高考物理一轮复习课时分层作业（二十）动量守恒定律含答案

课时分层作业(二十)　动量守恒定律

基础性题组

1.

如图所示，曲面体P静止于光滑水平面上，物块Q自P的上端静止释放．Q与P的接触面光滑，Q在P上运动的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．P对Q做功为零

B．P和Q之间相互作用力做功之和为零

C．P和Q构成的系统机械能守恒、动量守恒

D．P和Q构成的系统机械能不守恒、动量守恒

2．如图所示，游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动．设甲同学和他的车的总质量为150 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5 m/s，乙同学和他的车的总质量为200 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为4.25 m/s，则碰撞后两车共同的运动速度为(取向右为正方向)(　　)

A．1 m/s      B．0.5 m/s

C．－1 m/s     D．－0.5 m/s

3．[人教版选择性必修第一册P15T4改编]某机车以0.8 m/s的速度驶向停在铁轨上的15节车厢，跟它们对接．机车跟第1节车厢相碰后，它们连在一起具有一个共同的速度，紧接着又跟第2节车厢相碰，就这样，直至碰上最后一节车厢．设机车和车厢的质量都相等，则跟最后一节车厢相碰后车厢的速度为(铁轨的摩擦忽略不计)(　　)

A．0.053 m/s    B．0.05 m/s

C．0.057 m/s    D．0.06 m/s

4．一枚火箭搭载着卫星以速率

v0进入太空预定位置，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－v2     D．v0＋(v0－v2)

5.

[2022·山东德州期末]如图所示，质量为M的车静止在光滑水平面上，车右侧内壁固定有发射装置．车左侧内壁固定有沙袋．把质量为m的弹丸最终射入沙袋中，这一过程中车移动的距离是s，则小球初位置到沙袋的距离d为(　　)

A．     B．

C．      D．

6．[2022·晋城一模]质量相等

的五个物块在光滑的水平面上，间隔一定的距离排成一直线，如图所示，具有初动能为E0的物块1向其他4个静止物块运动，依次发生碰撞，每次碰后不再分开，最后5个物块粘成一个整体，这个整体的动能是(　　)

A．E0    B．E0

C．E0    D．E0

7.

(多选)如图所示为建筑工地上打桩机将桩料打入泥土的图片，图为其工作时的示意图．打桩前先将桩料扶正立于地基上，桩料进入泥土的深度忽略不计．已知夯锤的质量为M＝150 kg，桩料的质量为m＝50 kg.某次打桩时，将夯锤提升到距离桩顶h0＝0.2 m处由静止释放，夯锤自由下落．夯锤砸在桩顶上后，立刻随桩料一起向下运动．假设桩料进入泥土的过程中所受泥土的阻力大小恒为4 500 N．取g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　)

A．夯锤与桩料碰撞前瞬间的速度大小为2 m/s

B．夯锤与桩料碰撞后瞬间的速度大小为1.5 m/s

C．本次打桩，桩料进入泥土的最大深度为0.16 m

D．本次打桩，桩料进入泥土的最大深度为0.09 m

8.

冰壶运动已列入冬季奥运会运动项目中，我国运动员现正在积极备战2022年北京冬奥会．冰壶运动场地如图所示，两支队伍的冰壶完全相同(可视为质点)，一支队伍的运动员将本方冰壶M以v0＝4 m/s的速度从本方前掷线A上发出向对方冰壶N撞去．冰壶M、N与双方营垒圆心在同一条直线上，已知双方营垒前掷线A、B之间距离L＝10 m，N与B距离L1＝2 m，N与本方营垒圆心距离L2＝0.64 m，营垒直径D＝1.5 m，每个冰壶质量均为10 kg，冰壶与冰面动摩擦因数μ＝0.05，M、N碰撞后M恰好运动到对方营垒圆心，重力加速度g取10 m/s2.求：

(1)碰撞后冰壶N运动的距离，冰壶N是否被碰出了营垒？

(2)通过计算说明两冰壶的碰撞是否是弹性碰撞．

综合性题组

9.

在足够长的倾斜长直轨道上，先后将甲、乙两个相同小球以相同的初速度在同一位置沿轨道向斜上方弹出，它们运动的v ­ t图像如图所示．据图可知下列说法错误的是(　　)

A．该轨道是光滑轨道

B．t＝4 s时，两球相对于出发点的位移相等

C．两球在轨道上发生的碰撞是完全非弹性碰撞

D．两小球回到出发点时的速度大小为10 cm/s

10．[2022·重庆一诊]如图所示是某娱乐活动项目的示意图，挑战者抱着装备从滑道上O点由静止滑下，经过滑道上P点时做斜抛运动冲出，到达最高点D时，将手中装备在极短时间内沿水平方向抛出，之后挑战者落到下方的缓冲保护区，并要求装备落到宽度为4h的平台AB上．已知D点到平台AB左端A点的水平距离为h，距离平台AB的高度也为h；O点距离平台AB的高度为h；挑战者的质量为m，装备的质量为km，k为比例系数．挑战者抱着装备在滑道上运动过程中克服滑道阻力做功为(1＋k)mgh，g为重力加速度．挑战者及装备均可视为质点，不计空气阻力．

(1)求挑战者刚到达D点时的速度大小v.

(2)若挑战者抛出装备后恰好竖直落下，且装备刚好落到平台AB右端B点，求k应满足的条件．

(3)若k＝0.2，要求装备落到平台AB上且挑战者落入缓冲区，试确定装备被抛出时的速度大小应满足的条件．

课时分层作业(二十)　动量守恒定律

1．解析：P对Q有弹力的作用，并且在力的方向上有位移，在运动中，P会向左移动，P对Q的弹力方向与Q的位移方向夹角大于90°，所以P对Q做负功，故A错误；因为P、Q之间的力属于系统的内力，并且等大反向，两者在力的方向上发生的位移相等，所以做功之和为0，故B正确；因为系统和外界没有机械能的转化和转移，所以该P、Q组成的系统机械能守恒，系统水平方向上不受外力的作用，水平方向上动量守恒，但是在竖直方向上Q有加速度，即竖直方向上不守恒，故C、D错误．故选B.

答案：B

2．解析：两车碰撞过程中动量守恒，m1v1－m2v2＝(m1＋m2)v，解得v＝＝ m/s＝－0.5 m/s.

答案：D

3．解析：取机车和15节车厢整体为研究对象，由动量守恒定律得mv0＝(m＋15m)v，则v＝v0＝×0.8 m/s＝0.05 m/s，故B正确．

答案：B

4．解析：系统分离前后，动量守恒：(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2，解得v1＝v0＋(v0－v2)，选项A、B、C错误，D正确．

答案：D

5．解析：在发射弹丸到弹丸落到沙袋中，弹丸和车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有mv弹－Mv车＝0，可得m－M＝0，解得d＝，A正确，B、C、D错误．

答案：A

6．解析：设粘成一个整体后其速度为v，物块1初速度为v0，对整个系统研究，整个过程运用动量守恒定律得，mv0＝5mv，解得v＝，因为E0＝，则整体的动能Ek＝＝＝E0，故A正确，B、C、D错误．

答案：A

7．解析：夯锤与桩料碰撞前，夯锤做自由落体运动，则有＝2gh0，代入数据解得v0＝2 m/s，故A正确；取向下为正方向，打击过程内力远大于外力，故系统动量守恒，夯锤击打桩料后两者共速，则有Mv0＝(M＋m)v，代入数据解得v＝1.5 m/s，故B正确；设桩料进入泥土的最大深度为h，对夯锤与桩料，由动能定理得(M＋m)gh－fh＝0－(M＋m)v2，代入数据解得h＝0.09 m，故C错误，D正确．

答案：ABD

8．解析：(1)设冰壶M与N碰撞前瞬间速度为vM，从前掷线A到碰撞前瞬间过程中，由速度位移关系式及牛顿第二定律有＝－2a(L＋L1)

μmg＝ma

解得vM＝2 m/s

依题意有：碰撞后M的速度为

v′M＝＝0.8 m/s

碰撞的过程中由动量守恒定律有

mvM＝mv′M＋mvN

解得vN＝1.2 m/s

碰撞后N运动的距离为

LN＝＝1.44 m

因为LN－L2＝0.8 m>＝0.75 m

所以冰壶N被碰出了营垒

(2)冰壶M与N碰撞前瞬间系统的动能为

Ek＝＝20 J

M与N碰撞后瞬间系统的动能为

E′k＝＝10.4 J

M与N碰撞过程中系统动能的损失为

ΔE＝9.6 J

所以两冰壶的碰撞是非弹性碰撞

答案：(1)1.44 m，冰壶N被碰出了营垒

(2)计算过程见解析，不是弹性碰撞

9．解析：由图中甲的运动图像可知，甲上滑和下滑的加速度相同，则说明小球只受重力和支持力，即轨道是光滑轨道，选项A正确；由图像可知，甲在t＝4 s时的位移为x甲＝ cm＝20 cm，乙在t＝4 s时的位移为x乙＝×2 cm＝20 cm，选项B正确；由图像可知，两小球碰撞后速度都变为0，则碰撞为完全非弹性碰撞，选项C正确；由图像可知，两小球碰撞后速度都变为0，沿轨道向下运动的加速度大小为a＝5 cm/s2，碰撞发生在t＝4 s时，此时两小球离出发点的距离为20 cm，由v2＝2ax可得v＝＝ cm/s＝10 cm/s，选项D错误．

答案：D

10．解析：(1)由O点到D点的过程，根据动能定理有

(1＋k)mg(h1－h)－(1＋k)mgh＝(1＋k)mv2，其中h1为O点距平台AB的高度，解得v＝＝.

(2)抛出装备的过程中，挑战者和装备组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律有(m＋km)v＝mv1＋kmv2

挑战者竖直落下，则v1＝0

装备做平抛运动落到B点，则竖直方向上有h＝gt2，水平方向上有x＝h＋4h＝v2t以上各式联立解得v2＝，k＝.

(3)设装备抛出时的速度大小为v3，挑战者的速度大小为v′1.若抛出后装备落在A点，则竖直方向上有h＝gt2，水平方向上有x＝h＝v3t，联立解得v3＝

再由水平方向上系统动量守恒有(m＋km)v＝mv′1＋kmv3

解得v′1＝> ，则装备到达A点时挑战者落在平台AB上，不满足条件

要使挑战者落入缓冲区，其速度需满足v′1< ，由水平方向上系统动量守恒有(m＋km)v＝mv′1＋kmv3，解得v3>

由(2)可知装备不超出B点时，v3≤

当v3＝时，由水平方向上系统动量守恒有(m＋km)v＝mv′1＋kmv3

解得v′1＝< ，则挑战者可以落入缓冲区

综上所述，装备被抛出时的速度大小需满足<v3≤.

答案：(1)　(2)　(3)≤v3≤