1.3 动量守恒定律(培优考点练)物理人教版选择性必修第一册
2026-08-06
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3份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 3. 动量守恒定律 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 动量,动量守恒定律,动量守恒定律的应用 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.36 MB |
| 发布时间 | 2026-08-06 |
| 更新时间 | 2026-08-06 |
| 作者 | 求学衡水 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-08-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59085851.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
练习以动量守恒定律为核心,分四层次递进设计,从基础题型到高考真题,覆盖概念理解、规律应用及综合情境,适配新授课知识巩固与科学思维培养。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|题型培优练|动量守恒条件判断、简单应用、与动量定理结合|基础选择为主,如碰撞动量守恒判断,逐步增加计算解答题|
|拓展综合练|多物体系统、弹簧模型、能量结合|复杂系统模型,如光滑水平面上弹簧连接体问题|
|高考真题练|高考典型情境与考点|对接高考题型,如2024安徽带电小球系统动量能量问题|
|新题追踪练|航天、体育等新情境应用|结合时事情境,如神舟十六号航天员喷气背包反冲问题|
内容正文:
1.3 动量守恒定律
————————————⏩目录⏪————————————
✍题型培优练································································································1
题型01 动量守恒的条件
题型02 动量守恒定律的简单应用
题型03 动量守恒定律与动量定理结合
✍拓展综合练································································································8
✍高考真题练································································································11
✍新题追踪练································································································12
✍题型培优练
✏题型01 动量守恒的条件
1.水平面上质量分别为0.1kg和0.2kg的物体相向运动,过一段时间则要相碰,它们与水平面的动摩擦因数分别为0.2和0.1,假定除碰撞外,在水平方向这两个物体只受摩擦力作用,则碰撞过程中这两个物体组成的系统( )
A.动量不守恒 B.动量不一定守恒
C.动量守恒 D.以上都有可能
2.两位同学穿旱冰鞋,面对面站立不动,互推后向相反的方向运动,不计摩擦阻力,下列判断正确的是
A.互推后两同学总动量增加
B.互推后两同学动量大小相等,方向相反
C.分离时质量大的同学的速度小一些
D.互推过程中机械能守恒
3.如图所示,在光滑水平面上有一质量为M的木块,木块与轻弹簧水平相连,弹簧的另一端连在竖直墙上,木块处于静止状态,一质量为m的子弹以水平速度击中木块,并嵌在其中,木块压缩弹簧后在水平面做往复运动,木块从被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中,( )
A.子弹、木块和弹簧构成的系统机械能守恒
B.子弹、木块和弹簧构成的系统动量守恒
C.木块受到的合外力的冲量大小为
D.木块受到的合外力的冲量大小为
4.在两个物体碰撞前后,下列说法中可以成立的是( )
A.作用后的总机械能比作用前小,但总动量守恒
B.作用前后总动量均为零,但总动能守恒
C.作用前后总动能为零,而总动量不为零
D.作用前后总动量守恒,而系统内各物体的动量增量的总和不为零
5.如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球向右拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,不计一切摩擦,小球向左摆到最低点过程中( )
A.小车和小球组成的系统动量守恒
B.小车和小球组成的系统机械能守恒
C.细绳中的拉力对小车做负功
D.小球的机械能增加
6.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是 ( )
A.只要系统内存在着摩擦力,系统的动量的就不守恒
B.只有系统所受的合外力为零,系统的动量就守恒
C.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒
D.只要系统所受外力的冲量的矢量和为零,系统的动量就守恒
7.如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m、M及M与地面间接触光滑.开始时, m和M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力和,从两物体开始运动以后的整个运动过程中,弹簧形变不超过其弹性限度,对于m、M和弹簧组成的系统( )
A.由于、等大反向,故系统机械能守恒
B.当弹簧弹力大小与、大小相等时,m、M各自的动能最大
C.由于、大小不变,所以m、M各自一直做匀加速运动
D.由于、等大反向,故系统的动量始终为零
8.以下关于四幅图的说法,正确的是( )
A.图甲中礼花弹爆炸的瞬间机械能守恒
B.图乙中A、B用压缩的轻弹簧连接放于光滑的水平面上,释放后A、B与弹簧组成的系统动量守恒
C.图丙中子弹击穿木球的过程中,子弹和木球组成的系统水平方向动量不守恒
D.图丁中小车位于光滑的水平面上,人将小球水平向左抛出后,车、人和球组成的系统动量守恒
✏题型02 动量守恒定律的简单应用
9.两小船静止在水面,一人在甲船的船头用杆子推乙船,则在两船远离的过程中,它们一定相同的物理量是( )
A.速度的大小 B.动量变化量大小
C.动能 D.位移的大小
10.两个小球在一条直线上相向运动,若它们相互碰撞后都停下来,则两球碰前 ( )
A.质量一定相等 B.速度大小一定相等
C.总动量一定为零 D.动量一定相同
11.甲、乙两球在光滑水平面上发生碰撞.碰撞前,甲球向左运动,乙球向右运动,碰撞后一起向右运动,由此可以判断( )
A.甲的质量比乙小
B.甲的初速度比乙小
C.甲的初动量比乙小
D.甲的动量变化比乙小
12.一人静止于完全光滑的水平冰面上.现欲离开冰面,下列可行的方法是( )
A.向后踢腿
B.手臂向前甩
C.在冰面上滚动
D.脱下外衣水平抛出
13.质量为5m的机车以速度v运动,跟质量都为m的30节静止在光滑水平直轨道上的车厢挂接,则全部挂接在一起时的速度为( )
A. B. C. D.
14.如图所示,静止在光滑水平面上质量为M的车厢内有一质量为m的小物块以速度v水平向右运动,小物块与车厢壁碰撞几个来回后与车厢相对静止,则车厢最终的速度( )
A.大小为零
B.大小为,方向水平向右
C.大小为,方向水平向左
D.大小为,方向水平向右
15.小船相对于地面以速度v1向东行驶,若在船上以相对地面的相同速率v水平向西抛出一个质量为m的重物,则小船的速度将( )
A.不变 B.减小 C.增大 D.改变方向
16.如图三国演义“草船借箭”中,若草船的质量为m1,每支箭的质量为m,草船以速度v1返回时,对岸士兵万箭齐发,n支箭同时射中草船,箭的速度皆为v,方向与船行方向相同。由此,草船的速度会增加多少?(不计水的阻力)
17.质量分别为m1、m2的小球在一直线上做弹性碰撞,它们在碰撞前后的位移—时间图像如图所示,若m1=1kg,m2的质量等于多少( )
A.1kg B.2kg C.3kg D.4kg
18.A、B两船的质量均为M,它们都静止在平静的湖面上,当A船上质量为的人以水平速度v从A船跳到B船,再从B船跳回A船。设水对船的阻力不计,经多次跳跃后,人最终跳到B船上,则( )
A.A、B(包括人)速度大小之比为3:2
B.A、B(包括人)动量大小之比为3:2
C.A、B(包括人)动量之和为零
D.因跳跃次数未知,故以上答案均无法确定
19.如图所示,三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列,质量均为M,静止在光滑水平面上。c车上有一静止的质量为m的小孩。现跳到b车上,接着又立即从b车跳到a车上。小孩跳离c车和b车时对地的水平速度均为v。小孩跳到a车上后相对a车保持静止,则( )
A.a、b、c、小孩四者组成的系统水平方向动量守恒
B.b、c两车运动速率相等
C.b的速率为
D.a的速率为
20.一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度 v=2 m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失,取重力加速度 g=10 m/s 2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( )
A. B.
C. D.
21.如图所示,质量为的小船在静止水面上以速率向右匀速行驶,一质量为的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为( )
A.5m/s B.3.8m/s C.3.4m/s D.2.4m/s
✏题型03 动量守恒定律与动量定理结合
22.质量为1kg的铜块静止于光滑的水平面上,一个质量为50g的小球以1000m/s的速率碰到铜块后,又以800m/s的速率被反弹回,求:
(1)铜块获得的速度大小;
(2)小球对铜块的冲量大小。
解得
(2)由动量定理可得
23.2022年冬奥会将在北京举办,北京成为奥运历史上第一个既举办过夏季奥运会,又举办冬奥会的城市。如图是参赛队员正在进行短道速滑接力项目的训练场景,比赛开始,甲运动员静止在光滑的冰面上,乙运动员以10 m/s的速度从他的后方冲过来并推动他,两人相互作用了1 s后,甲运动员以6 m/s的速度脱离乙而向前滑行。已知甲运动员质量m1=70 kg、乙运动员质量m2=60 kg,求:
(1)乙运动员的速度大小;
(2)甲、乙运动员间平均作用力的大小。
24.如图所示,一只质量为5kg的保龄球,撞上一只原来静止,质量为2kg的球瓶.此后球瓶以3.0m/s的速度向前飞出,而保龄球以1.8m/s的速度继续向前运动,假设它们相互作用的时间为0.05s.求:
(1)撞前保龄球的速度大小;
(2)撞时保龄球与球瓶间的相互作用力的大小.
✍拓展综合练
25.如图所反映的物理过程中,以物体A和物体B为一个系统符合系统机械能守恒且水平方向动量守恒的是( )
A.甲图中,在光滑水平面上,物块B以初速度滑上上表面粗糙的静止长木板A
B.乙图中,在光滑水平面上,物块B以初速度滑下靠在墙边的表面光滑的斜面A
C.丙图中,在光滑水平上面小球A以初速度与小球B发生碰撞后粘在一起
D.丁图中,在光滑水平面上物体A以初速度滑上表面光滑的圆弧轨道B
26.如图所示,一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上。槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球(可认为质点)自左端槽口A点的正上方从静止开始下落,与半圆槽相切并从A点进入槽内,则下列说法正确的是( )
A.小球离开右侧槽口以后,将做竖直上抛运动
B.小球在槽内运动的全过程中,只有重力对小球做功
C.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统机械能守恒
D.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统水平方向上的动量守恒
27.如图所示,光滑水平地面上的P、Q两物体质量都为m,P以速度v向右运动,Q静止且左端有一轻弹簧。当P撞上弹簧,弹簧被压缩至最短时( )
A.P的动量变为0 B.P、Q的速度不相等
C.Q的动量达到最大值 D.P、Q系统总动量仍然为mv
28.如图所示,质量为的滑块静止在光滑的水平面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为的小球以速度为向滑块滚来,小球最后未越过滑块,则小球到达最高点时,小球和滑块的速度大小是( )
A. B. C. D.
29.如图所示,在粗糙水平面上,用水平轻绳相连的物体A、B,在水平恒力F作用下以速度v做匀速运动,某时刻轻绳断开,A在F作用下继续前进。已知物体A的质量为2m,物体B的质量为m,则下列说法正确的是( )
A.当物体B的速度大小为v时,物体A的速度大小为
B.当物体B的速度大小为v时,物体A的速度大小为
C.当物体B的速度大小为0时,物体A的速度大小一定为
D.当物体B的速度大小为0时,物体A的速度大小可能为
30.如图所示,A、B和C是光滑水平面上的三个大小相同的小球,A、B球的质量为,C球质量为 ,其中B、C两小球用不计质量的轻质弹簧连接后静止在水平面上。现A球以速度 沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起。对A、B、C及弹簧组成的系统,下列说法正确的是( )
A.三球速度相等时,弹簧一定处于压缩状态
B.弹簧的最大弹性势能等于
C.全过程中系统的机械能不守恒,动量守恒
D.三球速度相等后,速度将保持不变
31.如图所示,一质量的长方形木板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,A始终没有滑离木板在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是
A. B. C. D.
✍高考真题练
32.(2024·安徽·高考真题)在某装置中的光滑绝缘水平面上,三个完全相同的带电小球,通过不可伸长的绝缘轻质细线,连接成边长为d的正三角形,如图甲所示。小球质量为m,带电量为,可视为点电荷。初始时,小球均静止,细线拉直。现将球1和球2间的细线剪断,当三个小球运动到同一条直线上时,速度大小分别为、、,如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了,k为静电力常量,不计空气阻力。则( )
A.该过程中小球3受到的合力大小始终不变 B.该过程中系统能量守恒,动量不守恒
C.在图乙位置,, D.在图乙位置,
33.(2024·江苏·高考真题)如图所示,物块B分别通过轻弹簧、细线与水平面上的物体A左右端相连,整个系统保持静止。已知所有接触面均光滑,弹簧处于伸长状态。剪断细线后( )
A.弹簧恢复原长时,A的动能达到最大
B.弹簧压缩最大时,A的动量达到最大
C.弹簧恢复原长过程中,系统的动量增加
D.弹簧恢复原长过程中,系统的机械能增加
34.(2019·江苏·高考真题)质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v,此时滑板的速度大小为 .
A. B. C. D.
35.(2026·四川·高考真题)如图所示,以恒定速率运行的传送带上有甲、乙两物块,二者与传送带相对静止,由不可伸长轻绳连接,之间无间隙。甲、乙质量均为,与传送带间的动摩擦因数分别为、。某时刻,对乙施加水平向右的外力使其以恒定加速度(为重力加速度大小)运动,经时间撤去外力、再经时间绳绷直。甲、乙均可视为质点、传送带足够长。则( )
A.和满足
B.从撤去外力到绳绷直,因摩擦产生的热量为
C.绳绷直后瞬间甲的动能为
D.绳绷直以后甲、乙不会发生碰撞
36.(2025·贵州·高考真题)甲、乙两运动员在光滑水平冰面上进行滑冰训练。以速度运动的甲推一下静止在其正前方的乙,刚分开时,甲、乙的运动方向与的方向相同,且甲的速度为,则刚分开时,甲、乙的动量大小之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.1:2 D.1:3
37.(2024·甘肃·高考真题)电动小车在水平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.小车的动能不变 B.小车的动量守恒
C.小车的加速度不变 D.小车所受的合外力一定指向圆心
✍新题追踪练
38.2023年7月20日21时40分,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同,进行了八个小时的太空行走,圆满完成出舱活动全部既定任务。喷气背包作为航天员舱外活动的主要动力装置,它能让航天员保持较高的机动性。如图所示,一个连同装备总质量为120kg的航天员,装备内有一个喷嘴可以使压缩气体以相对空间站40m/s的速度喷出。航天员在距离空间站30m处与空间站处于相对静止状态,航天员完成太空行走任务后,必须向着返回空间站方向的反方向释放压缩气体,才能回到空间站。若喷出的气体总质量为0.2kg,则返回时间约为( )
A.450s B.500s C.550s D.600s
39.(24-25高二上·云南保山·阶段检测)2022年2月4日冬奥会在北京举行,冰雪运动逐渐受到人们喜爱。冰壶运动是运动员把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上自由滑行,在不与其他冰壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶的运动员的队友,可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。如图甲所示,蓝壶静止在圆形区域内,已知冰壶质量,运动员用等质量的红壶撞击蓝壶,两壶发生正碰。若碰撞前、后两壶的图像如图乙所示。关于冰壶的运动,下列说法正确的是( )
A.碰撞后蓝壶运动的速度大小为0.5m/s
B.碰撞后蓝壶运动的加速度大小为0.12m/s2
C.若两壶碰撞时间为,则红壶在碰撞过程中所受的平均作用力为
D.两壶碰撞过程中,系统损失的机械能为5J
40.(24-25高二下·天津武清·阶段检测)在第24届冬奥会短道速滑混合团体2000m接力赛中,中国健儿不畏强手、勇夺桂冠。如图为41号曲春雨与54号任子威比赛中在直道上接棒的精彩瞬间。任子威在光滑的冰面上以10m/s的速度滑行,曲春雨以15m/s的速度从任子威后方冲过来并推动他,两人相互作用0.50s后,任子威以13m/s的速度脱离曲春雨后向前加速滑行。设任子威、曲春雨的质量分别为70kg、60kg,近似认为两运动员相互作用前后运动方向始终在同一直线上。求相互作用的过程中:
(1)两位运动员相互作用后,曲春雨的速度大小;
(2)曲春雨动量变化量的大小;
(3)任子威对曲春雨平均作用力的大小。
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1.3 动量守恒定律
————————————⏩目录⏪————————————
✍题型培优练································································································1
题型01 动量守恒的条件
题型02 动量守恒定律的简单应用
题型03 动量守恒定律与动量定理结合
✍拓展综合练································································································16
✍高考真题练································································································23
✍新题追踪练································································································27
✍题型培优练
✏题型01 动量守恒的条件
1.水平面上质量分别为0.1kg和0.2kg的物体相向运动,过一段时间则要相碰,它们与水平面的动摩擦因数分别为0.2和0.1,假定除碰撞外,在水平方向这两个物体只受摩擦力作用,则碰撞过程中这两个物体组成的系统( )
A.动量不守恒 B.动量不一定守恒
C.动量守恒 D.以上都有可能
【答案】C
【详解】两个物体相向运动,所受摩擦力方向相反,根据滑动摩擦力公式
可知两个物体所受摩擦力大小相等。所以两个物体组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒。所以ABD错误,C正确。
故选C。
2.两位同学穿旱冰鞋,面对面站立不动,互推后向相反的方向运动,不计摩擦阻力,下列判断正确的是
A.互推后两同学总动量增加
B.互推后两同学动量大小相等,方向相反
C.分离时质量大的同学的速度小一些
D.互推过程中机械能守恒
【答案】BC
【详解】AB.互推过程动量守恒,初动量为零,则互推后两同学动量大小相等,方向相反,A错误B正确;
C.根据
所以分离时质量大的同学的速度小一些,选项C正确;
D.互推过程中推力做了正功,所以机械能增加,选项D错误。
故选BC。
3.如图所示,在光滑水平面上有一质量为M的木块,木块与轻弹簧水平相连,弹簧的另一端连在竖直墙上,木块处于静止状态,一质量为m的子弹以水平速度击中木块,并嵌在其中,木块压缩弹簧后在水平面做往复运动,木块从被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中,( )
A.子弹、木块和弹簧构成的系统机械能守恒
B.子弹、木块和弹簧构成的系统动量守恒
C.木块受到的合外力的冲量大小为
D.木块受到的合外力的冲量大小为
【答案】D
【详解】A.在子弹嵌入木块极短的时间内机械能转化为内能,机械能不守恒,木块压缩弹簧后在水平面做往复运动,机械能守恒,故A错误;
B.在子弹嵌入木块极短的时间内,内力远远大于外力,动量在水平方向守恒,之后的过程中不守恒,故B错误;
CD.由于子弹射入木块的时间极短,在瞬间动量守恒根据动量守恒定律得
解得
根据动量定理,合外力的冲量
故D正确,C错误。
故选D。
4.在两个物体碰撞前后,下列说法中可以成立的是( )
A.作用后的总机械能比作用前小,但总动量守恒
B.作用前后总动量均为零,但总动能守恒
C.作用前后总动能为零,而总动量不为零
D.作用前后总动量守恒,而系统内各物体的动量增量的总和不为零
【答案】AB
【详解】A.作用后的总机械能比作用前小,但总动量守恒。例如两物体碰后黏在一起共同运动时,选项A正确;
B.作用前后总动量均为零,但总动能守恒,例如两个物体发生弹性碰撞时,选项B正确;
C.总动能为零,其总动量一定为零,故C错误;
D.总动量守恒,则系统内各物体的动量变化总和一定为零,故D错误。
故选AB。
5.如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球向右拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,不计一切摩擦,小球向左摆到最低点过程中( )
A.小车和小球组成的系统动量守恒
B.小车和小球组成的系统机械能守恒
C.细绳中的拉力对小车做负功
D.小球的机械能增加
【答案】B
【详解】A.小球在摆动的过程中,小球和小车系统只受重力和支持力作用,水平方向合力为零,所以系统水平方向动量守恒,在竖直方向上,只有小球有竖直方向的分速度,且各位置的分速度不相等,则竖直方向动量不守恒,所以系统动量不守恒,故A错误;
B C D.小球向左摆到最低点过程中,除重力做功以外其他力做功的代数和为零,小车和小球组成的系统机械能守恒,小球的部分机械能转化为小车的机械能,细绳中的拉力对小车做正功,小球的机械能减少,故B正确,CD错误;
故选B。
6.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是 ( )
A.只要系统内存在着摩擦力,系统的动量的就不守恒
B.只有系统所受的合外力为零,系统的动量就守恒
C.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒
D.只要系统所受外力的冲量的矢量和为零,系统的动量就守恒
【答案】B
【详解】A.若系统内存在着摩擦力,而系统所受的合外力为零,系统的动量仍守恒,A错误;
B.系统所受的合外力为零,系统的动量不能改变,即系统的动量守恒,B正确;
C.只要系统中有一个物体具有加速度时,系统的动量也可能守恒,比如碰撞过程,两个物体的速度都改变,都有加速度,系统的动量却守恒,C错误;
D.只有系统所受外力的冲量的矢量和保持为零时,系统的动量才守恒,D错误。
故选B。
7.如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m、M及M与地面间接触光滑.开始时, m和M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力和,从两物体开始运动以后的整个运动过程中,弹簧形变不超过其弹性限度,对于m、M和弹簧组成的系统( )
A.由于、等大反向,故系统机械能守恒
B.当弹簧弹力大小与、大小相等时,m、M各自的动能最大
C.由于、大小不变,所以m、M各自一直做匀加速运动
D.由于、等大反向,故系统的动量始终为零
【答案】BD
【详解】A.由于F1、F2对m、M都做正功,故系统机械能增加,则系统机械能不守恒,A错误;
B.开始时,弹簧的弹力小于F1、F2,两物块加速,动能增加,当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,M和m受力平衡,加速度减为零,此后弹簧弹力大于F1、F2,两物块开始减速,故B正确;
C.由于弹力是变化的,m、M所受合力是变化的,所以不会做匀加速运动,故C错误;
D.对m、M和弹簧组成的系统所受合外力为零,因此系统动量守恒,始终为零,故D正确。
故选BD。
8.以下关于四幅图的说法,正确的是( )
A.图甲中礼花弹爆炸的瞬间机械能守恒
B.图乙中A、B用压缩的轻弹簧连接放于光滑的水平面上,释放后A、B与弹簧组成的系统动量守恒
C.图丙中子弹击穿木球的过程中,子弹和木球组成的系统水平方向动量不守恒
D.图丁中小车位于光滑的水平面上,人将小球水平向左抛出后,车、人和球组成的系统动量守恒
【答案】B
【详解】A.图甲中礼花弹爆炸的瞬间,有化学能转化为机械能,所以机械能不守恒,故A错误;
B.图乙中A、B用压缩的弹簧连接放于光滑的水平面上,释放后A、B与弹簧组成的系统满足动量守恒,故B正确;
C.图丙中子弹击穿木球的过程中,子弹和木球组成的系统可认为所受外力之和为零,系统满足水平方向动量守恒,故C错误;
D.图丁中小车位于光滑的水平面上,人将小球水平向左抛出后,车、人和球组成的系统满足水平方向动量守恒,但竖直方向系统不满足动量守恒,故D错误。
故选B。
✏题型02 动量守恒定律的简单应用
9.两小船静止在水面,一人在甲船的船头用杆子推乙船,则在两船远离的过程中,它们一定相同的物理量是( )
A.速度的大小 B.动量变化量大小
C.动能 D.位移的大小
【答案】B
【详解】A.甲乙两船远离过程中,所受外力合力为零,故动量守恒,即两船动量大小相等,两船质量关系不明,故速度大小关系不一定相同。故A错误;
B.根据A选项分析,可知两船动量大小相等,故动量变化量大小也相同。故B正确;
C.根据动能和动量的关系式
可知,两船质量关系不确定,故动能不一定相同。故C错误;
D.根据动量守恒定律易知,两船质量关系不明,故无法确定两船的速率是否相同,因而无法确定两船的位移是否相同。故D错误。
故选B。
10.两个小球在一条直线上相向运动,若它们相互碰撞后都停下来,则两球碰前 ( )
A.质量一定相等 B.速度大小一定相等
C.总动量一定为零 D.动量一定相同
【答案】C
【详解】两球碰撞的过程中动量守恒,总动量为零。故可得碰撞前后,两球的动量大小相等,方向相反。
ABD与分析不符,故选C。
11.甲、乙两球在光滑水平面上发生碰撞.碰撞前,甲球向左运动,乙球向右运动,碰撞后一起向右运动,由此可以判断( )
A.甲的质量比乙小
B.甲的初速度比乙小
C.甲的初动量比乙小
D.甲的动量变化比乙小
【答案】C
【详解】ABC.甲乙碰撞后一起向右运动,说明碰撞后的总动量向右,设向右为正方向,根据动量守恒,则,得,即乙的质量与速度乘积大于甲球的,而无法判断两球的质量关系和速度关系,AB错误C正确;
D.根据动量守恒,则甲的动量变化与乙的动量变化相等,D错误.
故选C.
12.一人静止于完全光滑的水平冰面上.现欲离开冰面,下列可行的方法是( )
A.向后踢腿
B.手臂向前甩
C.在冰面上滚动
D.脱下外衣水平抛出
【答案】D
【详解】选取合适的系统为研究对象,根据动量守恒定律进行分析.
【解答】AB、以人作为整体为研究对象,向后踢腿或手臂向前甩,人整体的总动量为0,不会运动起来,故AB错误;
C、因为是完全光滑的水平冰面,没有摩擦力,人是滚不了的,C错误;
D、把人和外衣视为一整体,这个整体动量为0,人给外衣一个速度,动量总量不变,所以人也可以有一个反向的速度,可以离开冰面,D正确;
故选D.
【点睛】本题是实际问题,考查了利用动量守恒定律分析问题的能力,关键选取合适的系统为研究对象.
13.质量为5m的机车以速度v运动,跟质量都为m的30节静止在光滑水平直轨道上的车厢挂接,则全部挂接在一起时的速度为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据动量守恒定律得
5mv=(30+5)mv′
解得v′= ,故BCD错误,A正确。
故选A。
14.如图所示,静止在光滑水平面上质量为M的车厢内有一质量为m的小物块以速度v水平向右运动,小物块与车厢壁碰撞几个来回后与车厢相对静止,则车厢最终的速度( )
A.大小为零
B.大小为,方向水平向右
C.大小为,方向水平向左
D.大小为,方向水平向右
【答案】D
【详解】选滑块与小车组成的系统为研究对象,规定向右为正方向,由水平方向动量守恒得
所以有
方向水平向右,与v同向。故D正确,ABC错误。
故选D。
15.小船相对于地面以速度v1向东行驶,若在船上以相对地面的相同速率v水平向西抛出一个质量为m的重物,则小船的速度将( )
A.不变 B.减小 C.增大 D.改变方向
【答案】C
【详解】以重物和船组成的系统为研究对象,抛重物的过程系统遵守满足动量守恒定律.取向东方向为正方向,设船的质量为M.根据动量守恒定律得:
(M+m)v1=-mv+Mv′
所以有:
即船速增大.故C正确ABD错误。
故选C。
16.如图三国演义“草船借箭”中,若草船的质量为m1,每支箭的质量为m,草船以速度v1返回时,对岸士兵万箭齐发,n支箭同时射中草船,箭的速度皆为v,方向与船行方向相同。由此,草船的速度会增加多少?(不计水的阻力)
【答案】(v - v1)
【详解】船与箭的作用过程系统动量守恒
m1v1 + nmv = (m1 + nm)(v1 + Δv)
得
Δv = (v - v1)
17.质量分别为m1、m2的小球在一直线上做弹性碰撞,它们在碰撞前后的位移—时间图像如图所示,若m1=1kg,m2的质量等于多少( )
A.1kg B.2kg C.3kg D.4kg
【答案】C
【详解】从位移—时间图像上可看出,m1和m2于t=2s时在位移等于8m处碰撞,碰前m2的速度为0,m1的速度
v0==m/s=4m/s
碰撞后,m1的速度
v1==m/s=-2m/s
碰撞后,m2的速度
v2==m/s=2m/s
由动量守恒定律
m1v0=m1v1+m2v2
代入数据可得
m2=3kg
故选C。
18.A、B两船的质量均为M,它们都静止在平静的湖面上,当A船上质量为的人以水平速度v从A船跳到B船,再从B船跳回A船。设水对船的阻力不计,经多次跳跃后,人最终跳到B船上,则( )
A.A、B(包括人)速度大小之比为3:2
B.A、B(包括人)动量大小之比为3:2
C.A、B(包括人)动量之和为零
D.因跳跃次数未知,故以上答案均无法确定
【答案】AC
【详解】研究全程,动量守恒,由于最开始都静止,所以A、B(包括人)动量大小相等,方向相反,总动量为零,速度和质量成反比,所以A、B(包括人)速度大小之比为3:2,故AC正确,BD错误。
故选AC。
19.如图所示,三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列,质量均为M,静止在光滑水平面上。c车上有一静止的质量为m的小孩。现跳到b车上,接着又立即从b车跳到a车上。小孩跳离c车和b车时对地的水平速度均为v。小孩跳到a车上后相对a车保持静止,则( )
A.a、b、c、小孩四者组成的系统水平方向动量守恒
B.b、c两车运动速率相等
C.b的速率为
D.a的速率为
【答案】AD
【详解】A.a、b、c、小孩四者组成的系统,水平方向的外力之和为零,水平方向动量守恒,故A正确;
BC.对小孩跳离c车的过程,取向右为正方向,对小孩和c的系统,由水平方向动量守恒定律,有
0=mv+Mvc
解得c车的速度为
vc=-
负号表示方向向左;对小孩跳上b车再跳离b车的过程,由小孩和b的系统水平方向动量守恒,有
mv+0=Mvb+mv
解得b车最终的速度为
vb=0
故BC均错误。
D.对小孩跳上a车的过程,由动量守恒定律,有
mv+0=(M+m)va
解得a车的最终速度为
va=
故D正确。
故选AD。
20.一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度 v=2 m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失,取重力加速度 g=10 m/s 2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】试题分析:炮弹到达最高点时爆炸时,爆炸的内力远大于重力(外力),遵守动量守恒定律;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.根据平抛运动的基本公式即可解题.
规定向右为正,设弹丸的质量为4m,则甲的质量为3m,乙的质量为m,炮弹到达最高点时爆炸时,爆炸的内力远大于重力(外力),遵守动量守恒定律,则有,则,两块弹片都做平抛运动,高度一样,则运动时间相等,,水平方向做匀速运动,,则,结合图象可知,D的位移满足上述表达式,故D正确.
21.如图所示,质量为的小船在静止水面上以速率向右匀速行驶,一质量为的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为( )
A.5m/s B.3.8m/s C.3.4m/s D.2.4m/s
【答案】A
【详解】设向右为正方向,对人和船的系统由动量守恒定律
解得
v1=5m/s
故选A。
✏题型03 动量守恒定律与动量定理结合
22.质量为1kg的铜块静止于光滑的水平面上,一个质量为50g的小球以1000m/s的速率碰到铜块后,又以800m/s的速率被反弹回,求:
(1)铜块获得的速度大小;
(2)小球对铜块的冲量大小。
【答案】(1)90m/s;(2)90kg
【详解】(1)小球与铜块组成的系统动量守恒,以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得
即
解得
(2)由动量定理可得
23.2022年冬奥会将在北京举办,北京成为奥运历史上第一个既举办过夏季奥运会,又举办冬奥会的城市。如图是参赛队员正在进行短道速滑接力项目的训练场景,比赛开始,甲运动员静止在光滑的冰面上,乙运动员以10 m/s的速度从他的后方冲过来并推动他,两人相互作用了1 s后,甲运动员以6 m/s的速度脱离乙而向前滑行。已知甲运动员质量m1=70 kg、乙运动员质量m2=60 kg,求:
(1)乙运动员的速度大小;
(2)甲、乙运动员间平均作用力的大小。
【答案】(1)3m/s;(2)420N
【详解】(1)甲乙运动员的动量守恒,由动量守恒定律
m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2
得:
v′2=3 m/s
(2)甲运动员的动量变化:
Δp=m1v′1-m1v1
对甲运动员利用动量定理:
Δp=Ft
由①②式可得:
F=420 N
24.如图所示,一只质量为5kg的保龄球,撞上一只原来静止,质量为2kg的球瓶.此后球瓶以3.0m/s的速度向前飞出,而保龄球以1.8m/s的速度继续向前运动,假设它们相互作用的时间为0.05s.求:
(1)撞前保龄球的速度大小;
(2)撞时保龄球与球瓶间的相互作用力的大小.
【答案】(1)3m/s(2)120N
【详解】解:(1)设撞前保龄球的速度大小为,规定撞前保龄球的速度为正方向
由动量守恒定律有:
代入数据有:
解得: m/s
(2)设撞前保龄球的速度为正方向,对球瓶,kg•m/s
由动量定理得:
代入数据解得F=120N
✍拓展综合练
25.如图所反映的物理过程中,以物体A和物体B为一个系统符合系统机械能守恒且水平方向动量守恒的是( )
A.甲图中,在光滑水平面上,物块B以初速度滑上上表面粗糙的静止长木板A
B.乙图中,在光滑水平面上,物块B以初速度滑下靠在墙边的表面光滑的斜面A
C.丙图中,在光滑水平上面小球A以初速度与小球B发生碰撞后粘在一起
D.丁图中,在光滑水平面上物体A以初速度滑上表面光滑的圆弧轨道B
【答案】D
【详解】A.在光滑水平面上,物块B以初速度滑上上表面粗糙的静止长木板A,物体A和物体B为一个系统的机械能不守恒,水平方向动量守恒。故A错误;
B.在光滑水平面上,物块B以初速度滑下靠在墙边的表面光滑的斜面A,物体A和物体B为一个系统的机械能守恒,水平方向动量不守恒。故B错误;
C.在光滑水平上面小球A以初速度与小球B发生碰撞后粘在一起,物体A和物体B为一个系统的机械能不守恒,水平方向动量守恒。故C错误;
D.在光滑水平面上物体A以初速度滑上表面光滑的圆弧轨道B,物体A和物体B为一个系统的机械能守恒,水平方向动量守恒。故D正确。
故选D。
26.如图所示,一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上。槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球(可认为质点)自左端槽口A点的正上方从静止开始下落,与半圆槽相切并从A点进入槽内,则下列说法正确的是( )
A.小球离开右侧槽口以后,将做竖直上抛运动
B.小球在槽内运动的全过程中,只有重力对小球做功
C.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统机械能守恒
D.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统水平方向上的动量守恒
【答案】C
【详解】D.小球从下落到最低点的过程中,槽没有动,与竖直墙之间存在挤压,动量不守恒;小球经过最低点往上运动的过程中,斜槽与竖直墙分离,水平方向动量守恒;全过程中有一段时间系统受竖直墙弹力的作用,故全过程系统水平方向动量不守恒,选项D错误;
A.小球运动到最低点的过程中由机械能守恒可得
小球和凹槽一起运动到槽口过程中水平方向动量守恒
小球离开右侧槽口时,水平方向有速度,将做斜抛运动,选项A错误;
BC.小球经过最低点往上运动的过程中,斜槽往右运动,斜槽对小球的支持力对小球做负功,小球对斜槽的压力对斜槽做正功,系统机械能守恒,选项B错,C对。
故选C。
27.如图所示,光滑水平地面上的P、Q两物体质量都为m,P以速度v向右运动,Q静止且左端有一轻弹簧。当P撞上弹簧,弹簧被压缩至最短时( )
A.P的动量变为0 B.P、Q的速度不相等
C.Q的动量达到最大值 D.P、Q系统总动量仍然为mv
【答案】D
【详解】D.P、Q组成的系统所受的合外力为零,系统动量守恒,初始时总动量为mv。弹簧被压缩到最短时,P、Q系统总动量仍为mv,故D正确;
ABC.P在压缩弹簧的过程中,Q做加速运动,P做减速运动,两者速度相等时,弹簧压缩量最大,然后Q继续加速,P继续减速,所以弹簧压缩最短时,Q的动量未达到最大值。弹簧被压缩到最短时,P、Q的速度相等,根据
可知此时P的动量为,故ABC错误。
故选D。
28.如图所示,质量为的滑块静止在光滑的水平面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为的小球以速度为向滑块滚来,小球最后未越过滑块,则小球到达最高点时,小球和滑块的速度大小是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】小球沿滑块上滑的过程中,小球和滑块组成的系统在水平方向上不受外力,因而系统在水平方向上动量守恒,小球到达最高点时和滑块具有相同的对地速度v(若速度不相同,必然相对运动,此时一定不是最高点),由系统在水平方向上动量守恒得
所以
故选A。
29.如图所示,在粗糙水平面上,用水平轻绳相连的物体A、B,在水平恒力F作用下以速度v做匀速运动,某时刻轻绳断开,A在F作用下继续前进。已知物体A的质量为2m,物体B的质量为m,则下列说法正确的是( )
A.当物体B的速度大小为v时,物体A的速度大小为
B.当物体B的速度大小为v时,物体A的速度大小为
C.当物体B的速度大小为0时,物体A的速度大小一定为
D.当物体B的速度大小为0时,物体A的速度大小可能为
【答案】B
【详解】AB.A、B匀速运动时,对A、B整体受力分析可得
物体B的速度大小在减小到0的过程中,A和B所组成的系统所受的合外力为零,该系统的动量守恒,当物体B的速度大小为时,有
解得
故A错误,B正确;
CD.当物体B的速度大小为0时,有
解得
A在F作用下继续前进,物体A继续加速,当物体B的速度大小为0时,物体A的速度大小不一定为,故CD错误。
故选B。
30.如图所示,A、B和C是光滑水平面上的三个大小相同的小球,A、B球的质量为,C球质量为 ,其中B、C两小球用不计质量的轻质弹簧连接后静止在水平面上。现A球以速度 沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起。对A、B、C及弹簧组成的系统,下列说法正确的是( )
A.三球速度相等时,弹簧一定处于压缩状态
B.弹簧的最大弹性势能等于
C.全过程中系统的机械能不守恒,动量守恒
D.三球速度相等后,速度将保持不变
【答案】C
【详解】AD.由于碰后A、B两球粘在一起,由于AB球速度大于C球的速度,开始压缩弹簧,当弹簧压缩到最短时,三球的速度相等,之后弹簧恢复到原长,此时C球速度大于AB球速度,所以弹簧开始变伸长,当弹簧伸长到最长时,三球的速度相等,之后弹簧再次恢复到原长,以后重复以上过程;综上分析可知,三球速度相等时,弹簧可能压缩到最短,也可能伸长到最长,故AD错误;
C.在A、B碰撞过程,存在机械能损失,所以全过程中系统的机械能不守恒,但全过程中,系统受到的合外力为0,所以系统满足动量守恒,故C正确;
B.A、B碰撞过程,根据动量守恒可得
解得碰后AB的速度为
当三球的速度相等,弹簧的弹性势能最大,根据系统动量守恒可得
解得三球的共同速度为
AB碰后的过程,满足系统机械能守恒,则有
解得最大弹性势能为
故B错误。
故选C。
31.如图所示,一质量的长方形木板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,A始终没有滑离木板在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是
A. B. C. D.
【答案】AB
【分析】对木板和木块组成的系统,合外力保持为零,系统的总动量守恒,A先向左减速,到速度减小为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.
【详解】以A、B组成的系统为研究对象,系统动量守恒,取水平向右方向为正方向,从A开始运动到A的速度为零的过程中,由动量守恒定律得:
代入数据解得:
当从开始到AB速度相同的过程中,取水平向右方向为正方向,由动量守恒定律得:
代入数据解得:
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AB.
✍高考真题练
32.(2024·安徽·高考真题)在某装置中的光滑绝缘水平面上,三个完全相同的带电小球,通过不可伸长的绝缘轻质细线,连接成边长为d的正三角形,如图甲所示。小球质量为m,带电量为,可视为点电荷。初始时,小球均静止,细线拉直。现将球1和球2间的细线剪断,当三个小球运动到同一条直线上时,速度大小分别为、、,如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了,k为静电力常量,不计空气阻力。则( )
A.该过程中小球3受到的合力大小始终不变 B.该过程中系统能量守恒,动量不守恒
C.在图乙位置,, D.在图乙位置,
【答案】D
【详解】AB.该过程中系统动能和电势能相互转化,能量守恒,对整个系统分析可知系统受到的合外力为0,故动量守恒;当三个小球运动到同一条直线上时,根据对称性可知细线中的拉力相等,此时球3受到1和2的电场力大小相等,方向相反,故可知此时球3受到的合力为0,球3从静止状态开始运动,瞬间受到的合力不为0,故该过程中小球3受到的合力在改变,故AB错误;
CD.对系统根据动量守恒
根据球1和2运动的对称性可知,解得
根据能量守恒
解得
故C错误,D正确。
故选D。
33.(2024·江苏·高考真题)如图所示,物块B分别通过轻弹簧、细线与水平面上的物体A左右端相连,整个系统保持静止。已知所有接触面均光滑,弹簧处于伸长状态。剪断细线后( )
A.弹簧恢复原长时,A的动能达到最大
B.弹簧压缩最大时,A的动量达到最大
C.弹簧恢复原长过程中,系统的动量增加
D.弹簧恢复原长过程中,系统的机械能增加
【答案】A
【详解】对整个系统分析可知合外力为0,A和B组成的系统动量守恒,得
设弹簧的初始弹性势能为,整个系统只有弹簧弹力做功,机械能守恒,当弹簧恢复原长时得
联立得
故可知弹簧恢复原长时物体A速度最大,此时物体A的动量最大,动能最大。对于系统来说动量一直为零,系统机械能不变。
故选A。
34.(2019·江苏·高考真题)质量为M的小孩站在质量为m的滑板上,小孩和滑板均处于静止状态,忽略滑板与地面间的摩擦.小孩沿水平方向跃离滑板,离开滑板时的速度大小为v,此时滑板的速度大小为 .
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设滑板的速度为,小孩和滑板系统动量守恒得:,解得:,故B正确.
35.(2026·四川·高考真题)如图所示,以恒定速率运行的传送带上有甲、乙两物块,二者与传送带相对静止,由不可伸长轻绳连接,之间无间隙。甲、乙质量均为,与传送带间的动摩擦因数分别为、。某时刻,对乙施加水平向右的外力使其以恒定加速度(为重力加速度大小)运动,经时间撤去外力、再经时间绳绷直。甲、乙均可视为质点、传送带足够长。则( )
A.和满足
B.从撤去外力到绳绷直,因摩擦产生的热量为
C.绳绷直后瞬间甲的动能为
D.绳绷直以后甲、乙不会发生碰撞
【答案】D
【详解】以传送带为参考系,初始甲乙均静止。
A.施加外力过程,乙的最大速度
撤去外力后,乙的加速度大小
经时间绳绷直,此时乙还有向右的速度或恰好相对传送带静止,说明
故,故A错误;
B.绳绷直时乙的速度
从撤去外力到绳绷直,乙的路程(以下所指路程均为相对传送带运动的距离)为
因摩擦产生的热量,故B错误;
C.绳绷直瞬间,根据动量守恒
解得
此速度为相对传送带的速度,此时甲的对地速度要大于,则其动能大于,故C错误;
D.绳绷直以后甲、乙相对传送带速度均为
从绷直到乙相对传送带静止,乙的路程为
从绷直到甲相对传送带静止,甲的加速度为
甲的路程为
从施加外力到绳绷直过程乙的路程为
比较可知
故绳绷直以后甲、乙不会发生碰撞,故D正确。
故选D。
36.(2025·贵州·高考真题)甲、乙两运动员在光滑水平冰面上进行滑冰训练。以速度运动的甲推一下静止在其正前方的乙,刚分开时,甲、乙的运动方向与的方向相同,且甲的速度为,则刚分开时,甲、乙的动量大小之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.1:2 D.1:3
【答案】C
【详解】根据,设甲的初始动量为,则刚分开时,甲的末动量为,甲的动量变化量大小为
根据动量守恒定律,甲、乙系统总动量守恒,乙与甲动量变化大小相等,乙的初动量为零,则刚分开时,乙的动量大小为,所以甲、乙的动量大小之比为1:2。
故选C。
37.(2024·甘肃·高考真题)电动小车在水平面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.小车的动能不变 B.小车的动量守恒
C.小车的加速度不变 D.小车所受的合外力一定指向圆心
【答案】AD
【详解】A.做匀速圆周运动的物体速度大小不变,故动能不变,故A正确;
B.做匀速圆周运动的物体速度方向时刻在改变,故动量不守恒,故B错误;
C.做匀速圆周运动的物体加速度大小不变,方向时刻在改变,故C错误;
D.做匀速圆周运动的物体所受的合外力一定指向圆心,故D正确。
故选AD。
✍新题追踪练
38.2023年7月20日21时40分,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同,进行了八个小时的太空行走,圆满完成出舱活动全部既定任务。喷气背包作为航天员舱外活动的主要动力装置,它能让航天员保持较高的机动性。如图所示,一个连同装备总质量为120kg的航天员,装备内有一个喷嘴可以使压缩气体以相对空间站40m/s的速度喷出。航天员在距离空间站30m处与空间站处于相对静止状态,航天员完成太空行走任务后,必须向着返回空间站方向的反方向释放压缩气体,才能回到空间站。若喷出的气体总质量为0.2kg,则返回时间约为( )
A.450s B.500s C.550s D.600s
【答案】A
【详解】设航天员未喷气前质量为M,设喷出的气体质量为m、速度为v,则喷出气体后的航天员速度设为v1、质量为,题意可知M=120kg、m=0.2kg、,
把喷出的气体和喷出气体后的航天员作为系统,分析可知,该过程系统动量守恒,取喷出的气体速度方向为正方向,则
解得
喷气后,航天员匀速运动到空间站,故所需时间
故A正确,BCD错误。
故选A 。
39.(24-25高二上·云南保山·阶段检测)2022年2月4日冬奥会在北京举行,冰雪运动逐渐受到人们喜爱。冰壶运动是运动员把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上自由滑行,在不与其他冰壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶的运动员的队友,可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。如图甲所示,蓝壶静止在圆形区域内,已知冰壶质量,运动员用等质量的红壶撞击蓝壶,两壶发生正碰。若碰撞前、后两壶的图像如图乙所示。关于冰壶的运动,下列说法正确的是( )
A.碰撞后蓝壶运动的速度大小为0.5m/s
B.碰撞后蓝壶运动的加速度大小为0.12m/s2
C.若两壶碰撞时间为,则红壶在碰撞过程中所受的平均作用力为
D.两壶碰撞过程中,系统损失的机械能为5J
【答案】BC
【详解】A.由红壶和蓝壶组成的系统,碰撞瞬间动量守恒可知,解得,A错误;
B.由图乙可知,蓝壶停止的时刻为,蓝壶运动的时间,蓝壶运动的加速度,B正确;
C.红壶在碰撞过程中所受的平均作用力即为合外力,对红壶碰撞瞬间由动量定理可知,解得,C正确;
D.两壶碰撞过程中,系统损失的机械能,D错误。
故选BC。
40.(24-25高二下·天津武清·阶段检测)在第24届冬奥会短道速滑混合团体2000m接力赛中,中国健儿不畏强手、勇夺桂冠。如图为41号曲春雨与54号任子威比赛中在直道上接棒的精彩瞬间。任子威在光滑的冰面上以10m/s的速度滑行,曲春雨以15m/s的速度从任子威后方冲过来并推动他,两人相互作用0.50s后,任子威以13m/s的速度脱离曲春雨后向前加速滑行。设任子威、曲春雨的质量分别为70kg、60kg,近似认为两运动员相互作用前后运动方向始终在同一直线上。求相互作用的过程中:
(1)两位运动员相互作用后,曲春雨的速度大小;
(2)曲春雨动量变化量的大小;
(3)任子威对曲春雨平均作用力的大小。
【答案】(1)11.5m/s
(2)
(3)420N
【详解】(1)设任子威、曲春雨的质量分别为m1、m2,相互作用前速度分别为v1、v2,相互作用后速度分别为、,由动量守恒定律
解得
(2)曲春雨动量变化量为
其动量变化量大小为
(3)设任子威与曲春雨相互作用的时间为,由动量定理
解得
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1.
【答案】C
2.【答案】BC
3.【答案】D
4.【答案】AB
5.【答案】B
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【答案】B
7.【答案】BD
8.【答案】B
9.【答案】B
10.【答案】C
11.【答案】C
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13.【答案】A
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nm
16.【答案】m,+mv-1)
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17.
【答案】c
18.
【答案】AC
19.
【答案】AD
20.
【答案】D
21.
【答案】A
22.
【答案】(1)90m/s;(2)90kgm/s
23.
【答案】(1)3m/s;(2)420N
24.【答案】(1)3ms(2)120N
25.
【答案】D
26.
【答案】C
27.
【答案】D
28.
【答案】A
29.
【答案】B
30.
【答案】C
31.
【答案】AB
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【答案】D
33.
【答案】A
34.
【答案】B
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【答案】C
37.
【答案】AD
38.【答案】A
39.
【答案】BC
40.
【答案】(1)11.5m/s(2)210kg·m/s
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