量相同的小车，置于光滑的水平面上，有一人静止在小车A上，两车静止，如图所示．当这个人从A车跳到B车上，接着又从B车跳回A车并与A车保持相对静止，则A车的速率（　　）
A．等于零
B．大于B车的速率
C．小于B车的速率
D．等于B车的速率
7．（原创）如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的B点，已知球拍与水平方向夹角，AB两点高度差h=1m，忽略空气阻力，重力加速度，则球刚要落到球拍上时速度大小为
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，完全相同的三块木块并排固定在水平地面上，一颗子弹以速度v水平射入．若子弹在木块中做匀减速运动且穿过第三块木块后速度恰好为零，则（
）
①子弹依次射入每块木块时的速度比为v1：v2：v3=3：2：1
②子弹依次射入每块木块时的速度比为
③穿过每块木块所用时间之比为
④穿过每块木块所用时间之比为．
A．①②
B．②③
C．②④
D．③④
9．右端带有1/4光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车，关于小球此后的运动情况，以下说法正确的是（
）
A．小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车
B．小球不可能离开小车水平向左做平抛运动
C．小球不可能离开小车做自由落体运动
D．小球可能离开小车水平向右做平抛运动
10．在光滑的水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球，其中甲球的质量m1=2
kg，乙球的质量m2=1
kg，规定向右为正方向，碰撞前后甲球的速度随时间变化情况如图所示。已知两球发生正碰后粘在一起，则碰前乙球速度的大小和方向分别为(
)
A．7
m/s,向右
B．7
m/s，向左
C．1
m/s,向左
D．1
m/s，向右
二、多项选择（下列各题中四个选项中有多个选项符合题意）
11．将物体P从置于光滑水平面上的斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，如图所示．在下滑过程中，P的速度越来越小，最后相对斜面静止，那么由P和Q组成的系统(　　)
A．动量守恒
B．水平方向动量守恒
C．最后P和Q一定都静止在水平面上
D．最后P和Q以一定的速度共同向左运动
12．如图所示,A、B两个小球在光滑水平面上沿同一直线相向运动,它们的动量大小分别为p1和p2,碰撞后A球继续向右运动(规定向右为正方向),动量大小为p1',此时B球的动量大小为p2',则下列等式不成立的是(
)
A．
B．
C．
D．
13．如图所示，一质量M=3.0
kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m=1.0
kg的小木块A，同时给A和B以大小均为4.0
m/s，方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A始终没有滑离B板，在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是(　　)
A．2.1
m/s
B．2.4
m/s
C．2.8
m/s
D．3.0
m/s
14．在一种新的“子母球”表演中，让同一竖直线上的小球A和小球B，从距水平地面的高度为ph（p＞1）和h的地方同时由静止释放，如图所示．球A的质量为m，球B的质量为2m.
设小球与地面碰撞后以原速率反弹，忽略球的直径、空气阻力及碰撞时间.
若球B在第一次上升过程中就能与球A相碰，则p可以取下列哪些值
A．6
B．5
C．4
D．3
三、综合计算题（要求写出相应的计算过程）
16．一弹性小球自4.9m高处自由下落，当它与水平地面每碰一次，速度减小到碰前的7/9，试求小球开始下落到停止运动所用的时间．
17．质量为M的玩具汽车拉着质量为m的小拖车在水平面上以速度v0匀速前进。某一时刻拉拖车的线突然断了，而小汽车的牵引力不变，那么在小拖车的速度减为零时，小汽车的速度是多大？（设汽车和拖车与地面间的动摩擦因数相同）
18．质量为的木块静止在光滑水平面上，一质量为的子弹以的水平速度击中木块，最后一起运动，则：
(1)一起运动的速度大小是多少？
(2)若子弹在木块中相对运动时间，则木块受到子弹的平均推力多大？
参考答案
1．B
【解析】
A．若系统内存在着摩擦力，而系统所受的合外力为零，系统的动量仍守恒，故A错误；
B．只要系统所受到合外力为零，则系统的动量一定守恒，故B正确；
C．系统中有一个物体具有加速度时，系统的动量也可能守恒，比如碰撞过程，两个物体的速度都改变，都有加速度，单个物体受外力作用，系统的动量却守恒，故C错误；
D．系统中所有物体的加速度为零时，系统所受的合外力为零，即系统的总动量一定守恒，故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
整个系统水平方向上不受外力，动量守恒，由于初动量为零，因此当子弹向右飞行时，车一定向左运动，当子弹簧向入档板瞬间，车速度减为零，因此停止射击时，车速度为零，A正确，BCD错误
3．B
【解析】
入射小球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速的释放，是为了使小球每次都以相同的速度飞出槽口；故B正确；而只要末端水平，小球即可以做平抛运动，与起点无关，同时时间由高度决定，而要使小球做对心碰撞，应该使两小球的半径相同，故ACD错误；故选B．
4．C
【解析】
子弹射入木块的过程时间极短，弹簧尚未形变，系统合力为零，所以动量守恒，故①正确；在子弹射入木块的过程中，子弹与木块之间有摩擦力，子弹将一部分机械能转化为系统的内能，即系统的机械能不守恒，故②错误；木块压缩弹簧过程中，系统受到水平向右的弹力作用，合外力不为零，系统的总动量不守恒，故③错误；木块压缩弹簧过程中，由子弹、木块和弹簧组成的系统，只有系统内的弹力做功，所以系统的机械能守恒，故④正确．故C正确,ABC错误.
故选C
5．A
【解析】人和车在水平方向上动量守恒，当人竖直跳起时，人和之间的相互作用在竖直方向上，在水平方向上的仍然动量守恒，水平方向的速度不发生变化，所以车的速度仍然为，方向向右，A正确．故选A．
6．C
【解析】
试题分析：设人的质量为m，小车的质量均为M，人来回跳跃后人与A车的速度为，B车的速度为，根据题意知，人车组成的系统水平方向动量守恒，由题意有：
人来回跳跃后的总动量，由动量守恒得，其中负号表示的方向相反，故小车A的速率小于小车B的速率，故选项C正确．
考点：动量守恒定律
【名师点睛】抓住小车和人组成的系统在水平方向动量守恒，人和小车A的总动量和小车B的动量大小相等，根据质量关系直接得到速率的大小关系．
7．C
【解析】试题分析：根据h＝gt2得;竖直分速度：
刚要落到球拍上时速度大小，C正确，ABD错误,
故选C．
考点：自由落体运动；运动的分解
8．C
【解析】
试题分析：在解匀减速直线运动题目时，由于初速度不等于零，在用公式解题时，方程组非常难解，这时我们可以用逆过程解题，相当于物体做初速度为零的匀加速直线运动．
解：子弹匀减速穿过三木块，末速度为零，我们假设子弹从右向左作初速度为零的匀加速直线运动．
则：子弹依次穿过321三木块所用时间之比：t3：t2：t1=1：（）：（）
得：子弹依次穿过123三木块所用时间之比：t1：t2：t3=（）：（）：1
设子弹穿过第三木块所用时间为1秒，则穿过3，2两木块时间为：t3+t2=秒，穿过3，2，1三木块时间为：t3+t2+t1=秒
则：子弹依次穿过3，2，1三木块时速度之比为：1：：
所以，子弹依次穿过1，2，3三木块时速度之比为：：：1
故②④正确，①③错误．
故选C
【点评】在研究匀减速直线运动，且末速度为零时，合理运用逆过程可以使题目变得简单易做．要灵活应用匀变速直线运动的推论．
9．D
【解析】
试题分析：小球从圆弧轨道上端抛出后，由于水平方向小球和车的速度相同，所以小球仍会落回到小车上；小球落回到小车后，相对小车向左滑动，然后从左边离开小车：如果小球对地面的速度向左，则小球离开小车水平向左做平抛运动；如果小球对地面的速度为零，则小球离开小车后做自由落体运动；如果小球对地面的速度向右，则小球离开小车水平向右做平抛运动．
考点：此题考查动量守恒定律及反冲问题．
10．B
【解析】
试题分析：根据碰撞过程动量守恒，有，其中，，，，带入数据可得，负号表示速度方向向左，选项B对。
考点：动量守恒定律
11．BD
【解析】
因为系统水平方向上没有外力，所以水平方向动量守恒，竖直方向合力不为零，所以是单方向动量守恒；初态系统总动量向左，最终两物体相对静止，末状态总动量向左，所以最后P和Q以一定的速度共同向左运动，AC错误BD正确
12．AC
【解析】
据题：碰撞后A球继续向右运动，则B球反向后向右运动，取向右为正方向，碰撞过程中AB两个小球的动量守恒，根据动量守恒定律得：p1-p2=p1′+p2′
移项得：-p′1+p1=p′2+p2，AC错误、BD正确．
本题选择错误答案，故选BD．
13．AB
【解析】
试题分析：以A、B组成的系统为研究对象，系统动量守恒，取水平向右方向为正方向，从A开始运动到A的速度为零过程中，由动量守恒定律得：，
代入数据解得：，
当从开始到AB速度相同的过程中，取水平向右方向为正方向，由动量守恒定律得：，
代入数据解得：，则在木块A正在做加速运动的时间内B的速度范围为：，故选项AB正确。
考点：动量守恒定律
【名师点睛】本题考查了求木块的速度，应用动量守恒定律即可正确解题，本题也可以用牛顿与运动学公式求解，运用动量守恒定律解题不需要考虑过程的细节，只要确定过程的初末状态即可，应用牛顿定律解题要分析清楚物体的整个运动过程，要体会应用动量守恒定律解题的优越性。
14．BCD
【解析】
试题分析：要想在B上升阶段两球相碰，临界情况是B刚好反跳到出发点时与A相碰，两物体的v-t图象如右图；
阴影部分面积之和就是A的下落高度和B的反跳高度之和ph，v2-v02=2gh
由图知ph=5h，故p=5；故p可以取小于等于5的数，故BCD正确；故选BCD.
考点：直线运动的规律.
【名师点睛】此题是匀变速直线运动的规律的应用问题；要知道要想在上升阶段两球相碰，临界情况是B刚好反跳回到出发点时与A相碰，据此求出A球的最大高度；此题巧妙利用图象，增强直观性，本题难度较大，对学生的思维有挑战,
15．ΔV
=
-500
m/s
，大小是500
m/s
，方向与子弹飞行方向相反。
a
=
-2500
m/s2
，大小是2500
m/s2
，方向与子弹飞行方向相反。
【解析】
试题分析：取子弹的速度方向为正方向，则子弹运动的初速度v0=800m/s，末速度v=300m/s
所以子弹在击穿过程中的速度改变量△v=v-v0=300-800m/s=-500m/s
负号表示速度变化的方向与初速度方向相反．
子弹击穿木板时的加速度
负号表示加速度方向与初速度方向相反．
考点：加速度
16．8s
【解析】
试题分析：小球第一次下落历为：落地前的速度v=gt=9．8m/s
第一次碰地弹起的速度上升落回的时间
第二次碰地弹起的速度上升到落回的时间
$来第n次碰地弹起的速度上升到落回的时间
从开始到最终停止经历的时间为：
考点：匀变速直线运动的规律
【名师点睛】对于反复性复杂运动，分段求解，多求几段，耐心地寻找到规律，是等比还是等差，再求解；很多期望一眼看到底，而急于求成，会适得其反．
17．
【解析】
设小拖车的速度减为零时，玩具汽车的速度为v，由于玩具汽车和小拖车组成的系统所受的牵引力和阻力始终是一对平衡力，系统合外力为零，故系统动量守恒，有
小汽车的速度
18．（1）20m/s；（2）4500N
【解析】
(1)由动量守恒定律，得
（2）对木块分析，由动量定理，得