高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律当堂达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律当堂达标检测题，共8页。
第一章  动量守恒定律3  动量守恒定律【基础巩固】1.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是 (　　)A.只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒C.只要系统所受的合外力为0,系统的动量就守恒D.系统中所有物体的加速度都为0时,系统的总动量不一定守恒解析:根据动量守恒的条件即系统所受外力的矢量和为0可知,选项C正确.系统内存在摩擦力,若系统所受的合外力为0,动量也守恒,选项A错误.系统内各物体之间有相互作用,对单个物体来说,合外力不一定为0,加速度不一定为0,但整个系统所受的合外力可能为0,此时系统动量守恒,选项B错误.系统内所有物体的加速度都为0时,各物体的速度恒定,动量恒定,总动量一定守恒,选项D错误.答案:C2.(多选)如图所示,A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上,木块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行,最后停在B木块的右端.对此过程,下列叙述正确的是              (　　)A.当C在A上滑行时,A、C组成的系统动量守恒B.当C在B上滑行时,B、C组成的系统动量守恒C.无论C是在A上滑行还是在B上滑行,A、B、C三木块组成的系统动量都守恒D.当C在B上滑行时,A、B、C组成的系统动量不守恒解析:当C在A上滑行时,对A、C组成的系统,B对A的作用力为外力,系统所受外力不等于0,故系统动量不守恒,选项A错误.当C在B上滑行时,A、B已分离,对B、C组成的系统,水平方向不受外力作用,故系统动量守恒,选项B正确.若将A、B、C三木块视为一系统,则水平方向无外力作用,系统动量守恒,选项C正确,选项D错误.答案:BC3.在公路上发生一起交通事故,一辆质量为5 000 kg 向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为10 000 kg向北行驶的卡车,碰撞后两辆车接在一起,并向南滑行了一小段距离后停下.根据测速仪的测定,长途客车碰前以 20 m/s的速率行驶,由此可判断卡车碰撞前的行驶速率              (　　)A.小于10 m/sB.大于20 m/s,小于30 m/sC.大于10 m/s,小于20 m/sD.大于30 m/s,小于40 m/s解析:两车碰撞过程中系统动量守恒,两车相撞后向南滑行,则系统总动量方向向南,即p客>p卡,5 000×20 kg·m/s>10 000 kg×v,解得v<10 m/s,故选项A正确.答案:A4.(多选)如图所示,质量为m'的小车在光滑的水平面上向左运动,速度大小为v2;质量为m的木块以水平向右、大小为v1的速度滑上小车并在小车的水平车板上运动,且最终未滑出小车.下列说法正确的是              (　　)A.若小车的动量大于木块的动量,则木块先减速再加速后匀速B.若小车的动量大于木块的动量,则小车先减速再加速后匀速C.若小车的动量小于木块的动量,则木块先减速后匀速D.若小车的动量小于木块的动量,则小车先减速后匀速解析:小车和木块组成的系统水平方向不受外力,系统水平方向动量守恒,选向左为正方向.若小车的动量大于木块的动量,(m'+m)v=m'v2-mv1,末动量方向向左,木块先减速再反向加速后匀速;小车先减速后匀速,选项A正确.若小车的动量小于木块的动量,则木块先减速后匀速;小车先减速再反向加速后匀速,选项C正确.答案:AC5.花样滑冰是技巧与艺术性相结合的一个冰上运动项目,在音乐伴奏下,运动员在冰面上表演各种技巧和舞蹈动作,极具观赏性.甲、乙运动员以大小为1 m/s的速度沿同一直线相向运动.相遇时彼此用力推对方,此后甲以1 m/s、乙以2 m/s的速度向各自原方向的反方向运动,推开时间极短,忽略冰面的摩擦,则甲、乙运动员的质量之比是(　　)A.1∶3 B.3∶1      C.2∶3 D.3∶2解析:将甲、乙看作一个系统,在水平方向上动量守恒,以甲初速度方向为正方向,甲、乙推开的过程有-m甲v1+m乙v2=m甲v0-m乙v0,代入数据可得m甲∶m乙=3∶2,选项D正确.答案:D6.质量为2 kg的小车以2.0 m/s的速度沿光滑的水平面向右运动.若将质量为0.5 kg的沙袋以3.0 m/s 的水平速度迎面扔上小车,则沙袋与小车一起运动的速度大小和方向是(　　)A.1.0 m/s　向右          B.1.0 m/s　向左C.2.2 m/s　向右          D.2.2 m/s　向左解析:设小车质量为m1,小车速度为v1,沙袋质量为m2,沙袋速度为v2,共同速度为v共,由动量守恒定律得(m1+m2)v共=m1v1-m2v2,解得v共=1.0 m/s,方向与v1方向相同,即向右,选项A正确.答案:A7.如图所示,质量为m'的木块放在粗糙的水平面上且弹簧处于原长状态,质量为m的子弹以初速度v0击中木块而未穿出,则击中木块瞬间二者的共同速度为多大?解析:由于从子弹打入到与木块相对静止,时间非常短,弹簧未发生形变,且此过程中地面对木块摩擦力远小于内力(子弹与木块间作用力),故可认为此过程动量守恒.对子弹、木块组成的系统,根据动量守恒得(m+m')v=mv0,解得v=v0.答案:v08.一辆质量为2 kg的装有沙的小车,沿光滑水平轨道运动,速度为3 m/s.一个质量为1 kg的球从 0.2 m 高处自由落下,恰落入小车的沙中,此后小车的速度大小是多少?解析:小车(含沙)和球组成的系统在水平方向上动量守恒,故(m车+m球)v'=m车v,解得v'=2 m/s.答案:2 m/s【拓展提高】9.在光滑水平面上,一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m、静止的B球碰撞后,A球的速度方向与碰撞前相反,则碰撞后B球的速度大小可能是              (　　)A.0.6v          B.0.4v          C.0.3v      D.0.2v解析:由动量守恒定律得mvA+2mvB=mv,规定A球原运动方向为正方向,由题意可知vA为负值,则2mvB>mv,因此B球的速度可能为0.6v,故选A.答案:A10.如图所示,质量为m2=1 kg的滑块静止于光滑的水平面上,一质量为m1=50 g的小球以1 000 m/s 的速率碰到滑块后又以800 m/s的速率被弹回,滑块获得的速度大小是              (　　)A.70 m/s     B.80 m/s        C.90 m/s     D.100 m/s解析:对小球和滑块组成的系统,在水平方向上不受外力,竖直方向上所受合力为0,系统动量守恒.以小球初速度方向为正方向,有v1=1 000 m/s,v1'=-800 m/s,v2=0,又m1=50 g=5.0×10-2 kg,m2=1 kg,由动量守恒定律有m1v1'+m2v2'=m1v1+0,代入数据,解得v2'=90 m/s,方向与小球初速度方向一致.答案:C11.如图所示,2022年北京冬奥会某次冰壶比赛中,甲壶以速度v0与静止的乙壶发生正碰.已知冰面粗糙程度处处相同,两壶完全相同,从碰撞到两壶都静止,乙的位移是甲的9倍,则              (　　)A.两壶碰撞过程无机械能损失B.两壶碰撞过程动量变化量相同C.碰撞后瞬间,甲壶的速度为D.碰撞后瞬间,乙壶的速度为v0解析:设两壶的质量均为m,碰撞后瞬间,甲壶的速度为v1,乙壶的速度为v2.研究碰撞后两壶滑行过程,根据动能定理得对甲壶有-μmgx甲=0-m,对乙壶有-μmgx乙=0-m,据题知x乙=9x甲,联立解得v2=3v1,两壶碰撞过程,取向右为正方向,由动量守恒定律得mv0=mv1+mv2,可得v1=,v2=,两壶碰撞前总动能为Ek=m,碰撞后总动能为Ek'=m+m=m,则碰撞过程有机械能损失,选项A、D错误,选项C正确;根据动量守恒定律得Δp甲+Δp乙=0,得Δp甲=-Δp乙,即两壶碰撞过程动量变化量大小相等,方向相反,动量变化量不同,选项B错误.答案:C12.有一块木板漂浮在河岸边,某同学想粗略测定它的质量,但是只有一个卷尺.根据所学的物理知识,他进行了如下操作:将木板平行于河岸边自由放置,轻轻从木板前端走上去,走到木板尾端停下,而后轻轻走下木板.用卷尺测出木板前进的距离为s,然后用卷尺测出木板长度为d.已知他的自身质量为m,水对木板的阻力不计,则木板的质量为              (　　)A.                   B.C.                         D.解析:人与木板组成的系统在水平方向所受合外力为0,系统在水平方向动量守恒,设木板的质量为m木,人走动的时候木板的速度为v,人的速度为v',人从头走到尾用时为t,人的位移为d-s,木板的位移为s,则v=,v'=,以木板的速度方向为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得m木v-mv'=0,解得木板的质量为m木=,故选项D正确,选项A、B、C错误.答案:D13.质量为m'的气球下挂着长为l的绳梯,一质量为m的人站在绳梯的下端,人和气球静止在空中.现人从绳梯的下端往上爬到顶端,求人和气球相对于地面上升或下降的距离.解析:由于开始时人和气球组成的系统静止在空中,竖直方向系统所受外力之和为0,即竖直方向系统总动量守恒.选竖直向上为正方向,设人相对地面移动的位移大小为x1,气球相对地面移动的位移大小为x2,人从绳梯底端爬到顶端所用时间为t,有m=m',x1+x2=l,解得x1=,x2=,所以,人相对地面上升,气球相对地面下降.答案:上升　下降【挑战创新】14.如图所示,甲、乙两名航天员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务.某时刻甲、乙都以大小为v0=2 m/s的速度相向运动,甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点.甲和他的装备总质量为m1=90 kg,乙和他的装备总质量为m2=135 kg,为了避免直接相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m=45 kg的物体A推向甲,甲迅速接住A后不再松开,此后甲、乙两航天员在空间站外做相对距离不变的同向运动,且安全“飘”向空间站(设甲、乙距离空间站足够远,速度均指相对空间站的速度).(1)求乙要以多大的速度v(相对于空间站)将A推出.(2)设甲与A作用时间为t=0.5 s,求甲与A的相互作用力F的大小.解析:(1)以甲、乙、A三者组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以乙运动的方向为正方向,则有(m1+m2)v1=m2v0-m1v0,以乙和A组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得(m2-m)v1+mv=m2v0,解得v1=0.4 m/s,v=5.2 m/s.(2)以甲为研究对象,由动量定理得Ft=m1v1-(-m1v0),解得F=432 N.答案:(1)5.2 m/s　(2)432 N