高中鲁科版 (2019)第2节 动量守恒定律及其应用达标测试

1.2动量守恒定律及其应用同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙壁上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始下滑，则（       ）

A．在小球从圆弧槽上下滑过程中，小球和槽组成的系统动量守恒

B．在小球从圆弧槽上下滑运动过程中小球的机械能守恒

C．在小球压缩弹簧的过程中小球与弹簧组成的系统机械能守恒

D．小球离开弹簧后能追上圆弧槽

2．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

3．在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光制冷”技术，若把原子和入射光分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光制冷”与下述的力学模型很类似．一辆质量为m的小车（一侧固定一轻弹簧），如图所示以速度v0水平向右运动，一个动量大小为p的小球水平向左射入小车并压缩弹簧至最短，接着被锁定一段时间△T，再解除锁定使小球以大小相同的动量p水平向右弹出，紧接着不断重复上述过程，最终小车停下来．设地面和车厢均为光滑，除锁定时间△T外，不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间．从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间为（　　）

A．•△T B．•△T C．•△T D．•△T

4．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上，另一端拴连置于光滑地面上的木块A．质量为的子弹以速度沿水平方向射入木块A后留在木块内，现将子弹、木块、弹簧视为一系统，则从子弹开始射向木块到弹簧压缩至最短的过程中（　　）

A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能不守恒

C．动量不守恒，机械能守恒 D．动量守恒，机械能不守恒

5．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．甲、乙、丙正确

C．只有甲、丙正确 D．只有乙、丁正确

6．如图所示,人站在小车上，不断用铁锤敲击小车的一端．下列各种说法哪些是正确的(   )

①如果地面水平、坚硬光滑，则小车将在原地附近做往复运动   

②如果地面的阻力较大，则小车有可能断断续续地水平向右运动   

③因为敲打时，铁锤跟小车间的相互作用力属于内力，小车不可能发生运动   

④小车能否运动，取决于小车跟铁锤的质量之比，跟其他因素无关

A．①② B．只有① C．只有③ D．只有④

7．如图所示是一个物理演示实验，图中自由下落的物体A和B被反弹后，B能上升到比初位置高的地方。A是某种材料做成的有凹坑的实心球，质量为m1=0.28 kg.在其顶部的凹坑中插着质量为m2=0.1 kg的木棍B，B只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间有小空隙。将此装置从A下端离地板的高度H=1.25 m处由静止释放，实验中，A触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变，接着木棍B脱离球A开始上升，而球A恰好停留在地板上，则反弹后木棍B上升的高度为（重力加速度g取10 m/s2）（　　）

A．4.05 m B．1.25 m C．5.30 m D．12.5 m

8．光滑水平面上放置一表面光滑的半球体，小球从半球体的最高点由静止开始下滑，在小球滑落至水平面的过程中（　　）

A．小球的机械能守恒 B．小球一直沿半球体表面下滑

C．小球和半球体组成的系统水平方向动量守恒 D．小球在水平方向的速度一直增大

9．下列关于动量守恒定律的理解说法不正确的是（             ）

A．相互作用的物体，如果所受合外力为零，则它们的总动量保持不变

B．动量守恒是相互作用的物体系统在相互作用过程中的任何时刻动量之和都是一样的

C．动量守恒是相互作用的各个物体组成的系统在相互作用前的动量之和与相互作用之后的动量之和是一样的

D．动量守恒是指相互作用的各个物体在相互作用前后的动量不变

10．如图所示，一辆小车静止在光滑水平面上，A、B两人分别站在车的两端．当两人同时相向运动时（　　）

A．若小车不动，两人速率一定相等

B．若小车向左运动，A的动量一定比B的小

C．若小车向左运动，A的动量一定比B的大

D．若小车向右运动，A的动量一定比B的大

11．两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上，现在，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回．如此反复几次后，甲和乙最后速率v甲、v乙关系的是（       ）

A．若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙

B．若乙最先抛球，则一定是v甲＞v乙

C．无论甲、乙谁先抛球，只要乙最后接球，就应是v甲＞v乙

D．无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙

12．粗糙的水平地面上放着一个木块，一颗子弹水平地射进木块后停留在木块中，带动木块一起滑行一段距离，在这个过程中，子弹和木块组成的系统(　　)

A．动量和机械能都守恒 B．动量和机械能都不守恒

C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能守恒

13．下列关于碰撞的理解正确的是 （   　）

A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在很长时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程

B．在碰撞现象中，一般内力都远远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒

C．如果碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞

D．微观粒子的碰撞由于不发生直接接触，所以不满足动量守恒的条件，不能应用动量守恒定律求解

14．如图所示，斜面置于光滑水平面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是（ ）

A．物体的重力势能减少量等于物体动能增加量

B．斜面的机械能不变

C．斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功

D．物体和斜面组成的系统机械能守恒

15．目前我国女子短道速滑队已开始备战2022年北京冬季奥运会。在3000m接力训练中，“接棒”运动员甲在“交棒”运动员乙前面向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。不计阻力，则（　　）

A．乙对甲的冲量一定大于甲对乙的冲量

B．甲的动量变化一定比乙的动量变化快

C．交棒完毕后甲的速度一定大于乙的速度

D．甲的速度变化量一定大于乙的速度变化量

二、填空题（共4题）

16．A、B两球在光滑水平面上沿一直线相向运动，已知B球的质量是A球质量的4倍，碰撞前A球速度大小为vA=v，B球速度大小vB=v，若碰后B球速度减小为v但方向不变，则碰撞前后系统的总动量______________（选填“不变”、“增大”或“减小”），碰撞后A球的速度大小vA=______________．

17．如图所示，一质量为m的小球沿光滑的水平面以速度v冲上一个静止在水平地面上的质量为2m的曲面体，曲面体的曲面部分为半径为R的光滑面圆弧并且和水平面相切。则小球能上升的最大高度为_________。

18．质量为m的木块和质量为M的金属块用细绳系在一起，悬浮于深水中静止，剪断细绳，木块上浮h时(还没有浮出水面)，铁块下沉的深度(还没有沉到水底)为________(水的阻力不计)．

19．某兴趣小组设计了一个“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动．他设计的具体装置如图（a）所示，在小车A后连着纸带，电磁式打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力．

（1）若已测得打点纸带如图（b）所示，并测得各计数点间距（已标在图b上）．A为运动的起点，则应选_____段来计算A碰前的速度，应选_____段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）．

（2）已测得小车A的质量mA=0.40kg，小车B的质量mB=0.20kg，则碰前两小车的总动量为_____kg•m/s，碰后两小车的总动量为____kg•m/s．

（3）第（2）问中两结果不完全相等的原因是_____________________．

三、综合题（共4题）

20．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动．某种弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧套在T型跳杆上，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部．一质量为M的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0．从此刻起小孩做了一系列预备动作，使弹簧达到最大压缩量3x0，如图乙（a）所示；此后他开始进入正式的运动阶段．在正式运动阶段，小孩先保持稳定姿态竖直上升，在弹簧恢复原长时，小孩抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙（b）所示；紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度，如图乙（c）所示；然后自由下落．跳杆下端触地(不反弹)的同时小孩采取动作，使弹簧最大压缩量再次达到3x0；此后又保持稳定姿态竖直上升，……，重复上述过程．小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内．已知跳杆的质量为m，重力加速度为g．空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计．

（1）求弹跳杆中弹簧的劲度系数k，并在图丙中画出该弹簧弹力F的大小随弹簧压缩量x变化的示意图；

（2）借助弹簧弹力的大小F随弹簧压缩量x变化的F-x图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，求在图乙所示的过程中，小孩上升到弹簧原长时的速率；

（3）求在图乙所示的过程中，弹跳杆下端离地的最大高度．

21．如图所示，质量为M的平板车P高h，质量为m的小物块Q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平地面上。一不可伸长的轻质细绳长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球（大小不计）。今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无能量损失。已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，Q与P之间的动摩擦因数为μ，M＝4m，重力加速度为g。求：

(1)求小球刚到达最低点的速度大小和碰撞后小物块Q的速度vQ大小；

(2)小物块Q在平板车上运动的时间t；

(3)平板车P的长度L。

22．如图所示，质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有质量可视为质点的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持静止。物块与车面间的动摩擦因数，g取。

(1)求物块在车面上滑行的时间t；

(2)要使物块不从小车右端滑出，求物块滑上小车左端的速度不超过多少。

23．一轻弹簧左侧固定在水平台面上的A点，自然状态右端位于O点。用质量为4m的物块将弹簧压缩到B点（不拴接），释放后，物块恰好运动到O点。现换质量为m的同种材质物块重复上述过程，物块离开弹簧后将与平台边缘C处静止的质量为km的小球正碰，碰后小球做平抛运动经过t=0.4s击中平台右侧倾角为θ=45°的固定斜面，且小球从C到斜面平抛的位移最短。已知物块与水平台面间的动摩擦因数μ=0.64，LBO=2Loc=0.5m，不计空气阻力，滑块和小球都视为质点，g取10m/s2。求：

(1)物块m与小球碰前瞬间速度的大小；

(2)k的取值范围。

参考答案：

1．C

2．A

3．D

4．B

5．C

6．A

7．A

8．C

9．D

10．C

11．C

12．B

13．B

14．D

15．C

16．     不变     v

17．

18．

19．     （1）BC；     DE；     （2）0.420；     0.417；     （3）纸带与打点计时器之间存在摩擦力

20．（1）

（2）2

（3）

21．(1) ；vQ＝；(2)；(3)L＝

22．(1)0.8s；(2)

23．（1）；（2）1≤k≤3