高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 第二节 动量动量守恒定律分层训练 粤教版选修35

我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 第二节第二节 动量动量守恒定律动量动量守恒定律 A 级 抓基础 1下列说法中正确的是( ) A冲量的方向一定和动量的方向相同 B动量变化量的方向一定和动量的方向相同 C物体的末动量方向一定和它所受合外力的冲量方向相同 D冲量是物体动量变化的原因 解析：冲量的方向和动量的方向不一定相同，比如平抛运动，冲量方向竖直向下，动量方向是轨迹的切线方向，故 A 错误；动量增量的方向与合力的冲量方向相同，与动量的方向不一定相同，比如匀减速直线运动，动量变化量的方向和动量的方向相反，故 B 错误；物体的末动量方向不一定和它所受合外力的冲量方向相同，故 C 错误；根据动量定理可知，冲量是物体的动量变化的原因，故 D 正确 答案：D 2 小球质量为 2m， 以速度v沿水平方向垂直撞击墙壁， 球被反方向弹回速度大小是45v，球与墙撞击时间为t，在撞击过程中，球对墙的平均冲力大小是( ) A.2mv5t B.8mv5t C.18mv5t D.2mvt 解析： 设初速度方向为正， 则弹后的速度为4v5； 由动量定理可得：Ft2m4v52mv，解得：F18mv5t，负号表示力的方向与初速度方向相反；由牛顿第三定律可知，球对墙的平均冲击力为FF18mv5t；故选 C. 答案：C 3.如图所示， 小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上， 现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱关于上述过程，下列说法中正确的是( ) A男孩和木箱组成的系统动量守恒 B小车与木箱组成的系统动量守恒 C男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 D木箱的动量增量与小车(包含男孩)的动量增量相同 解析： 在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中， 男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故 A 错误；小车与木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒， 故 B 错误； 男孩、 小车与木箱三者组成的系统所受合力为零， 系统动量守恒，故 C 正确；木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒，木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同，方向相反，木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量不相同，故 D 错误 答案：C 4甲、乙两物体的质量之比为m甲m乙14，若它们在运动过程中的动能相等，则它们动量大小之比p甲p乙是( ) A11 B12 C14 D21 解析：根据运动过程中的动能相等，得12m甲v2甲12m乙v2乙， 甲的动量p甲m甲v甲2m甲12m甲v2甲， 乙的动量p乙m乙v乙2m乙12m乙v2乙， 所以p甲p乙m甲m乙12. 答案：B B 级 提能力 5.沿光滑水平面在同一条直线上运动的两物体A、B碰撞后以共同的速度运动，该过程的位移时间图象如图所示则下列判断错误的是( ) A碰撞前后A的运动方向相反 BA、B的质量之比为 12 C碰撞过程中A的动能变大，B的动能减小 D碰前B的动量较大 解析： 由位移时间图象可得， 碰之前vA20302 m/s5 m/s， 碰之后vA20102 m/s5 m/s；则碰撞前后A的运动方向相反，故 A 正确；由位移时间图象可得，碰之前我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 vB2002 m/s10 m/s； 根据动量守恒得mAvAmBvB()mAmBvA， 代入数据得mAmB12，故 B 正确；碰撞前后A速度大小相等，则碰撞过程中A动能不变，故 C 错误；碰前AB速度方向相反，碰后AB速度方向与B碰前速度方向相同，则碰前B动量较大，故 D 正确 答案：C 6.如图小球A和小球B质量之比为 13，球A用细绳系住，绳子的另一端固定，球B置于光滑水平面上当球A从高为h处由静止摆下，到达最低点时恰好与球B弹性正碰，则碰后球A能上升的最大高度是( ) Ah B.h2 C.h4 D.h16 解析：设A球的质量为m，A球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh12mv20，得v0 2gh A、B碰撞，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得： mv0mvA3mvB由机械能守恒定律得： 12mv2012mv2A123mv2B，联立解得 vA122gh； 设碰后球A能上升的最大高度是H，由机械能守恒定律得：mgH12mv2A 解得 Hh4，故 ABD 错误，C 正确 答案：C 7.(多选)如图所示，小车A 静止于光滑水平面上，A上有一圆弧PQ，圆弧位于同一竖直平面内，小球B由静止起沿圆弧下滑，这一过程中( ) A若圆弧光滑，则系统的动量守恒，机械能守恒 B若圆弧光滑，则系统的动量不守恒，机械能守恒 C若圆弧不光滑，则系统水平方向的动量守恒，但机械能不守恒 D若圆弧不光滑，则系统水平方向的动量不守恒，机械能不守恒 解析： 不论圆弧是否光滑， 小车与小球组成的系统在小球下滑过程中系统所受合外力都我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 不为零， 则系统动量都不守恒 但系统水平方向不受外力， 所以系统水平方向的动量守恒 若圆弧光滑，只有重力做功，系统的机械能守恒若圆弧不光滑，系统要克服摩擦力做功，机械能减少，故 A、D 错误，B、C 正确 答案：BC 8在水平力F30 N 的作用力下，质量m5 kg 的物体由静止开始沿水平面运动已知物体与水平面间的动摩擦因数0.2，若F作用 6 s 后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止(g取 10 m/s2)? 解析：方法一：用动量定理，分段处理 选物体为研究对象，对于撤去F前物体做匀加速运动的过程，始态速度为零，终态速度为v.取水平力F的方向为正方向，根据动量定理有： (Fmg)t1mv0， 对于撤去F后，物体做匀减速运动的过程，始态速度为v，终态速度为零根据动量定理有： mgt20mv， 以上两式联立解得： t2Fmgmgt1300.25100.25106 s12 s. 方法二：用动量定理，研究全过程 选物体作为研究对象， 研究整个运动过程， 这个过程的始、 终状态的物体速度都等于零 取水平力F的方向为正方向，根据动量定理得： (Fmg)t1(mg)t20， 解得：t2Fmgmgt1300.25100.25106 s12 s. 答案：12 s 9如图所示，小物块A在粗糙水平面上做直线运动，经距离l时与另一小物块B发生碰撞并粘在一起以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上已知l5.0 m，s0.9 m，A、B质量相等且m0.10 kg，物块与桌面间的动摩擦因数0.45，桌面高h0.45 m不计空气阻力，重力加速度g取 10 m/s2.求： (1)A、B一起平抛的初速度v； (2)小物块A的初速度v0. 解析：(1)两木块离开桌面后做平抛运动，设在空中飞行的时间为t 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 根据平抛运动规律有： h12gt2，svt， 代入数据解得：vsg2h0.91020.45 m/s3.0 m/s. (2) A在桌面上滑行过程，由动能定理得： mgl12mv212mv20， A、B碰撞过程，由动量守恒定律： mv2mv， 联立得：v0v22gl9 m/s. 答案：(1)3.0 m/s (2)9 m/s 10如图所示，长l0.2 m 的细线上端固定在O点，下端连接一个质量为m0.5 kg的小球，悬点O距地面的高度H0.35 m开始时将小球提到O点而静止，然后让它自由下落，当小球到达使细线被拉直的位置时，刚好把细线拉断，再经过t0.1 s 落到地面如果不考虑细线的形变，g取 10 m/s2，试求： (1)细线拉断前后的速度大小和方向； (2)假设细线由拉直到断裂所经历的时间为 t0.1 s，试确定细线的平均张力大小 解析：(1)细线拉断前，小球下落过程机械能守恒： mgl12mv21， 得v1 2gl2 m/s，方向竖直向下 设细线拉断后球速为v2，方向竖直向下，由 Hlv2t12gt2， 可得：v21 m/s，方向竖直向下 (2)设细线的平均张力为F，方向竖直向上取竖直向上为正方向， 由动量定理可得： (Fmg)tmv2(mv1)， 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 我 国 经 济 发 展 进 入 新 常 态 ， 需 要 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 改 变 粗 放 式 增 长 模 式 ， 不 断 优 化 经 济 结 构 ， 实 现 经 济 健 康 可 持 续 发 展 进 区 域 协 调 发 展 ， 推 进 新 型 城 镇 化 ， 推 动 城 乡 发 展 一 体 化 因 ： 我 国 经 济 发 展 还 面 临 区 域 发 展 不 平 衡 、 城 镇 化 水 平 不 高 、 城 乡 发 展 不 平 衡 不 协 调 等 现 实 挑 战 。 故Fmv1mv2tmg，解得F10 N. 答案：(1)2 m/s，方向竖直向下 1 m/s，方向竖直向下 (2)10 N