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2019-2020年高中物理 第16章 第3節(jié) 動量守恒定律練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第16章 第3節(jié) 動量守恒定律練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第16章 第3節(jié) 動量守恒定律練習(xí) 新人教版選修3-51系統(tǒng):碰撞問題的研究對象不是一個物體,而是兩個或兩個以上的物體我們說這兩個物體組成了一個力學(xué)系統(tǒng)2內(nèi)力:系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力3外力:除系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力之外的其他力叫作外力4動量守恒定律(1)內(nèi)容:如果一個系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變(2)表達式:p1p2對兩個物體組成的系統(tǒng),可寫為:m1v1m2v2m1v1m2v2(3)適用條件(具備下列條件之一):系統(tǒng)不受外力;系統(tǒng)所受合外力為零;系統(tǒng)在某一方向不受外力或所受合外力為零;系統(tǒng)內(nèi)力遠大于外力或者在某一方向上內(nèi)力遠大于外力(4)適用范圍:動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一,它既適用于宏觀、低速物體,也適用于微觀、高速物體5動量守恒定律的普適性(1)動量守恒定律只涉及過程的始末兩個狀態(tài),與物體相互作用過程的細節(jié)無關(guān),可簡化問題(2)近代物理中的高速、微觀領(lǐng)域,牛頓運動定律不適用,動量守恒定律仍適用(3)電磁波也具有動量,它與粒子的相互作用遵守動量守恒定律1關(guān)于系統(tǒng)動量守恒的條件,下列說法中正確的是(C)A只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,系統(tǒng)的動量就不可能守恒B只要系統(tǒng)中有一個物體具有加速度,系統(tǒng)的動量就不守恒C只要系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)的動量就守恒D系統(tǒng)中所有物體的加速度都為零時,系統(tǒng)的總動量不一定守恒解析:根據(jù)動量守恒的條件即系統(tǒng)所受外力的矢量和為零可知,選項C正確;系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,與系統(tǒng)所受外力無關(guān),選項A錯誤;系統(tǒng)內(nèi)各物體之間有著相互作用,對單個物體來說,合外力不一定為零,加速度不一定為零,但整個系統(tǒng)所受的合外力仍可為零,動量守恒,選項B錯誤;系統(tǒng)內(nèi)所有物體的加速度都為零時,各物體的速度恒定,動量恒定,總動量一定守恒,選項D錯誤2如圖所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi),將彈簧壓縮到最短,現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)在子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的過程中(B)A動量守恒,機械能守恒B動量不守恒,機械能不守恒C動量守恒,機械能不守恒D動量不守恒,機械能守恒解析:把系統(tǒng)從子彈射入木塊到彈簧壓縮至最短的過程分段考慮第一段:子彈射入木塊瞬間,彈簧仍保持原長,子彈與木塊間的摩擦力為內(nèi)力,合外力為零,所以此瞬間系統(tǒng)動量守恒,機械能不守恒第二段:子彈射入木塊后,與木塊一起壓縮彈簧,系統(tǒng)受墻面彈力(外力)不為零,所以此過程系統(tǒng)動量不守恒綜合在一起,整個過程中動量、機械能均不守恒,應(yīng)選B.3(多選)兩位同學(xué)穿旱冰鞋,面對面站立不動,互推后向相反的方向運動,不計摩擦阻力,下列判斷正確的是(BC)A互推后兩同學(xué)總動量增加B互推后兩同學(xué)動量大小相等,方向相反C分離時質(zhì)量大的同學(xué)的速度小一些D互推過程中機械能守恒解析:對兩同學(xué)所組成的系統(tǒng),互推過程中,合外力為零,總動量守恒,故A錯;兩同學(xué)動量的變化量大小相等,方向相反,故B、C正確;互推過程中機械能增大,故D錯誤4將靜置在地面上,質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型點火升空,在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時火箭模型獲得的速度大小是(D)A.v0 B.v0C.v0 D.v0解析:取向上為正方向,由動量守恒定律得:0(Mm)vmv0.則火箭速度:v.故選D.5如圖,質(zhì)量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛,一質(zhì)量為m的救生員站在船尾,相對小船靜止若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中,則救生員躍出后小船的速率為(C)Av0v Bv0vCv0(v0v) Dv0(v0v)解析:人在躍出的過程中,船、人組成的系統(tǒng)水平方向上動量守恒,規(guī)定向右為正方向則:(Mm)v0Mvmv,解得:vv0(v0v)故選C.6(多選)如圖所示,在橄欖球比賽中,一個85 kg的前鋒隊員以5 m/s的速度跑動,想穿越防守隊員到底線觸地得分就在他剛要到底線時,迎面撞上了對方兩名均為65 kg的隊員,一個速度為2 m/s,另一個速度為4 m/s,然后他們就扭在了一起,則(BC)A他們碰撞后的共同速率是0.2 m/sB碰撞后他們動量的方向仍向前C這名前鋒能得分D這名前鋒不能得分解析:前鋒隊員的質(zhì)量為M,速度為v1,兩名65 kg的隊員質(zhì)量均為m,速度分別為v2、v3.取前鋒隊員跑動的速度方向為正方向,根據(jù)動量守恒定律可得:Mv1mv2mv3(Mmm)v,代入數(shù)據(jù)得:v0.16 m/s.所以碰撞后的速度仍向前,故這名前鋒能得分,B、C兩項正確7質(zhì)量為M的沙車沿光滑水平面以速度v0做勻速直線運動,此時從沙車上方落入一只質(zhì)量為m的鐵球,如圖所示,則小鐵球落入沙車后(C)A沙車立即停止運動B沙車仍做勻速運動,速度仍為v0C沙車仍做勻速運動,速度小于v0D沙車做變速運動,速度不能確定解析:由水平方向上動量守恒Mv0(Mm)v可知C項正確8如圖所示,設(shè)車廂長為L,質(zhì)量為M,靜止在光滑的水平面上,車廂內(nèi)有一質(zhì)量為m的物體以初速度v0向右運動,與車廂來回碰撞n次后,最終相對車廂靜止,這時車廂的速度 (C) Av0,水平向右 B0C.,水平向右 D.,水平向左解析:物體和車廂所受的合外力為0,在物體與車廂的n次碰撞的整個過程中系統(tǒng)的動量守恒,忽略中間細節(jié),只考慮初、末狀態(tài),由系統(tǒng)動量守恒得:mv0(Mm)v,車廂最終速度v,方向與v0相同,即水平向右9兩輛質(zhì)量相同的小車,置于光滑的水平面上,有一人靜止在小車A上,兩車A、B靜止,如圖所示當(dāng)這個人從A車跳到B車上,接著又從B車跳回A車并與A車保持相對靜止時,則A車的速率(B)A等于零 B小于B車的速率C大于B車的速率 D等于B車的速率解析:選A車、B車和人作為系統(tǒng),兩車均置于光滑的水平面上,在水平方向上無論人如何跳來跳去,系統(tǒng)均不受外力作用,故滿足動量守恒定律設(shè)人的質(zhì)量為m,A車和B車的質(zhì)量均為M,最終兩車速度分別為vA和vB.由動量守恒定律得0(Mm)vAMvB,則,即vA<vB.故選項B正確10(xx上海高考)兩小孩在冰面上乘坐“碰碰車”相向運動A車總質(zhì)量為50 kg,以2 m/s的速度向右運動;B車總質(zhì)量為70 kg,以3 m/s的速度向左運動;碰撞后,A以1.5 m/s的速度向左運動,則B的速度大小為_ m/s,方向向_(選填“左”或“右”)解析:由動量守恒定律得:規(guī)定向右為正方向,mAvAmBvBmAvAmBvB,解得vB0.5 m/s,所以B的速度大小是0.5 m/s,方向向左答案:0.5左11某同學(xué)質(zhì)量為60 kg,在軍事訓(xùn)練中要求他從岸上以大小為2 m/s的速度跳到一條向他緩緩飄來的小船上,然后去執(zhí)行任務(wù),小船的質(zhì)量是140 kg,原來的速度大小是0.5 m/s,該同學(xué)上船后又跑了幾步,最終停在船上則此過程該同學(xué)動量的變化大小為_ kgm/s,此時小船的速度大小為_ m/s.解析:將該同學(xué)與船組成一個系統(tǒng),設(shè)最終二者的速度為v,方向與人速度方向相同,由動量守恒得,m人v人m船v船(m人m船)v,解得:v0.25 m/s,該同學(xué)動量的變化為:p人m人(v人v)105 kgm/s.答案:1050.2512如圖所示,質(zhì)量m10.3 kg的小車靜止在光滑的水平面上,車長L1.5 m, 現(xiàn)有質(zhì)量m20.2 kg可視為質(zhì)點的物塊,以水平向右的速度v02 m/s從左端滑上小車,最后在車面上某處與小車保持相對靜止物塊與車面間的動摩擦因數(shù)0.5,取g10 m/s2,求:(1)物塊在車面上滑行的時間t;(2)要使物塊不從小車右端滑出,物塊滑上小車左端的速度v0不超過多少?解析:(1)設(shè)物塊與小車共同速度為v,以水平向右為正方向,根據(jù)動量守恒定律有: m2v0(m1m2)v,設(shè)物塊與車面間的滑動摩擦力為F,對物塊應(yīng)用動量定理有:Ftm2vm2v0,又Fm2g,解得:t,代入數(shù)據(jù)得t0.24 s.(2)要使物塊恰好不從車面滑出,須使物塊到車面最右端時與小車有共同的速度,設(shè)其為v,則:m2v0(m1m2)v,由功能關(guān)系有: m2v0(m1m2)vm2gL,代入數(shù)據(jù)解得v05 m/s.故要使物塊不從小車右端滑出,物塊滑上小車左端的速度v0不超過5 m/s.答案:(1)t0.24 s(2)5 m/s13如圖所示,在高H2.5 m的光滑、絕緣水平高臺邊緣,靜置一個小物塊B,另一帶電小物塊A以初速度v010.0 m/s向B運動,A、B的質(zhì)量均為m1.0103 kg.A與B相碰撞后,兩物塊立即粘在一起,并從臺上飛出后落在水平地面上落地點距高臺邊緣的水平距離L5.0 m已知此空間中存在方向豎直向上的勻強電場,場強大小E1.0103 N/C(圖中未畫出)假設(shè)A在滑行過程和碰撞過程中電量保持不變,不計空氣阻力,g10 m/s2.求:(1)A、B碰撞過程中損失的機械能(2)試說明A帶電的電性,并求出其所帶電荷q的大小(3)在A、B的飛行過程中,電場力對它做的功解析:(1)設(shè)A、B剛粘在一起時的速度為v,對于A、B兩物塊的碰撞過程,根據(jù)動量守恒定律有:mv02mv,解得:v5.0 m/s.A、B碰撞過程中損失的機械能為:Emv02mv2.5102 J.(2)A、B碰后一起做勻變速曲線運動,設(shè)加速度為a,經(jīng)時間t落至地面,則有水平方向:Lvt,豎直方向:Hat,解得:a5.0 m/s.因a<g,表明A、B所受電場力方向豎直向上,因此A帶正電對A、B沿豎直方向的分運動,根據(jù)牛頓第二定律有:2mgqE2ma,解得:q1.0105C.(3)A、B飛行過程中,電場力做的功為WqEH,解得:W2.5102 J.答案:(1)2.5102 J(2)A帶正電,q1.0105C(3)2.5102 J

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