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

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律同步达标检测题，共20页。
第一章　动量守恒定律
3　动量守恒定律
基础过关练
题组一　动量守恒的条件
1.(多选)关于动量守恒的条件,下列说法正确的有 (　　)
A.只要系统内存在摩擦力,动量不可能守恒
B.只要系统所受合外力所做的功为零,动量守恒
C.只要系统所受的合外力为零,动量守恒
D.系统的加速度为零,动量守恒
2.下列情形中,满足动量守恒条件的是 (　　)
A.用铁锤打击放在铁砧上的铁块,打击过程中,铁锤和铁块的总动量
B.子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中,子弹和木块的总动量
C.子弹水平穿过墙壁的过程中,子弹和墙壁的总动量
D.棒击垒球的过程中,棒和垒球的总动量
3.下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是 (　　)


A.只有甲、乙正确　　　　　　　　　　 B.只有丙、丁正确
C.只有甲、丙正确　　　　　　　　　　 D.只有乙、丁正确
4.(2021四川雅安中学高二上月考)如图所示,木块A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起置于光滑水平面上处于静止状态,现有一颗子弹水平射入木块A并留在其中,则在子弹打中木块A及弹簧被压缩的过程中,子弹、两木块和弹簧组成的系统(弹簧始终处于弹性限度内) (　　)

A.动量守恒　　　　　　　　　　 B.动量不守恒
C.机械能守恒　　　　　　　　　　 D.总能量不守恒
题组二　动量守恒定律的简单应用
5.(2021河北石家庄二中高二上开学考试)(多选)如图所示,小车放在光滑地面上,小车与人的接触面粗糙。A、B两人站在车的两端,这两人同时开始相向行走,发现车向左运动,小车运动的原因可能是 (　　)

A.A、B质量相等,但A比B的速率大
B.A、B质量相等,但A比B的速率小
C.A、B速率相等,但A比B的质量大
D.A、B速率相等,但A比B的质量小
6.(2020福建厦门外国语学校高二上期中)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离。已知前部分的卫星质量为m1,后部分的箭体质量为m2,分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v1为 (　　)

A.v0-v2　　　　　　　　　　 B.v0+v2
C.v0-m2m1v2　　　　　　　　　　 D.v0+m2m1(v0-v2)
7.(2020北京中央民族大学附中高二月考)如图,质量为M的小车A停放在光滑的水平面上,小车上表面粗糙。质量为m的滑块B以初速度v0滑到小车A上,车足够长,滑块不会从车上滑落,则小车的最终速度大小为 (　　)

A.零　　　　　B.mv0M　　　　　C.mv0M+m　　　　　D.mv0M-m
8.(多选)在光滑水平面上A、B两小车中间有一轻弹簧(弹簧不与小车相连),如图所示,用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态,将小车及弹簧看成一个系统,则 (　　)

A.两手同时放开后,系统总动量始终为零
B.先放开左手,再放开右手后,系统动量不守恒
C.先放开左手,再放开右手后,系统动量守恒
D.无论何时放手,两手放开后,系统总动量都保持不变
9.(2020重庆一中高一下期末)如图所示,物块A、B静止在光滑水平面上,且mA=2mB,现用两个力F1和F2分别作用在A和B上,使A、B沿一条直线相向运动,这两个力让物块A、B具有相等的动能后撤去,接着两物块碰撞并合为一体后,它们 (　　)

A.可能停止运动
B.一定向右运动
C.可能向左运动
D.仍运动,但运动方向不能确定
10.(2020广东深圳中学高三上模拟)(多选)汽车拉着拖车在平直公路上匀速行驶,突然拖车与汽车脱钩,而汽车的牵引力不变,各自受的阻力不变,则脱钩后,在拖车停止运动前 (　　)
A.汽车和拖车的总动量不变
B.汽车和拖车的总动能不变
C.汽车和拖车的总动量增加
D.汽车和拖车的总动能增加
11.(2021辽宁高二上联考)(多选)在光滑的水平面上,一个质量为2 kg的物体A与另一物体B发生共线碰撞,碰撞时间不计,两物体的位置随时间变化规律如图所示,以A物体碰前速度方向为正方向,则 (　　)

A.碰撞后A的动量为6 kg·m/s
B.碰撞后A的动量为2 kg·m/s
C.物体B的质量为2 kg
D.碰撞过程中合外力对B的冲量为6 N·s
12.如图所示,小明站在静止于光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱,木箱最终以速度v向右匀速运动。已知木箱的质量为m,人与车的总质量为2m,木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞,反弹回来后被小明接住。求:

(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v1的大小;
(2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v2的大小。








题组三　某一方向动量守恒定律的简单应用
13.(2021山东潍坊一中高三上开学检测)如图所示,质量为m的人立于平板车上,人与车的总质量为M,人与车以速度v1在光滑水平面上向右匀速运动,当此人相对于车以速度v2竖直跳起时,车的速度变为 (　　)

A.Mv1-Mv2M-m,向右　　　　　　　　　　 B.Mv1M-m,向右
C.Mv1+Mv2M-m,向右　　　　　　　　　　 D.v1,向右
14.(2021山东威海乳山一中高二上第二次月考)如图所示,一辆装有沙子且与沙子质量之和为M的小车以速度v1在光滑水平面上运动,一质量为m、速度为v2的小球沿与水平方向夹角为θ的方向落到车上并陷入车里的沙中,此时小车的速度为 (　　)

A.mv2+Mv1M+m　　　　　　　　　　 B.mv2cosθ+Mv1M+m
C.mv2+Mv1M　　　　　　　　　　 D.mv2cosθ+Mv1m
15.如图所示,质量为M的滑块静止在光滑的水平桌面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来,小球不能越过滑块,求小球到达最高点时,小球和滑块的速度大小。






能力提升练
题组一　动量守恒定律的应用
1.(2020陕西咸阳高三上模拟,)静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球甲、乙,将甲向左抛,乙向右抛,如图所示。甲先抛,乙后抛,抛出后两小球相对岸的速率相等,若不计水的阻力,则下列说法中正确的是 (　　)

A.两球抛出后,船向左以一定速度运动,乙球受到的冲量大一些
B.两球抛出后,船向右以一定速度运动,甲球受到的冲量大一些
C.两球抛出后,船的速度为零,甲球受到的冲量大一些
D.两球抛出后,船的速度为零,两球所受的冲量相等
2.(2021吉林长春外国语学校高二上开学考试,)如图所示,A、B两物体的质量之比为mA∶mB=1∶2,它们原来静止在平板车C上,A、B两物体间有一根被压缩了的水平轻质弹簧,A、B两物体与平板车上表面间的动摩擦因数相同,水平地面光滑且小车足够长。当弹簧突然释放后,A、B两物体被弹开(A、B两物体始终不滑出平板车),则有 (　　)

A.A、B组成的系统动量守恒
B.A、B、C及弹簧整个系统机械能守恒
C.小车C先向左运动后向右运动
D.小车C一直向右运动直到静止
3.(2020河北新乐一中高二下月考,)如图所示,光滑水平面上有一矩形长木板,木板左端放一小物块,已知木板质量大于物块质量,t=0时刻两者从图中位置以相同的水平速度v0向右运动,碰到右面的竖直挡板后木板以与原来等大反向的速度被反弹回来,运动过程中物块一直未离开木板,则关于物块运动的速度v随时间t变化的图像可能是 (　　)

A.　　　　　　　　　　B.
C.　　　　　　　　　　D.
4.(2020江西临川一中高三上第一次联考,)如图所示,质量为m的小球A静止于光滑水平面上,在A球与墙之间用轻弹簧连接。现用完全相同的小球B以水平速度v0与A相碰后粘在一起压缩弹簧。不计空气阻力,若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E,从球A被碰开始到回到原静止位置的过程中,墙对弹簧的冲量大小为I,则下列表达式中正确的是 (　　)

A.E=14mv02　I=2mv0　　　　　　　　　　 B.E=12mv02　I=2mv0
C.E=14mv02　I=mv0　　　　　　　　　　 D.E=12mv02　I=mv0
5.(2021北京海淀高三上期中,)如图甲所示,两个质量相等的小车A和B静止在光滑的水平地面上。它们之间装有被压缩的轻质弹簧,用不可伸长的轻细线把它们系在一起。如图乙所示,让B紧靠墙壁,其他条件与图甲相同。对于小车A、B和弹簧组成的系统,烧断细线后 (　　)

A.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,图甲所示系统动量守恒,机械能守恒
B.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,图乙所示系统动量守恒,机械能守恒
C.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,墙壁对图乙所示系统的冲量为零
D.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,墙壁弹力对图乙中B车做功不为零

题组二　某一方向动量守恒的应用
6.(2020北京人大附中高二月考,)(多选)如图所示,木块A静置于光滑的水平面上,其曲面部分MN是光滑的,水平部分NP是粗糙的。现有物体B从M点由静止开始沿MN下滑,设NP足够长,则以下叙述正确的是 (深度解析)

A.A、B最终以相同速度运动
B.A、B最终速度均为零
C.木块A先做加速运动,后做减速运动
D.木块A先做加速运动,后做匀速运动
7.(2020山西大学附中高一下期末,)(多选)如图所示,在水平光滑细杆上穿着A、B两个可视为质点的刚性小球,两球间距离为L,用两根长度为L且不可伸长的轻绳分别与C球连接。已知A、B、C三球质量相等,开始时三球静止,两绳伸直,然后同时释放三球,在A、B两球发生碰撞之前的过程中,下列说法中正确的是 (　　)

A.A、B、C三球组成的系统机械能不守恒
B.A、B两球发生碰撞前瞬间C球速度最大
C.A、B两球速度大小始终相等
D.A、B、C三球组成的系统水平方向动量守恒
8.(2020河北保定高三模拟,)如图所示,一玩具小车携带若干质量为m的弹丸,车和弹丸的总质量为MMm=201,在半径为R的水平光滑轨道上以速率v0做匀速圆周运动,若小车每转一周便沿运动方向相对地面以恒定速度vv0v=15发射一颗弹丸,求小车发射第几颗弹丸后静止。






题组三　多物体、多运动过程动量守恒问题
9.(2021吉林白城洮南一中高二上第一次月考,)(多选)如图所示,三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列,静止在光滑水平面上。c车上有一小孩跳到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相同。他跳到a车上相对a车保持静止,此后 (深度解析)

A.a、b两车运动速率相等
B.a、c两车运动速率相等
C.三辆车的速率关系vc>va>vb
D.a、c两车运动方向相反
10.(2020陕西安康高三月考,)(多选)光滑水平面上放着一异形物块b,其曲面是四分之一光滑圆弧,在它的最低点放着一个静止的小球c,如图所示。滑块a以初速度v0水平向左运动,与b碰撞后迅速粘在一起。已知a、b、c的质量均为m,小球c不能从物块b的上端离开,在它们相互作用与运动的全过程中 (　　)

A.a、b、c组成的系统动量守恒
B.a、b、c组成的系统机械能不守恒
C.小球c在曲面上上升的最大高度为v023g
D.小球c在曲面上上升的最大高度为v0212g
11.(2021广东高三上联考,)如图所示,AB为光滑的14圆弧轨道,半径R=0.8 m,BC为距地面高h=1.25 m的粗糙水平轨道,长L=2.0 m,与AB轨道相切于B点。小物块N放在水平轨道末端的C点,将小物块M从圆弧轨道的最高点A由静止释放,经过一段时间后与小物块N发生碰撞,碰撞后小物块N落在水平地面上的D点,小物块M落在E点。已知D点到C点的水平距离xD=0.75 m,D、E两点间的距离Δx=0.125 m,小物块M与水平轨道BC间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g取10 m/s2,两小物块均可视为质点,不计空气阻力。求:
(1)碰撞前瞬间小物块M的速度大小;
(2)小物块M和小物块N的质量之比。











答案全解全析
基础过关练
1.CD　系统不受外力或者所受外力的矢量和为零时,系统动量守恒。当系统外力远远小于内力时,系统外力可以忽略,系统动量也可看作守恒。系统内存在摩擦力时,合外力可能为零,动量可能守恒,故A错。系统所受合外力做功为零,可能是合外力为零,也可能是位移为零,还可能是合外力方向垂直于速度方向,比如系统做匀速圆周运动,系统动量不一定守恒,B项错误。
2.B　A中竖直方向上的外力不为零,C中墙壁受地面的作用力,D中棒受人手的作用力,均不符合动量守恒的条件。故选B。
3.C　在光滑水平面上,子弹射入木块的过程中,系统所受外力之和为零,系统动量守恒,甲符合题意;剪断细线,弹簧恢复原长的过程中,墙壁对滑块M有作用力,系统所受外力之和不为零,系统动量不守恒,乙不符合题意;细线断裂前后木球与铁球组成的系统所受合力均为零,系统动量守恒,丙符合题意;木块下滑过程中,斜面始终受挡板的作用力,系统动量不守恒,丁不符合题意。故选C。
4.A　子弹打中木块A及弹簧被压缩的过程中,系统所受的合外力为零,则系统的动量守恒,故A正确,B错误;该过程中除弹簧弹力做功外还有摩擦力做功,系统的机械能不守恒,且系统损失的动能转化为内能和弹簧的弹性势能,系统的总能量守恒,故C、D均错误。故选A。
5.AC　A、B两人与车组成的系统动量守恒,开始时系统动量为零,两人相向运动时,车向左运动,车的动量向左,由动量守恒定律可知,A、B两人的动量之和向右,则A的动量大于B的动量。如果A、B的质量相等,则A的速率大于B的速率,故A正确,B错误;如果A、B速率相等,则A的质量大于B的质量,故C正确,D错误。故选A、C。
6.D　箭体与卫星分离前后系统动量守恒,则有(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,解得v1=v0+m2m1(v0-v2),选D。
7.C　B滑上A的过程中,A、B组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律得mv0=(M+m)v,解得v=mv0M+m,选C。
8.ACD　若两手同时放开,系统所受合外力为零,系统动量守恒,由于系统初动量为零,则系统总动量始终为零,故A正确;无论何时放手,两手放开后,系统所受合外力为零,系统动量守恒,如果不同时放手,系统总动量守恒且不为零,故B错误,C、D正确。故选A、C、D。
9.B　根据Ek=12mv2、p=mv,得p=2mEk,因为撤去力时两物块动能相等且mA>mB,所以pA>pB,则系统的总动量水平向右,根据动量守恒可知两物块碰撞并合为一体后总的动量方向也是向右的。故选B。
10.AD　在拖车停止运动前系统(汽车和拖车)所受的合外力为零,动量守恒,故A正确,C错误;设拖车与汽车所受的阻力大小分别为f1和f2,经过相同的时间,它们的位移分别为s1和s2,系统总动能的增量为各力做功之和,开始时汽车和拖车做匀速直线运动,F=f1+f2,拖车脱钩后汽车做加速运动,拖车做减速运动,s2>s1,ΔEk=(F-f2)s2-f1s1=f1(s2-s1)>0,即系统的总动能增加,故D正确,B错误。故选A、D。
11.BD　由题图可知,碰撞前A的速度为v0=164 m/s=4 m/s,碰撞后A、B共同的速度为v=24-1612-4 m/s=1 m/s,则碰撞后A的动量为pA=mAv=2 kg×1 m/s=2 kg·m/s,故A错误,B正确;A、B碰撞过程中,由动量守恒定律可得mAv0=(mA+mB)v,解得mB=6 kg,故C错误;对B,由动量定理可得IB=mBv-0=6 kg·1 m/s=6 N·s,故D正确。故选B、D。
12.答案　(1)v2　(2)2v3
解析　(1)取水平向左为正方向,小明推木箱的过程,由动量守恒定律有0=2mv1-mv
解得v1=v2
(2)小明接木箱的过程,由动量守恒定律有mv+2mv1=(m+2m)v2
解得v2=2v3
13.D　人和车在水平方向上动量守恒,当人竖直跳起时,人和车之间在竖直方向上有相互作用,在水平方向上合力为零,动量仍然守恒,水平方向的速度不发生变化,所以车的速度仍为v1,方向向右,故选D。
14.B　小车(包含沙子)与小球组成的系统在水平方向所受合外力为0,水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得Mv1+mv2 cos θ=(m+M)v,解得v=mv2cosθ+Mv1M+m,故选B。
15.答案　mv0M+m
解析　小球沿滑块上滑的过程中,对小球和滑块组成的系统,水平方向不受外力,因而该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,必然相对滑块运动,此时一定不是最高点),由水平方向动量守恒得mv0=(M+m)v,所以v=mv0M+m。
能力提升练
1.C　设小船(含两人)的质量为M,小球的质量为m,抛出甲球后,根据动量守恒定律有mv=(M+m)v',v'的方向向右。抛出乙球后,规定向右为正方向,根据动量守恒定律有(M+m)v'=mv+Mv″,解得v″=0。对于甲球,动量的变化量为mv,对于乙球,动量的变化量为mv-mv',可知甲球的动量变化量大于乙球的动量变化量,抛出时人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大。故A、B、D均错误,C正确。
2.D　由于地面光滑,所以A、B、弹簧、小车组成的系统所受合外力为零,系统的动量守恒。弹簧释放后,因mA∶mB=1∶2,由摩擦力f=μN=μmg知,A、B所受的摩擦力大小不等,所以A、B组成的系统所受合外力不为零,A、B组成的系统动量不守恒,A对小车向左的滑动摩擦力小于B对小车向右的滑动摩擦力,在A、B相对小车停止运动之前,小车所受的合外力向右,小车向右运动,因摩擦力做负功,且小车足够长,最终整个系统将静止,系统的机械能减为零。综上分析可知A、B、C错误,D正确。故选D。
3.A　木板碰到挡板前,物块与木板一直做匀速运动,速度为v0;木板碰到挡板后,木板向左做匀减速运动,木板质量大于物块的质量,根据动量守恒定律,它们的总动量一直向左。物块先向右做匀减速运动,速度减至零后向左做匀加速运动,最终两者速度相同,设为v。设木板的质量为M,物块的质量为m,取向左为正方向,则由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)v,解得v=M-mM+mv0va>vb,并且a、c两车的运动方向相反。
方法技巧
对于这类人跳车问题,最后人所在的a车的速率与最初人跳离后c车的速率的大小关系和人跳跃多少次无关,只要人最终落在a车上,a车的速率就小于c车的速率。
10.BD　由题意知,在碰撞之后一起运动过程中,a、b、c组成的系统在水平方向上动量守恒,小球c在竖直方向上受力不平衡,故竖直方向上动量不守恒,A错误。a与b碰撞过程中有能量损失,故整个相互作用过程中机械能不守恒,B正确。a与b碰撞过程动量守恒,有mv0=2mv1,解得v1=v02;之后a、b、c相互作用过程中水平方向动量守恒,小球上升到最高点时三者共速,有2mv1=3mv,解得v=v03,此过程中系统机械能守恒,有12×2mv12-12×3mv2=mgh,解得h=v0212g,C错误,D正确。
11.答案　(1)2 m/s　(2)2
解析　(1)设碰撞前瞬间M的速度为v0,从A点到C点,对小物块M由动能定理得m1gR-μm1gL=12m1v02
代入数据解得v0=2 m/s
(2)设碰撞后小物块M和N的速度大小分别为v1和v2,从碰撞到落地经历的时间为t,根据平抛运动规律得:
竖直方向h=12gt2
水平方向xD=v2t,xD-Δx=v1t
联立以上三式解得v1=1.25 m/s,v2=1.5 m/s
两个小物块相碰前后系统动量守恒,规定水平向右为正方向,根据动量守恒定律有m1v0=m1v1+m2v2
代入数据解得m1m2=2