高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律备课课件ppt

第3节 动量守恒定律

一、动量守恒的条件

1．如图所示，木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑的水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩。当撤去外力后，下列说法中不正确的是（　　）

A．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统的动量守恒

B．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统的动量不守恒

C．a离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒

D．a离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒

【答案】AD

【详解】AB．当撤去外力后，a尚未离开墙之前，墙壁对a有作用力，a和b组成的系统动量不守恒，故A错误，B正确；

CD．a离开墙壁后，a和b组成的系统所受外力之和为0，所以a和b组成的系统动量守恒，故C正确，D错误。故选AD。

2．如图所示，一轻质弹簧，上端悬挂于天花板，下端系一质量为的平板，静止在点，一质量为的均匀环套在弹簧外，与平板的距离为，如图所示，让环自由下落，撞击平板．已知碰后环与板以相同的速度向下运动，使弹簧伸长，则下列说法正确的是（       ）

A．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总机械能守恒

B．若碰撞时间极短，则碰撞过程中环与板的总动量守恒

C．环撞击板后，板的新的平衡位置在点正下方

D．碰撞后新平衡位置与下落高度无关

【答案】BCD

【详解】A．由于碰后速度相同，为完全非弹性碰撞，机械不守恒，减小的机械能转化为内能，A错误；

B．圆环与平板碰撞过程，若碰撞时间极短，内力远大于外力，外力可忽略不计，则系统总动量守恒，B正确；

CD．碰撞前板的平衡位置满足kx=Mg碰撞后平衡时，有：即碰撞后新平衡位置在点正下方，且与下落高度无关，CD正确。故选BCD。

3．如图所示，质量为、带有四分之一光滑圆弧槽的小车停放在光滑水平面上，一质量为的小球以水平速度从底端滑上小车，到达某一高度后，小球又返回底端。下列说法正确的是（　　）

A．小车一直向左运动

B．小球到达最高点时速度为零

C．小球和小车组成的系统机械能守恒

D．小球和小车组成的系统动量守恒

【答案】AC

【详解】A．小球对小车一直有斜向左下方的压力，使得小车一直向左运动，选项A正确；

D．小球和小车组成的系统水平方向受合外力为零，则水平方向动量守恒，选项D错误；

B．小球到达最高点时，小车和小球具有相同的水平速度，由水平方向动量守恒可得

可知小球的速度不为零，选项B错误；

C．小球和小车组成的系统只有重力做功，则系统的机械能守恒，选项C正确。故选AC。

二、动量守恒定律的应用

4．如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度水平地滑至车的上表面，若车足够长，则（　　）

A．木块的最终速度为

B．由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒

C．车上表面越粗糙，木块减少的动量越多

D．改变车上表面的粗糙程度，小车获得的动量不变

【答案】D

【详解】AB．以小车和木块组成的系统为研究对象，系统所受的合外力为零，因此系统动量守恒，由于摩擦力的作用，木块速度减小，小车速度增大，当木块速度减小到最小时，小车速度达到最大，最后木块和小车以共同的速度运动。以初速度方向为正方向，根据动量守恒定律有解得

故A项、B项错误；

CD．根据动量守恒定律，二者的末速度总是等于，所以木块动量的减小量和小车获得动量不变，故C项错误，D项正确。故选D。

5．如图所示，光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药，一起以速度0.5m/s向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别0.1kg和0.2kg。某时刻炸药突然爆炸，分开后两球仍沿原直线运动，从爆炸开始计时经过3.0s，两球之间的距离为x=2.7m，则下列说法正确的是（　　）

A．刚分离时，甲、乙两球的速度方向相同

B．刚分离时，甲球的速度大小为0.6m/s

C．刚分离时，乙球的速度大小为0.3m/s

D．爆炸过程中释放的能量为0.027J

【答案】D

【详解】设甲乙两球的质量分别为m1、m2，刚分离时两球速度分别为v1、v2，以向右为正方向，则由动量守恒根据题意有带入数据可解得 说明刚分离时两球速度方向相反，故ABC错误；

D．爆炸过程中释放的能量将带入可得0.027J

故D正确。故选D。

6．在光滑的水平轨道上放置一门质量为m1的旧式炮车（不包含炮弹质量），炮弹的质量为m2，当炮车沿与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度为（　　）

A． B．

C． D．

【答案】C

【详解】炮弹离开炮口时，炮弹和炮车组成的系统在水平方向不受外力，则系统在水平方向动量守恒。设炮车后退的速度大小为v，则炮弹对地的水平速度大小为，取炮车后退的方向为正，对炮弹和炮车组成系统为研究，根据水平方向动量守恒有：解得故ABD错误，C正确；故选C。

7．如图所示，所有接触面均光滑，质量为M的半圆弧槽静止地靠在竖直墙面处，A、B是槽的两个端点，C为槽的底部中点。现将质量为的小球自槽口A点由静止释放，下列说法中正确的是（　　）

A．小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒

B．小球从A到C运动过程中，小球重力做功的瞬时功率越来越大

C．小球从C到B运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量守恒

D．小球从C到B运动过程中，小球和槽组成的系统机械能守恒，动量不守恒

【答案】D

【详解】A、依据能量守恒和动量守恒的条件，小球从A到C运动过程中，小球机械能守恒，小球和槽组成的系统动量不守恒，故A错误；

B、根据瞬时功率的定义式有可知，小球在A点，重力瞬时功率为0；小球在C点，速度方向与重力方向垂直，重力瞬时功率为0；在其他中间位置不为零，则小球从A到C运动过程中，重力的瞬时功率先变大后变小，故B错误；

CD、依据能量守恒和动量守恒的条件，小球从C到B运动过程中，球和槽组成的系统机械能守恒；水平方向上动量守恒，竖直方向上不守恒，所以系统动量不守恒，故C错误，D正确。故选D。

8．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F1和F2，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，下列说法正确的是（　　）

A．由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒

B．当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M各自的动能最大

C．由于F1、F2大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动

D．由于F1、F2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，故系统机械能不守恒，A错误；

B．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，此时速度达到最大值，故各自的动能最大，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，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，D正确。故选BD。

9．一兴趣小组利用玩具小车进行实验。如图所示，在质量为M的小车中用细线挂一质量为m0的小球。小车和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止物体发生碰撞，碰撞时间极短。在此碰撞过程中，可能发生的情况是（　　）

A．小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能守恒

B．小车、物体、小球的速度都发生变化，三者构成的系统动量守恒，机械能不守恒

C．小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能守恒

D．小球的速度不变，小车和物体构成的系统动量守恒，机械能不守恒

【答案】CD

【详解】在碰撞的过程中，由于碰撞的时间极短，小球由于惯性速度不变。小车和物体组成的系统动量守恒；系统的机械能可能守恒，也可能不守恒。故选CD。

10．某战斗机以速度v0水平向东飞行时，将总质量为m0的导弹自由释放瞬间，导弹向西喷出质量为m、对地速率为v1的燃气，则喷气后导弹的速率为（　　）

A． B．

C． D．

【答案】A

【详解】根据动量守恒定律得m0v0=m(-v1)+(m0-m)v则喷气后导弹相对地面的速率故选A。

11．如图所示。光滑水平面上有A、B两辆小车。质量均为。现将小球C用长为的细线悬于轻质支架顶端，。开始时A车与C球以的速度冲向静止的B车，若两车正碰后粘在一起。不计空气阻力，重力加速度g取。则（　　）

A．A车与B车碰撞瞬间，两车动量守恒，机械能也守恒

B．小球能上升的最大高度为

C．小球能上升的最大高度为

D．从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统动量守恒

【答案】B

【详解】A．A车与B车正碰后粘在一起，是典型的非弹性碰撞，动量守恒，机械能有损失，A错误；

D．从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中。A、B、C组成的系统竖直方向合外力不为零，动量不守恒，但水平方向合外力为零，水平方向动量守恒，D错误；

BC．A车与B车碰撞过程，A、B组成的系统动量守恒，可得，为碰后AB整体的速度，小球摆到最高点时，小球相对AB静止，具有共同的速度，设为v2，从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程，水平方向动量守恒，可得据机械能守恒可

联立解得，小球能上升的最大高度为，B正确，C错误。故选B。

12．如图所示，质量为0.5kg的小球在距离车底面高20m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4kg，设小球在落到车底前瞬时速度是25m/s，g取10m/s2，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是（     ）

A．5m/s B．4m/s C．8.5m/s D．9.5m/s

【答案】A

【详解】小球做平抛运动，下落时间为t = = 2s竖直方向速度大小为vy = gt = 20m/s小球在落到车底前瞬时速度是25m/s，根据速度的分解有vx = m/s = 15m/s小球与车在水平方向上动量守恒，以向右为正方向- mvx + Mv = (M + m)v′解得v′ = 5m/s故选A。

13．（2021全国乙卷）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（　　）

A．动量守恒，机械能守恒

B．动量守恒，机械能不守恒

C．动量不守恒，机械能守恒

D．动量不守恒，机械能不守恒

【答案】B

【详解】因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械能不守恒。故选B。

14．（2020全国新课标Ⅲ卷）甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（　　）

A．3 J B．4 J C．5 J D．6 J

【答案】A

【详解】由v-t图可知，碰前甲、乙的速度分别为，；碰后甲、乙的速度分别为，，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得解得

则损失的机械能为解得故选A。

15．（2019江苏卷）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，小孩和滑板动量守恒得：，解得：，故B正确．

16．（2018天津卷）质量为0.45 kg的木块静止在光滑水平面上，一质量为0.05 kg的子弹以200 m/s的水平速度击中木块，并留在其中，整个木块沿子弹原方向运动，则木块最终速度的大小是__________m/s．若子弹在木块中运动时受到的平均阻力为4.5×103 N，则子弹射入木块的深度为_______m．

【答案】     20     0.2

【详解】根据系统动量守恒求解两木块最终速度的大小；根据能量守恒定律求出子弹射入木块的深度；

根据动量守恒定律可得，解得；系统减小的动能转化为克服阻力产生的内能，故有，解得；