2019年高中物理暑假作业动量守恒定律新人教版选修3-5.doc

1动量守恒定律动量守恒定律一、单选题 1.如图所示,用细线挂一质量为 M 的木块,有一质量为 m 的子弹自左向右水平射穿此木块,穿 透前后子弹的速度分别为 v0和 v(设子弹穿过木块的时间和空气阻力不计),木块的速度大小 为( )A.(mv0 +mv)/M B.(mv0-mv)/M C.(mv0+mv)/(M+m) D.(mv0-mv)/(M+m) 2.如图所示,三辆完全相同的平板小车a、 b、c成一直线排列,静止在光滑水平面上. c车上有一小孩跳到 b车上,接着又立即从 b车跳到a车上. 小孩跳离c车和 b车时对地水 平速度相同.他跳到a车上相对a车保持静止.此后( )A. a、 b两车运动速率相等 B. a、c两车运动速率相等C.三辆车的速率关系cabvvvD. a、c两车运动方向相同 3.如图所示,一个质量为 m1=50kg 的人爬在一只大气球下方,气球下面有一根长绳.气球和长 绳的总质量为 m2=20kg,长绳的下端刚好和水平面接触.当静止时人离地面的高度为 h=5m.如 果这个人开始沿绳向下滑,当他滑到绳下端时,他离地面高度是(可以把人看作质点)( )A.5m B.3.6m C.2.6m D.8m 4.质量相同的三个小球a、b、c,在光滑水平面上以相同的速率分别与原来静止的三个小 球A、B、C发生正碰; a与A碰后, a球继续沿原来方向运动; b与B碰后, b球静止 不动; c与C碰后, c球被弹回而反向运动,可知碰后A、B、C三球动量大小的关系( )A. ABCpppB. ABCppp2C. BCApppD. ABCppp5.一炮弹质量为 m,以一定的倾角斜向上发射,达到最高点时速度大小为 v,方向水平。炮弹在最高点爆炸成两块,其中质量为1 4m的一块恰好做自由落体运动,则爆炸后另一块瞬时速度大小为( )A. v B. 4 3vC. 3 4v D.06.一质量为 M 的航天器,正以速度 v0在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发 动机瞬间向后喷出一定质量的气体,气体喷出时速度大小为 v1,加速后航天器的速度大小 v2,则 喷出气体的质量 m 为( )A. 201vvmMv B. 221vmMvvC. 2021vvmMvvD. 2021vvmMvv7.如图所示,质量为M的车厢静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m的滑块,以初速度 v0在车厢地板上向右运动,与车厢两壁发生若干次碰撞,最后相对车厢静止,则车厢的最终速 度是( )A. 0 B. 0v,方向水平向右C. 0 +mmv M,方向水平向右 D. 0mv M,方向水平向右8.如图所示,质量为 M 的斜面小车静止在水平面上,质量为 m 的物块从斜面上端由静止释放, 不计一切摩擦,物块从斜面底端滑出时,物块与斜面小车的速度大小关系是( )A.v1:v2=M:m B.v1:v2=m:M C.v1:v2>M:m D.v1:v2<M:m39.如图所示,质量为M的人在远离任何星体的太空中,与他旁边的飞船相 m/M 对静止.由于没 有力的作用,他与飞船总保持相对静止的状态.这个人手中拿着一个质量为m的小物体,他以 相对飞船为v的速度把小物体抛出,在抛出物体后他相对飞船的速度大小为( )A. mvMB. MvmC. MmvmD. mvmM 10.如图所示,在光滑的水平面上有两辆小车,中间夹一根压缩了的轻质弹簧,两手分别按住 小车使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法中不正确的是( )A.只要两手同时放开后,系统的总动量始终为零 B.先放开左手,后放开右手,动量不守恒 C.先放开左手,后放开右手,总动量向右 D.无论怎样放开两手,系统的总动能一定不为零 二、多选题 11.A、B 两船质量均为 M,都静止在平静的水面上,现 A 船中质量为 M/2 的人,以对地的水平 速度 v 从 A 船跳到 B 船,再从 B 船跳到 A 船,经 n 次跳跃后(水的阻力不计)( ) A.A、B 两船(包括人)的动量大小之比总是 1:1 B.A、B 两船(包括人)的速度大小之比总是 1:1 C.若 n 为奇数,A、B 两船(包括人)的速度大小之比为 3:2 D.若 n 为偶数,A、B 两船(包括人)的速度大小之比为 2:3 12.如图所示,木块B与水平轻弹簧相连放在光滑的水平面上,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( )A.子弹射入木块的过程中,系统的动量守恒 B.子弹射入木块的过程中,系统的机械能守恒 C.木块压缩弹簧的过程中,系统的动量守恒 D.木块压缩弹簧的过程中,系统的机械能守恒 13.如图所示,在光滑的水平面上放着一个上部为半圆形光滑槽的木块,开始时木块是静止的,把 一个小球放到槽边从静止开始释放,关于两个物体的运动情况,下列说法正确的是( )A.当小球到达最低点时,木块有最大速率 B.当小球的速率最大时,木块有最大速率4C.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为最大 D.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为零 三、计算题 14.如图所示,长木板 AB 和光滑四分之一圆弧轨道在 B 点平滑连接成一个整体,放置在光滑 的水平面上,长木板和圆弧轨道的总质量为 M=3kg,一个质量为 m=0.98kg 的物块放在木板 AB 的中点,一颗质量为 m0=20g 的子弹以初速度 v0=100m/s 射入物块并留在物块中(子弹射入物 块时间极短,可忽略不计),木板的长度 L=1m,重力加速度取 g=10m/s2.（1）.要使物块能滑上圆弧轨道,物块与长木板间的动摩擦因数应该满足什么条件? （2）.若物块与长木板间的动摩擦因数为 =0.15,物块从子弹击中后到运动至 B 点,需要 多长时间? 15.如图所示,一质量为 3m 的足够长木板放在光滑水平地面上,在其右端放一质量为 m 的小 木块.现给它们大小均为 v0、方向相反的初速度,使木块开始向左运动,木板开始向右运动. 当木块速度为零的瞬间,有一颗质量为 m 的子弹以 12v0的速度水平向左射进木块,并留在其 中,重力加速度为 g.（1）.求木块速度为零时,木板的速度大小 . （2）.若木块与木板间的动摩擦因数为 ,求子弹射入后木块在木板上滑过的距离 L. 16、如图所示，光滑水平直导轨上有三个质量均为m的物块A、B、C，物块B、C静止，物块B的左侧固定一水平轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)；让物块A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短那么从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，求：(1)A、B第一次速度相同时的速度大小；(2)A、B第二次速度相同时的速度大小；(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能大小5参考答案 一、单选题 1.答案：B 2.答案：C解析：设小孩的质量为 m,平板小车的质量为M,小孩跳离c车和 b车时对地水平速度为 v则根据动量守恒定律有小孩跳离c车: 0cmvMv, 小孩跳上 b车: () 'mvmM v, 小孩跳离 b车: () 'bmM vmvMv, 小孩跳上a车: ()amvmM v由式可得, c车的速度cmvvM ,由两式可得, b车的速度0bv ,由式可得, a车的速度amvvmM,所以 A、B、D 三项错误,C 项正确3.答案：B 解析：设人的速度 v1,气球的速度 v2,根据人和气球动量守恒得 则 m1v1=m2v2, 所以 v1=2/5 v2, 气球和人运动的路程之和为 h=5m,则 s1=10/7 m,s2=25/7 m, 即人下滑 10/7 m,气球上升 25/7 m, 所以人离地高度为 25/7 m,约等于 3.6m. 故选 B. 4.答案：A解析：对a、:,aAA mvmvP对b、:,BB mvP对c、:,cCC mvmvP 所以.CBAppp5.答案：B 解析： 试题分析:爆炸前动量为 mv,设爆炸后另一块瞬时速度大小为 v,取炮弹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向,爆炸过程动量守恒,则有:,解得:,故 B正确,A、C、D 错误。 6.答案：C 7.答案：C 8.答案：C 9.答案：A 10.答案：C 二、多选题611.答案：ACD 解析：人在跳跃过程中总动量守恒,所以 A、B 两船(包括人)的动量大小之比总是 1:1,故 A 正确,B 错误;若 n 为奇数,人在 B 船上,则 0=MvA+(M+ M/2)vB 解得: vA/vB=3/2 故 C 正确; 若 n 为偶数,则 0=MvB+(M+ M/2)vA 解得: vA/vB=2/3 故 D 正确. 故选 ACD 12.答案：AD 解析：本题考査了动量守恒定律与机械能守恒.子弹射人木块的过程中,系统所受合外力为 0,符合动董守恒定律的条件,系统的动量守恒,但会产生内能,系统的机械能不守恒,选项 A正确, B错误;木块压缩弹簧的过程中,系统的动量在减少,但只有弹簧弹力做功,系统的机械能守恒,选项C错误, D正确. 13.答案：ABD 三、计算题 14.答案：（1）.子弹射入物块过程,根据动量守恒定律有m0v0=(m0+m)v1 求得 v1=2m/s 若物块刚好滑到 B 点时与木板有共同速度,则(m0+m)v1=( m0+m +M) v2 求得 v2=0.5m/s根据功能关系 (m0+m)g·1 2L=1 2(m0+m) v12-1 2(m0+m+M) v22求得 =0.3 因此,要使物块能滑上圆弧轨道,物块与长木板间的动摩擦因数应小于 0.3. （2）.设物块到达 B 点时,物块和木板与圆弧轨道组成的整体各自的速度分别是 va、vb,需 要的时间为 t. 对物块,由动量定理得-(m+m0)gt=m(m+m0) va-(m+m0) v1 对木板和圆弧轨道,由动量定理得(m+m0)gt=Mvb 物块滑到 B 点时,有1 222abvvvLtt可解得 t=22 2s因木板和圆弧轨道在物块上升到最高点时的速度为 0.5m/s,另一解不符合题意,舍去。 说明:此问也可用牛顿运动定律结合运动学公式解答。 解析：15.答案：（1）.木块与木板动量守恒,设向右为正方向: 0033mvmvmv解得: 02 3vv 7（2）.子弹射进木块过程,子弹与木块动量守恒,设它们共同速度为 v1,设向左为正方向m(12v0)=(m+m)v1 子弹入射后,子弹、木块和木板三者组成的系统动量守恒,最终达到相同速度 v2(m+m)v1-3mv=(m+m+3m)v2 由能量守恒定律,有: 22 12112322mgLmm vmmm v解得: 2 040 3vLg 16答案：(1)v0 1 2(2)v01 3(3)mv0213 48解析：(1)对A、B接触的过程中，当第一次速度相同时，由动量守恒定律得，mv02mv1解得v1v01 2(2)设A、B第二次速度相同时的速度大小为v2，对A、B、C组成的系统，根据动量守恒定律：mv03mv2解得v2v01 3(3)B与C碰撞的瞬间，B、C组成的系统动量守恒，有：m2mv3v0 2解得v3v01 4系统损失的机械能为 Em()2 ×2m()2mv021 2v0 21 2v0 41 16当A、B、C速度相同时，弹簧的弹性势能最大，此时v2v01 3根据能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为：Ep mv02 (3m)v22Emv0212121348