高中物理人教版选择性必修1第一章3动量守恒定律练习题（含答案）

高中物理人教版选择性必修1第一章3动量守恒定律练习题（含答案）
一、单选题
一个礼花弹竖直上升到最高点时炸裂成三块碎片，其中一块碎片首先沿竖直方向落至地面，另两块碎片稍后一些同时落至地面．则在礼花弹炸裂后的瞬间这三块碎片的运动方向可能是
A.
B.
C.
D.
如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为的子弹以大小为的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是
A.
子弹射入木块后的瞬间，速度大小为
B.
子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于
C.
子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于
D.
子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒
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
如图所示，质量为的小球在距离车底部一定高度处以初速度向左平抛，落在以的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的小车中，小车足够长，质量为，g取，则当小球与小车相对静止时，小车的速度大小是???
A.
B.
C.
D.
如图所示，质量为m的人，站在质量为M的车的一端，相对于地面静止．当车与地面间的摩擦可以不计时，人由一端走到另一端的过程中，则
A.
人运动得越快，车运动得越慢
B.
车的运动方向与人的运动方向相反
C.
人在车上行走时，车可以相对地面静止
D.
车的运动方向可以与人的运动方向相同
一炮弹在飞行到距离地面高时仅有水平速度，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为，不计质量损失，取重力加速度，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是??
A.
?
B.
?
C.
?
D.
?
质量为M的木块在光滑水平面上以速度水平向右运动，质量为m的子弹以速度水平向左射入木块，要使木块停下来，必须使发射子弹的数目为子弹留在木块中不穿出
A.
B.
C.
D.
一只爆竹竖直升空后，在高为h处达到最高点并发生爆炸，分为质量不同的两块，两块质量之比为，其中质量小的一块获得大小为v的水平速度，重力加速度为g，不计空气阻力，则两块爆竹落地后相距
A.
B.
C.
D.
如图所示木块A、B并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一细线，细线另一端系一小球C。现将小球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放。下列说法正确的是
A.
小球摆动过程中，木块A和小球C组成的系统动量守恒
B.
小球第一次摆至最低点时，A、B两木块刚好开始分离
C.
小球摆到左侧最高点时，木块A速度为零
D.
小球摆到左侧最高点时，细线恰好水平
如图，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，一个质量为的小球从槽高h处开始自由下滑，下列说法正确的是
A.
在以后的运动过程中，小球和槽的水平方向动量始终守恒
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.
全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒，且水平方向动量守恒
D.
被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，但小球不能回到槽高h处
二、多选题
下列四幅图所反映的物理过程中，动量守恒的是
A.
在光滑水平面上，子弹射人木块的过程中，子弹和木块组成的系统
B.
?剪断细线，弹赞恢复原长的过程中，M、N和弹簧组成的系统
C.
两球匀速下降，细线断裂后，它们在水下运动的过程中，两球组成的系统不计水的阻力
D.
木块沿光滑斜面由静止滑下的过程中，木块和斜面体组成的系统
如图所示，质量为M的滑槽静止在光滑的水平地面上，滑槽的AB部分是粗糙水平面，BC部分是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道。现有一质量为m的小滑块从A点以速度冲上滑槽，并且刚好能够滑到滑槽轨道的最高点C点，忽略空气阻力。则在整个运动过程中，下列说法正确的是
A.
滑块滑到C点时，速度大小等于
B.
滑块滑到C点时速度变为0
C.
滑块从A点滑到C点的过程中，滑槽与滑块组成的系统动量和机械能都守恒
D.
滑块从B点滑到C点的过程中，滑槽与滑块组成的系统动量不守恒，机械能守恒
如图所示，在光滑水平面上停放着质量为m、装有光滑弧形槽的小车，一质量也为m的小球以水平初速度沿槽口向小车滑去，到达某一高度后，小球又返回右端，离开小车则??
??
A.
小球将向右做平抛运动
B.
小球将做自由落体运动
C.
小球在弧形槽内上升的最大高度为
D.
此过程小球对小车做的功为
如下图所示，一质量的长木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量的小木块现以地面为参考系，给A和B以大小均为、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A并没有滑离B板．站在地面上的观察者看到在一段时间内小木块A正在做加速运动，则在这段时间内的某时刻木板相对地面的速度大小可能是
A.
B.
C.
D.
三、填空题
手榴弹在离地高h处时的速度方向恰好沿水平方向，速度大小为，此时，手榴弹炸裂成质量相等的两块，设消耗的火药质量不计，爆炸后前半块的速度方向仍沿水平向左，速度大小为，那么两块弹片落地点之间的水平距离________．
如图所示，气球吊着A、B两个重物以速度v匀速上升，已知A与气球的总质量为，B的质量为，且某时刻A、B间细线断裂，当气球的速度增大为2v时，B的速度大小为______，方向______不计空气阻力
如图所示，粗糙水平面上，两物体A、B以轻绳相连，在恒力F作用下做匀速运动．某时刻轻绳断开，在F牵引下继续前进，B最后静止．则在B静止前，A和B组成的系统动量________选填“守恒”或“不守恒”在B静止后，A和B组成的系统动量________选填“守恒”或“不守恒”．
如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平地面上，车上装有半径为R的半圆形光滑轨道．现将质量为m的小球放于半圆形轨道的边缘上，并由静止开始释放，当小球滑至半圆形轨道的最低点位置时，小车移动的距离为______，小球的速度为______．
四、实验题
某实验小组利用如图所示的装置进行实验，钩码A和均可视为质点分别系在一条跨过轻质定滑轮的软绳两端，在A的上面套一个比它大一点的环形金属块也可视为质点，在距地面为h处有一宽度略大于B的狭缝，钩码B能通过狭缝，在狭缝上放有一个外径略大于缝宽的环形金属块也可视为质点，B与D碰撞后粘在一起，摩擦忽略不计。开始时B距离狭缝的高度为，放手后，A，B，C从静止开始运动，A，B，C，D的质量相等，D碰撞过程时间很短，忽略不计
利用计时仪器测得钩码B通过狭缝后上升，用时，则钩码B碰撞后瞬间的速度为_______________用题中字母表示
通过此装置验证机械能守恒定律，当地重力加速度为g，若碰前系统的机械能守恒，则需满足的等式为______________用题中字母表示
如图所示为弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球1和两球直径略小于管径且与弹簧不固连，压缩弹簧并锁定。现解除锁定，则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行实验：
用天平测出两球质量分别、；
用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；
解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点P、Q。
回答下列问题：
要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有______。已知重力加速度
A.弹簧的压缩量；
B.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离、；
C.小球直径；
D.两球从管口弹出到落地的时间、。
根据测量结果，可得弹性势能的表达式为______。
由上述测得的物理量来表示，如果满足关系式______，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。
在自然界，“氮”的原子核有两个质子和两个中子，称为玻色子；而“氦”只有一个中子，称为费米子，“氦”是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。
质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是______。
A.和互为“镜像核”
B.和互为“镜像核”
C.衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
D.核反应的生成物中有粒子，该反应是衰变
宇宙射线每时每刻都在地球上引起核反应。自然界的大部分是宇宙射线中的中子轰击“氮”产生的，核反应方程式为，若中子的速度为，反应前“氮”的速度认为等于零，反应后生成的粒子的速度为，其方向与反应前中子的运动方向相同。
求反应中生成的另一粒子的速度；
假设此反应中放出的能量为，求质量亏损。
五、综合题
下列说法正确的是________．
A.电子和光子都具有波粒二象性
B.一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为该束光的波长太短
C.为了解释黑体辐射，普朗克提出黑体辐射的能量是量子化的
D.经典物理学能很好地解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
用频率均为但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，____________选填“甲”或“乙”光的强度大．已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为，则光电子的最大初动能为____________．
年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是．经过m次衰变和n次衰变后变成稳定的．
求m、n的值；
一个静止的氡核放出一个粒子后变成钋核已知钋核的速率，求粒子的速率．
答案和解析
1.【答案】D
【解析】
【分析】本题主要考查动量守恒定律的理解，礼花弹炸裂时，内力远大于外力，总动量守恒。根据三块碎片的运动情况，分析运动时间关系。由此分析。
【解答】由于一块碎片首先沿竖直方向落至地面，这个碎片的速度方向应竖直向下，根据动量守恒，另两块碎片的动量合成后应竖直向上，故D正确．
2.【答案】C
【解析】
【分析】
本题是连接体问题，关键要正确选择研究对象，明确研究的过程。
【解答】
A.子弹射入木块后的瞬间，取水平向右为正方向，由子弹和木块系统的动量守恒，则，解得速度大小为，故A错误；
B.子弹射入木块后的瞬间，根据牛顿第二定律可得，可知绳子拉力大于，故B错误；
C.子弹射入木块后的瞬间，对圆环，有：，则由牛顿第三定律知，环对轻杆的压力大于，故C正确；
D.子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒，故D错误；
故选C。
3.【答案】A
【解析】略
4.【答案】B
【解析】略
5.【答案】B
【解析】
【分析】
对于人和车组成的系统，所受的合外力为零，系统的动量守恒，根据动量守恒定律列式分析。
解决本题关键运用系统的动量守恒列式进行分析，理解人船模型，人快车快，人停车停。
【解答】
对于人和车组成的系统，所受的合外力为零，系统的动量守恒，根据动量守恒定律得：，得：，可见，人由一端走到另一端的过程中，速度方向相反，而且速度大小成正比，人快车也快；人在车上行走时，，，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查平抛运动规律，动量守恒定律的直接应用，解题的关键是知道当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，两片炸弹都做平抛运动，爆炸过程动量守恒，难度适中。
【解答】
由于弹丸爆炸后甲、乙两块均水平飞出，故两块弹片都做平抛运动，由平抛运动规律可知，若甲水平位移为时，则，则由弹丸爆炸前后动量守恒，可得，代入数据解得，方向与相同，水平向前，故A错误，B正确；
若乙水平位移为时，则，即乙块弹片爆炸前后速度不变，由动量守恒定律知，甲块弹片速度也不会变化，不合题意，故CD错误。
故选B。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查动量守恒定律，子弹在射木块的过程中，木块和所有子弹组成的系统动量守恒，结合动量守恒定律求出射入的子弹个数。
【解答】
设发射子弹的数目为n，n颗子弹和木块M组成的系统在水平方向上所受的合外力为零，满足动量守恒的条件，选子弹运动的方向为正方向，由动量守恒定律有：?
，得?，故ABD错误，C正确。
故选C。
8.【答案】D
【解析】
【分析】本题主要考查动量守恒定律，根据两块爆竹爆炸时水平方向动量守恒求出大块爆竹获得的速度，然后根据平抛运动求出时间和水平位移，从而得到两块爆竹落地后相距的距离．
【解答】设其中一块质量为m，另一块质量为爆炸过程系统水平方向动量守恒，以速度v的方向为正方向，由动量守恒定律得：，解得?；设两块爆竹落地用的时间为t，则有：??，得?，落地点两者间的距离为：，联立各式解得：?，故D正确．
9.【答案】B
【解析】
【分析】
解决本题的关键要掌握动量守恒的条件：合外力为零，要知道系统在水平方向不受外力，则系统在水平方向上动量守恒。
【解答】?
A.在球C摆动过程中，在细线拉力的作用下木块A向右运动，木块B对A的弹力作用，故木块A和小球C组成的系统合外力不为零，故木块A和小球C组成的系统动量不守恒，故A错误；?
B.小球第一次摆至最低点后，绳对木块A有向左的作用，故A、B两木块开始分离，故B正确；?
C.由A分析可知，当小球C从开始摆至最低点过程，小球C与木块A、B系统水平方向动量守恒，故小球C在最低点时，木块A、B有水平向右的动量；故对小球C与A系统有向左的动量，故当小球C摆至左侧最高点时，小球C与A相对静止，故有向左的动量，即向左的速度，故C错误；
D.对小球C与木块A、B系统机械能守恒，故当小球摆到左侧最高点时，由于整个系统都有动能，根据机械能守恒可知，细线不可能水平，故D错误。
故选B。
10.【答案】D
【解析】解：A、当小球与弹簧接触后，小球与槽组成的系统在水平方向所受合外力不为零，系统在水平方向动量不守恒，故A错误；
B、下滑过程中两物体都有水平方向的位移，而小球和槽之间的相互作用力是垂直于球面的，故力和位移夹角不垂直，故两力均做功，故B错误；
C、全过程小球和槽、弹簧所组成的系统只有重力与弹力做功，系统机械能守恒，小球与弹簧接触过程系统在水平方向所受合外力不为零，系统水平方向动量不守恒，故C错误；
D、球在槽上下滑过程小球和槽的水平方向不受力，系统水平方向动量守恒，球与槽分离时两者动量大小相等，由于，则小球的速度大小大于槽的速度大小，小球被弹簧反弹后的速度大小等于球与槽分离时的速度大小。小球被反弹后向左运动，由于球的速度大于槽的速度，球将追上槽并要上滑，只有重力做功，小球和槽的机械能守恒，由于球与槽组成的系统总动量水平向左，球滑上槽的最高点时速度相等且水平向左，总动能不为零，由机械能守恒定律可知，小球上升的最大高度小于h，小球不能回到槽高h处，故D正确；
故选：D。
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；由机械守恒及动量守恒可知小球能否回到最高点．
解答本题要明确动量守恒的条件．
11.【答案】AC
【解析】略
12.【答案】AD
【解析】
【分析】
本题考查了动量守恒定律、机械能守恒定律；解决本题的关键要掌握动量守恒和机械能守恒的条件，以及能够熟练运用动量守恒定律进行解题。要注意两个守恒条件的区别，不能混淆。
滑槽与滑块组成的系统，水平方向不受外力，系统水平动量守恒；滑块滑到C点时，滑块与滑槽速度相同，根据水平动量守恒求速度大小；根据能量转化情况分析系统的机械能是否守恒；根据合外力是否为零分析系统的动量是否守恒。
【解答】
滑槽与滑块组成的系统，水平方向不受外力，系统水平动量守恒。设滑块滑到C点时，速度大小为v。取水平向右为正方向，根据水平动量守恒得：，得：故A正确，B错误；
C.滑块从A滑到B的过程，滑槽与滑块组成的系统合外力为零，动量守恒。由于要产生内能，所以系统的机械能不守恒，故C错误；
D.滑块从B滑到C的过程，滑块竖直方向有分加速度，根据牛顿第二定律知系统的合外力不为零，则滑槽与滑块组成的系统动量不守恒。由于只有重力做功，所以系统的机械能守恒，故D正确。
故选AD。
13.【答案】BD
【解析】
【分析】
小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，当小球上升的最高点时，竖直方向上的速度为零，水平方向上与小车具有相同的速度，结合动量守恒和能量守恒求出上升的最大高度。根据动量守恒定律和能量守恒求出小球返回右端时的速度，从而得出小球的运动规律，根据动能定理得出小球对小车做功的大小。
本题考查了动量守恒定律和能量守恒定律的综合，知道当小球与小车的水平速度相等时，小球上升到最大高度。
【解答】
A.设小球离开小车时，小球的速度为，小车的速度为，
整个过程中动量守恒，以向左为正方向，
由动量守恒定律得：，
由动能守恒定律得：，
联立解得：，，即小球与小车分离后二者交换速度，
所以小球与小车分离后做自由落体运动，故A错误，B正确。
D.对小车运用动能定理得，小球对小车做功：，故D正确。
C.当小球与小车的水平速度相等时，小球弧形槽上升到最大高度，设该高度为h，
系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：
由机械能守恒定律得；，解得：，故C错误。
故选BD。
14.【答案】BC
【解析】
【分析】
对木板与木块组成的系统，合外力保持为零，系统的总动量守恒．A先向左减速，到速度减小零后向右加速到速度与B相同，此过程A正在做加速运动，根据动量守恒定律求出A的速度为零时B的速度，以及两者相对静止时共同速度，确定出A正在做加速运动时，B的速度范围，再进行选择．
【解答】
以A、B组成的系统为研究对象，系统动量守恒，取水平向右为正方向，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．
当从开始运动到A、B速度相同的过程中，取水平向右为正方向，由动量守恒定律得，
代入数据解得．
木块A加速运动的过程为从其速度为零至与B共速，且此过程中B始终减速，
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BC．
15.【答案】
【解析】略
16.【答案】；竖直向下
【解析】解：规定向上为正方向，根据动量守恒定律得：
，
解得：，
因为所以为负值，可知方向竖直向下，大小为：．
故答案为：，竖直向下
气球、A、B组成的系统在竖直方向上动量守恒，当细线断裂后，由于竖直方向上动量守恒，结合动量守恒定律求出B的速度大小和方向．
解决本题的关键知道气球、A、B组成的系统竖直方向上合力为零，动量守恒，运用动量守恒定律解题时注意公式的矢量性．
17.【答案】守恒；不守恒
【解析】解：剪断细线前，两木块在水平地面上向右做匀速直线运动，以AB为系统，绳子的属于系统的内力，系统所受合力为零；剪断细线后，在A停止运动以前，摩擦力不变，两木块组成的系统的合力仍为零，则系统的总动量守恒；
B静止后，B的合力为0，A木块的拉力大于摩擦力，A和B组成的系统合力不为0，所以系统动量不守恒。
故答案为：守恒；不守恒．
动量守恒定律适用的条件：系统的合外力为零．或者某个方向上的合外力为零，则那个方向上动量守恒。
两木块原来做匀速直线运动，合力为零，某时刻剪断细线，在A停止运动以前，系统的合力仍为零，系统动量守恒。
在B静止后，系统合力不为零，A和B组成的系统动量不守恒。
本题是脱钩问题，尽管两个没有发生相互作用，但系统的合力为零，系统的总动量也守恒。注意动量守恒定律适用的条件。
18.【答案】?
【解析】解：当小球滚到最低点时，设此过程中
小球水平位移的大小为，车水平位移的大小为．
在这一过程中，由系统水平方向总动量守恒得取水平向左为正方向
又
由此可得：
当小球滚至凹槽的最低时，小球和凹槽的速度大小分别为和据水平方向动量守恒
?
另据机械能守恒得：
得：
故答案为：；．
小球从静止下滑时，系统水平方向不受外力，动量守恒．小球下滑直到右侧最高点的过程中，车一直向左运动，根据系统水平方向平均动量守恒，用水平位移表示小球和车的速度，根据动量守恒列式求解车向左移动的最大距离；
小球滑至车的最低点时，根据系统的水平方向动量守恒和机械能守恒列式，即可求出小球的速度；
本题中前两题是常规题，利用系统水平方向动量守恒和机械能守恒列式，即可求出相关量．关键是第3问，运用向心力时，v是小球相对于凹槽的速度，是，不是小球相对于地的速度．
19.【答案】。
【解析】
【分析】
本题主要考查验证机械能守恒定律。
由平均速度可近似表示B点的瞬时速度；
根据动量守恒及机械能守恒定律可得出对应的表达式；
【解答】
由于A、B、C、D的质量相等，在阶段钩码B通过狭缝后都是匀速直线运动，由匀速运动公式可得：；
由题意可知，碰撞过程中，依据动量守恒，则有：；
碰撞前，若机械能守恒，则有：；
解得：，就证明机械能守恒了，
故答案为：。
20.【答案】；
；
【解析】
【分析】
本题考查动量守恒定律的应用，物体做平抛运动的规律和弹性势能转换为两球的动能是本题的关键。
弹簧的弹性势能转换为两小球的动能，由平抛运动规律求出初速度即可知道两球初速度从而知道初动能，进而可以知道需要测量哪些物理量和弹性势能的表达式；
由动量守恒定律可知，把初速度表示式代入从而知道需要满足的关系式。
【解答】
弹簧的弹性势能转换为两球的动能即，两球飞出后做平抛运动，、分别为球的初速度，已知高度h可知下落时间，初速度，可知还需测量两球水平方向的位移，故ACD错误，选B；
由分析可知，，故可知弹簧的弹性势能；
两小球动量守恒应满足由分析可知。
故答案为：；；。
21.【答案】BC
【解析】解：、质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，故A错误，B正确；
C、衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，故C正确；
D、衰变是重核裂变放出粒子的核反应，故D错误；
故选：BC；
轰击前后系统动量守恒，选中子速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
解得，氢核速度：?，方向：与中子原速度方向相同；
由爱因斯坦质能方程得：，
解得：?kg；
答：；
反应中生成的另一粒子的速度大小为：?，方向：与中子原速度方向相同；
假设此反应中放出的能量为，质量亏损为：?kg。
根据“镜像核”的概念分析答题；衰变的实质是中子释放一个电子而变成质子；原子核释放出粒子的衰变是衰变。
核反应过程系统动量守恒，应用动量守恒定律可以求出粒子速度；
应用爱因斯坦质能方程可以求出质量亏损。
核反应过程系统动量守恒，应用动量守恒定律可以求出反应后粒子的速度；应用爱因斯坦质能方程可以求出质量亏损。
22.【答案】解析：光和实物粒子都具有波粒二象性，故A正确．一束光照射到某种金属上没有发生光电效应，是因为该束光的频率小于极限频率，即波长太长，故B错误．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，故C正确．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故D错误．
，
，．
由动量守恒定律得
解得?．
答案：甲
?
【解析】略
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