高中物理高考 专题15 动量守恒定律及其应用（练习）（教师版）

这是一份高中物理高考 专题15 动量守恒定律及其应用（练习）（教师版），共25页。
1．（2020·全国高三课时练习）如图所示，我国自行研制的“歼-15”战斗机挂弹飞行时，接到命令，进行导弹发射训练，当战斗机水平飞行的速度为时，将总质量为M的导弹释放，刚释放时，导弹向战斗机飞行的反方向喷出对地速率为、质量为m的燃气，则喷气后导弹相对地面的速率v为（ ）
A．B．C．D．
2．（2021·全国高三专题练习）（多选）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
D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同
3．（2020·河北衡水市·高三专题练习）在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球碰撞前后的速度—时间图象如图所示，下列关系正确的是( )
A．ma＞mbB．ma＜mbC．ma＝mbD．无法判断
4．（2021·全国高三专题练习）A球的质量是m，B球的质量是2m，它们在光滑的水平面上以相同的动量运动。B在前，A在后，发生正碰后，A球仍朝原方向运动，但其速率是原来的一半，碰后两球的速率比vA′∶vB′为（ ）
A．1∶2B．1∶3C．2∶1D．2∶3
5．（2021·全国高三专题练习）如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m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v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为（ ）
A．B．
C．D．
6．（2019·河北衡水市·衡水中学高三一模）光滑水平面上，一质量为的滑块以速度与质量为的静止滑块相碰，碰后两者粘在一起共同运动。设碰撞过程中系统损失的机械能为。下列说法正确的是（ ）
A．若保持M、m不变，v变大，则变大
B．若保持M、m不变，v变大，则变小
C．若保持m、v不变，M变大，则变小
D．若保持M、v不变，m变大，则变小
7．（2020·全国高三课时练习）一质量为M的烟花斜飞到空中，到最高点时速度为v，此时烟花炸裂成两块（损失的炸药质量不计），炸裂成的两块速度沿水平相反方向，落地时水平位移大小相等，不计空气阻力，若向前一块的质量为m，则向前一块的速度大小为（ ）
A．B．C．D．
8．（2021·全国高三专题练习）（多选）木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（ ）
A．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒
B．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量不守恒
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
9．（2019·福建三元区·三明一中）有一个质量为 3m 的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为 v0、方向水平向右，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为 2m，速度大小为 v，方向水平向右，则另一块的速度是
A．3 v0－vB．2 v0－3v
C．3 v0－2vD．2 v0＋v
10．（2020·山东奎文区·潍坊一中高三开学考试）（多选）如图所示，将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块。今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是（ ）
A．半圆槽内由A向B的过程中小球的机械能守恒，由B向C的过程中小球的机械能也守恒
B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C．小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒
D．小球离开C点以后，将做斜抛运动
11．（2021·全国高三专题练习）在沈海高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1.5×104kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一质量为2.0×104kg向北行驶的货车，碰后两辆车连在一起，并向北滑行了一小段距离后停止。根据测速仪的测定，两车碰撞前长途客车以108km/h的速度行驶，由此可判断货车碰撞前的行驶速度大小为（ ）
A．大于10m/sB．小于22.5m/s
C．一定大于22.5m/sD．一定大于30m/s
12．（2020·全国高三专题练习）下列叙述的情况中，系统动量不守恒的是（ ）
甲 乙
A．如图甲所示，小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，人与车组成的系统
B．如图乙所示，子弹射入放在光滑水平面上的木块中，子弹与木块组成的系统
C．子弹射入紧靠墙角的木块中，子弹与木块组成的系统
D．斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时
13．（2020·河北衡水市·高三专题练习）如图所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中点，试求：当玩具蛙至少以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上．
14．（2019·福州市·福建师大二附中高三期中）如图所示，在光滑的水平冰面上放置一个光滑的曲面体，曲面体的右侧与冰面相切，一个坐在冰车上的小孩手扶一小球静止在冰面上。已知小孩和冰车的总质量为m1=40kg，小球的质量为m2=10kg，曲面体的质量为m3=10kg。某时刻小孩将小球以v0=4m/s的水平速度向曲面体推出，推出后，小球沿曲面体上升（小球不会越过曲面体），求：
(1)推出小球后，小孩和冰车的速度大小v1；
(2)小球在曲面体上升的最大高度h。
15．（2020·福建莆田市·莆田一中高三期中）如图甲所示，在高h=0.8m的平台上放置一质量为M=0.99kg的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘距离d=2m，一质量m=0.01kg的子弹以400m/s的速度沿水平方向射入小木块并留在其中，然后一起向右运动。最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上，g取10m/s2，求：
（1）小木块滑出平台时的速度v；
（2）子弹射入木块的过程中系统产生的热量Q；
（3）木块与平台间的动摩擦因数μ。
提高部分：
16．（2020·河南高三零模）（多选）如图所示，质量为M=2kg足够长的小车以v0=2.5m/s的速度沿光滑的水平面运动，在小车正上方h=1.25m处有一质量为m=0.5kg的可视为质点的物块静止释放，经过一段时间刚好落在小车上无反弹，作用时间很短，随后二者一起沿水平面向右运动。已知物块与小车上表面之间的动摩擦因数为μ＝0.5，重力加速度为g=10m/s2，忽略空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A．物块落在小车的过程中，物块和小车的动量守恒
B．物块落上小车后的最终速度大小为3m/s
C．物块在小车的上表面滑动的距离为0.5m
D．物块落在小车的整个过程中，系统损失的能量为7.5J
17．（2020·全国高三专题练习）（多选）长为l的轻绳，一端用质量为m的圆环套在水平光滑的横杆上，另一端连接一质量为2m的小球。开始时，将小球移至横杆处（轻绳处于水平伸直状态，见图），然后轻轻放手，当绳子与横杆成直角，此过程圆环的位移是x，则下列说法中正确的是（ ）
A．圆环的位移是x＝
B．圆环与小球组成的系统，机械能守恒
C．圆环与小球组成的系统，动量守恒
D．圆环与小球组成的系统，水平方向上动量守恒
18．（2021·全国高三专题练习）（多选）如图所示，已知物体与三块材料不同的长方形板间的动摩擦因数分别为μ、2μ和3μ，三块板长度均为L，并排铺在水平地面上，该物体以一定的初速度v0，从第一块板的最左端a点滑上第一块板，恰好滑到第三块板的最右端d点停下来，物体在运动过程中三块板均保持静止。若让物体从d点以相同大小的初速度水平向左运动，三块板仍能保持静止，则下列说法正确的是（ ）
A．物体恰好运动到a点并停下来
B．物体不能运动到a点
C．物体两次经过c点时速度大小相等
D．物体两次经过b点时速度大小相等
19．（2020·长沙市·湖南师大附中高三月考）（多选）如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为的小球B通过轻弹簧拴接并处于静止状态，弹簧处于原长；质量为m的小球C以初速度，沿A、B连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板（图中未画出），当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走。不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值可能（ ）
A．B．C．D．
20．（2020·黑龙江哈尔滨市·哈尔滨三中高三月考）质量为和的两个物体在光滑的水平面上发生对心正碰，碰撞时间极短，其图如图所示，则（ ）
A．此碰撞一定为完全非弹性碰撞
B．被碰物体质量为
C．碰后两物体动量大小相同
D．此过程中和组成的系统有机械能损失
21．（2020·全国高三专题练习）如图所示，在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车．现有一质量也为m的小球以v0的水平速度沿与切线水平的槽口向小车滑去(不计摩擦)，到达某一高度后，小球又返回小车右端，则下列判断不正确的是：（ ）
A．小球在小车上到达最高点时的速度大小为
B．小球离车后，对地将向右做平抛运动
C．小球离车后，对地将做自由落体运动
D．此过程中小球对车做的功为
22．（2020·湖南高三一模）如图所示，一个质量为m1=50kg的人抓在一只大气球方气球面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2=20kg长绳的下端刚好和水平面接触。初始静止时人离地面的高度为h=5m如果这个人开始沿长绳向下滑动，当他滑到长绳下端时，他离地面的高度大约是（可以把人看作质点）（ ）
A．2.6mB．3.6mC．1.5mD．4.5m
23．（2020·福建省厦门第六中学高三月考）质量为mB=2 kg的木板B静止于光滑水平面上，质量为mA=6 kg的物块A停在B的左端，质量为mC=2 kg的小球C用长为L=0.8 m的轻绳悬挂在固定点O．现将小球C及轻绳拉直至水平位置后由静止释放，小球C在最低点与A发生正碰，碰撞作用时间很短为，之后小球C反弹所能上升的最大高度h=0.2 m．已知A、B间的动摩擦因数，物块与小球均可视为质点，不计空气阻力，取g=10 m/s2．求：
（1）小球C与物块A碰撞过程中所受的撞击力大小；
（2）为使物块A不滑离木板B，木板B至少多长？
24．（2021·全国高三专题练习）如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：
(1)子弹射入木块前的速度；
(2)若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？
25．（2021·全国高三专题练习）如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠轨道下端B点，上表面与圆弧轨道末端相平。离滑板右端处有一竖直固定的挡板P。一质量为m的物块（可视为质点）从圆弧轨道顶端A点由静止开始沿轨道滑下，经B点滑上滑板。已知滑板质量，物块与滑板间的动摩擦因数，重力加速度为g。滑板与挡板碰撞时立刻反弹且没有机械能损失，滑板返回B点时即被锁定而保持静止。滑板足够长使物块总不能滑至滑板右端。
(1)求物块滑到B点的速度大小；
(2)求滑板与挡板P碰撞前瞬间物块的速度大小；
(3)站在地面的观察者看到物块有一段时间内在做加速运动，求这段时间内滑板的速度范围。
参考答案
1．D
【解析】以导弹飞行的方向为正方向，导弹被战斗机释放后导弹喷出燃气前后瞬间，根据动量守恒定律得，解得故选D。
2．CD
【解析】A．男孩和木箱组成的系统受小车的摩擦力，所以动量不守恒，A错误；
B．小车与木箱组成的系统受男孩的力为外力，所以动量不守恒，B错误；
C．男孩、小车与木箱三者组成的系统，不受外力，所以动量守恒，C正确；
D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同，但方向相反，D正确。
故选CD。
3．B
【解析】由图可知b球碰前静止，设a球碰后速度为v1，b球速度为v2，物体碰撞过程中动量守恒，机械能守恒所以有： ， 解得： ，由图可知，a球碰后速度反向，故ma＜mb，故ACD错误，B正确．
4．D
【解析】设碰前A球的速率为v，根据题意pA＝pB
即mv＝2mvB
可得B球碰前vB＝
A球碰后vA′＝
由动量守恒定律，有mv＋2m×＝m×＋2mvB′
解得vB′＝
所以vA′∶vB′＝∶＝
故D正确，ABC错误。故选D。
5．C
【解析】对救生员和小船作为一个系统，该系统不受水平外力作用，故水平方向动量守恒，即
解得，故选C。
6．A
【解析】两滑块组成的系统在水平方问动量守恒，有
而此过程中系统损失的机械能
联立以上两式可得系统损失的机械能
AB．根据以上分析可知，若保持M、m不变，v变大，则变大，故A正确，B错误；
CD．根据以上分析可知，若保持m、v不变，M变大，或若保持M、v不变，m变大，则变大，故CD错误。
7．A
【解析】由题意知在爆炸的短时间内，导弹所受的重力远小于内部爆炸力，故系统动量守恒，到达最高点时速度沿水平方向，大小为v，设初速度方向为正方向，向前一块的速度大小为v1，向后一块速度大小为v2，故有：
又因为爆炸后两块做平抛运动，落地时水平位移大小相等，故根据平抛运动规律可知：
故联立两式可解得：，故A正确，BCD错误。故选A。
8．BC
【解析】AB．当撤去外力F后，a尚未离开墙壁前，系统受到墙壁的作用力，系统所受的外力之和不为零，所以a和b组成的系统的动量不守恒，A错误，B正确；
CD．a离开墙壁后，系统所受的外力之和为0，所以a，b组成的系统的动量守恒，C正确，D错误。故选BC。
9．C
【解析】爆竹在最高点速度大小为v0、方向水平向右，爆炸前动量为3mv0，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向右，设爆炸后另一块瞬时速度大小为v′，取爆竹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸过程动量守恒，则有：3mv0=2mv+m•v′
解得：v′=3v0-2v
10．CD
【解析】A．只有重力或只有弹力做功时物体机械能守恒，小球在半圆槽内运动由B到C过程中，除重力做功外，槽的支持力也对小球做功，小球机械能不守恒，由此可知，小球在半圆槽内运动的全过程中，小球的机械能不守恒，故A错误；
B．小球在槽内运动的前半过程中，左侧物体对槽有作用力，小球与槽组成的系统水平方向上的动量不守恒，故B错误；
C．小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，系统在水平方向所受合外力为零，故小球与半圆槽在水平方向动量守恒，故C正确；
D．小球离开C点以后，既有竖直向上的分速度，又有水平分速度，小球做斜上抛运动，故D正确。故选CD。
11．C
【解析】碰撞前长途客车的速度v1=108km/h=30m/s，根据碰后两辆车连在一起且向北滑行的情况，可知由两车组成的系统的总动量方向向北，所以碰前客车的动量p1=m1v1（向南）应该小于货车的动量p2=m2v2（向北），即m1v1