高考物理一轮复习 第6章 动量守恒定律 第2讲 动量守恒定律的综合应用课时作业含解析

2、动量守恒定律的综合应用基础训练1(2018黑龙江哈三中二模)如图所示，在光滑水平面上质量为m的物体A以速度v0与静止的物体B发生碰撞，物体B的质量为2m，则碰撞后物体B的速度大小可能为()Av0 B. C0 D.答案：D解析：物体A与物体B碰撞的过程中动量守恒，选物体A原来的运动方向为正方向：如果发生的是完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得mv0(m2m)v，计算得出vv0；如果发生的是完全弹性碰撞，由动量守恒定律得mv0mv12mv2，由能量守恒定律得mvmv2mv，计算得出v2v0.碰撞后物体B的速度满足v0vBv0，选项D正确2如图所示，静止在光滑水平面上的木板，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量M3 kg.质量m1 kg的铁块以水平速度v04 m/s，从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为()A3 J B4 J C6 J D20 J答案：A解析：设铁块与木板速度相同时，共同速度大小为v，铁块相对木板向右运动时，滑行的最大路程为L，摩擦力大小为Ff.铁块相对于木板向右运动过程中，根据能量守恒得mvFfL(Mm)v2Ep.铁块相对木板运动的整个过程中mv2FfL(Mm)v2，由动量守恒可知mv0(Mm)v.联立解得Ep3 J，A正确3A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上已知A、B两球质量分别为2m和m.当用板挡住A球而只释放B球时，B球被弹出落于距桌边距离为x的水平地面上，如图所示当用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放时，B球的落地点距桌边距离为()A. B.x Cx D.x答案：D解析：当用板挡住小球A而只释放B球时，根据能量守恒：Epmv，根据平抛运动规律有：xv0t.当用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放时，设A、B的速度分别为vA和vB，则根据动量守恒和能量守恒有：2mvAmvB0，Ep2mvmv，解得vBv0，B球的落地点距桌边距离为xvBtx，选项D正确42017年6月15日上午11点，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”假设将发射火箭看成如下模型：静止的实验火箭，总质量为M2 100 g，当它以对地速度为v0840 m/s喷出质量为m100 g的高温气体后，火箭的对地速度为(喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略不计)()A42 m/s B42 m/s C40 m/s D40 m/s答案：B解析：取火箭及喷出的高温气体为系统，则火箭在向外喷气过程中满足动量守恒定律0mv0(Mm)v，由此可得火箭的速度v42 m/s.5(多选)A、B两物体在一水平长直气垫导轨上相碰，碰撞前物体A做匀速直线运动，物体B静止不动，频闪照相机每隔0.1 s闪光一次，连续拍照多次，拍得如图所示的照片，不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断()A第四次拍照时物体A在100 cm处B第四次拍照时物体A在80 cm处CmAmB31DmAmB13答案：AD解析：碰撞前，物体A做匀速直线运动，可知物体A第三次在90 cm处，第四次在100 cm处，故A项正确，B项错误；碰撞前，物体A的速度大小为v0 m/s4 m/s，方向向右，碰撞后，物体A的速度大小为vA m/s，方向向左，物体B的速度大小为vB m/s2 m/s，方向向右，取向右为正方向，根据动量守恒定律得mAv0mAvAmBvB，代入数据得mA4mA2mB2，解得mAmB13，故C项错误，D项正确能力提升6如图所示，小车放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，小车总质量为M，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时小车和C都静止，当突然烧断细绳时，C被释放，使C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，以下说法正确的是()A弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动BC与B碰前，C与小车的速率之比为mMCC与油泥粘在一起后，小车立即停止运动DC与油泥粘在一起后，小车继续向左运动答案：C解析：依据系统动量守恒，C向右运动时，AB向左运动，或由牛顿运动定律判断，AB受向左的弹力作用而向左运动，故A项错；又MvABmvC，得，即B项错；根据动量守恒得：0(Mm)v，所以v0，故选C.7(2018河南洛阳一模)(多选)如图所示，质量为m245 g的物块(可视为质点)放在质量为M0.5 kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为0.4，质量为m05 g的子弹以速度v0300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，取g10 m/s2，则在整个过程中()A物块和木板组成的系统动量守恒B子弹的末动量大小为0.01 kgm/sC子弹对物块的冲量大小为0.49 NsD物块相对于木板滑行的时间为1 s答案：BD解析：子弹射入物块的过程中，物块的动量增大，所以物块和木板组成的系统动量不守恒，故A错误；选取向右为正方向，子弹射入物块过程，由动量守恒定律可得m0v0(m0m)v1，物块在木板上滑动过程，由动量守恒定律可得(m0m)v1(m0mM)v2，联立可得v22 m/s，所以子弹的末动量大小为pm0v20.01 kgm/s，故B正确；由动量定理可得子弹受到的冲量Ippp00.01 kgm/s5103300 kgm/s1.49 kgm/s1.49 Ns.子弹与物块间的相互作用力大小始终相等，方向相反，所以子弹对物块的冲量大小为1.49 Ns，故C错误；对子弹和物块整体，由动量定理得(m0m)gt(m0m)(v2v1)，综上可得，物块相对于木板滑行的时间t1 s，故D正确.8.(2018山东部分重点中学联考)如图所示，长R0.6 m的不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系着质量m20.1 kg的小球B，小球B刚好与水平面相接触现使质量m10.3 kg的物块A沿光滑水平面以v04 m/s的速度向B运动并与B发生弹性正碰，A、B碰撞后，小球B能在竖直平面内做圆周运动，已知重力加速度取g10 m/s2，A、B均可视为质点，试求：(1)在A与B碰撞后瞬间，小球B的速度v2的大小；(2)小球B运动到最高点时对细绳的拉力大小答案：(1)6 m/s(2)1 N解析：(1)物块A与小球B碰撞时，由动量守恒定律和机械能守恒定律有：m1v0m1v1m2v2m1vm1vm2v解得碰撞后瞬间物块A的速度v1v02 m/s小球B的速度v2v06 m/s(2)碰撞后，设小球B运动到最高点时的速度为v，则由机械能守恒定律有：m2vm2v22m2gR又由向心力公式有：FnFm2gm2联立解得小球B对细绳的拉力大小FF1 N.9如图所示，质量M2 kg的长木板B静止于光滑水平面上，B的右边放有竖直固定挡板，B的右端到挡板的距离为s.现有一小物体A(可视为质点)质量m1 kg，以初速度v06 m/s从B的左端水平滑上B.已知A与B间的动摩擦因数0.2，A始终未滑离B，B与竖直挡板碰前A和B已相对静止B与挡板的碰撞时间极短，碰后以原速率弹回重力加速度取g10 m/s2，求：(1)B与挡板相碰时的速度大小；(2)s的最短距离；(3)长木板B与竖直固定挡板碰撞后离竖直固定挡板的距离为多少时，物体A恰与长木板B相对静止？(结果保留两位小数)答案：(1)2 m/s(2)2 m(3)1.78 m解析：(1)设B与挡板相碰时的速度大小为v1，由动量守恒定律得mv0(Mm)v1，v12 m/s.(2)A与B刚好共速时B到达挡板距离s最短，由牛顿第二定律得，B的加速度为a1 m/s2s2 m.(3)B与挡板碰后，A、B最后一起向左运动，共同速度大小为v2，由动量守恒定律，有Mv1mv1(mM)v2v2 m/s设长木板B与竖直固定挡板碰撞后离竖直固定挡板的距离为L时，物体A恰与长木板B相对静止，对长木板B由动能定理得mgLMvMv代入数据得L1.78 m.10在原子核物理中，研究核子与核关联的最有效途径是“双电荷交换反应”这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球，如图所示C与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变然后，A球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连过一段时间，突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失)已知A、B、C三球的质量均为m.(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度；(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能答案：(1)v0(2)mv解析：(1)设C球与B球粘结成D时，D的速度为v1，由动量守恒定律，有mv0(mm)v1当弹簧压至最短时，D与A的速度相等，设此速度为v2，由动量守恒定律，有2mv13mv2由两式得A的速度v2v0.(2)设弹簧长度被锁定后，贮存在弹簧中的势能为Ep，由能量守恒定律，有2mvmvEp撞击P后，A与D的动能都为零，解除锁定后，当弹簧刚恢复到自然长度时，势能全部转变成D的动能，设D的速度为v3，则有Ep(2m)v当弹簧伸长，A球离开挡板P，并获得速度当A、D的速度相等时，弹簧伸至最长设此时的速度为v4，由动量守恒定律，有2mv33mv4当弹簧伸到最长时，其势能最大，设此势能为Ep，由能量守恒定律，有2mvmvE解以上各式得Epmv. 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375