高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第1章 碰撞与动量守恒1.1 动量变化与冲量的关系综合训练题

这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第1章 碰撞与动量守恒1.1 动量变化与冲量的关系综合训练题，共11页。试卷主要包含了两个质量相同的小圆环A，如图所示，将一质量为2m等内容，欢迎下载使用。
1．如图所示，一只内壁光滑的半球形碗固定在小车上，小车放在光滑水平面上。在小车正前边的碗边A处无初速度释放一只质量为m的小球，半球形碗的半径为R。则小球沿碗内壁下滑的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球．碗和车组成的系统动量守恒
B．小球的最大速度等于
C．小球不能运动到碗左侧的碗边B点
D．小球．碗和车组成的系统机械能守恒
2．2022年冬奥会将在北京一张家口举行，其中短道速滑接力是很具观赏性的项目。比赛中“接棒”运动员在前面滑行，“交棒”运动员从后面追上，“交棒”运动员用力推前方“接棒”运动员完成接力过程。忽略运动员与冰面之间的摩擦，交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线上。对两运动员交接棒的过程，下列说法正确的是（ ）
A．两运动员之间相互作用力做的总功一定等于零
B．两运动员之间相互作用力的总冲量一定等于零
C．两运动员的动量变化一定相同
D．两运动员组成的系统动量和机械能均守恒
3．两个质量相同的小圆环A．B用细线相连，A穿在光滑的水平直杆上。A．B从如图所示的位置由静止开始运动在B摆到最低点的过程中（ ）
A．B的机械能守恒B．A．B组成的系统动量守恒
C．绳子拉力对B做正功D．B摆到最低点时，A的速度最大
4．如图所示，质量m＝60kg的人，站在质量M＝300kg的车的一端，车长L＝3m，均相对于水平地面静止，车与地面间的摩擦可以忽略不计，人由车的一端走到另一端的过程中，（ ）
A．人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小
B．由于人与车之间有摩擦力，故系统动量不守恒
C．车后退0.5m
D．人的速率最大时，车的速率最小
5．如图所示，平板车放在光滑的水平面上，木块和轻弹簧放在光滑的平板车上，轻弹簧一端与固定在平板车上的挡板连接，整个装置处于静止状态，一颗子弹以一定的水平速度射入木块（时间极短）并留在木块中与木块一起向前滑行，与弹簧接触后压缩弹簧，不计挡板和弹簧的质量，从子弹刚好接触木块至弹簧压缩最短的过程中以下说法错误的是（ ）
A．整个过程，子弹．木块．小车及弹簧组成的系统动量守恒．机械能守恒
B．子弹和木块一起压缩弹簧过程中，子弹．木块．小车及弹簧组成的系统动量守恒．机械能守恒
C．整个过程，子弹．木块．小车及弹簧组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量
D．其他条件不变时，小车的质量越大，弹簧的最大压缩量越大
6．甲．乙两球放在光滑的水平面上，它们用细绳相连，开始时细绳处于松弛状态。现使两球反向运动，如图所示，当细绳拉紧时突然绷断，这以后两球的运动情况不可能是（ ）
A．甲球向左，乙球向右B．甲球向左，乙球不动
C．甲球不动，乙球向左D．甲球不动，乙球不动
7．如图所示是检验某种平板承受冲击能力的装置，MN为半径为R．固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，O为圆心，OP为待检验平板，M．O．P三点在同一水平线上，M的下端与轨道相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同但质量均为m的小钢珠，小钢珠每次都在M点离开弹簧枪，且每次落到OP上经相同的时间竖直方向的动量变为零。某次发射的小钢珠落到OP上距O点距离为2R的Q点。不计空气阻力，取g = 10m/s2，则该次发射（ ）
A．弹簧释放的弹性势能为2mgR
B．小钢珠离开弹簧枪时的动能为1.5mgR
C．小钢珠经过N点时的速度大小为
D．小钢珠与待检验平板碰撞时给平板竖直方向的作用力大小与小钢珠离开弹簧时的速度大小无关
8．如图所示，在光滑水平地面上放着两个物体，其间用一根不能伸长的细绳相连，开始时绳松弛．B静止，A具有4kg·m/s的动量（令向右为正），在绳拉紧（可能拉断）的过程中，A．B动量的变化可能为（ ）
A．ΔpA＝－4kg·m/s，ΔpB＝4kg·m/s
B．ΔpA＝－2.5kg·m/s，ΔpB＝2.5kg·m/s
C．ΔpA＝2kg·m/s，ΔpB＝－2kg·m/s
D．ΔpA＝ΔpB＝2kg·m/s
9．如图所示，将一质量为2m．半径为R的半圆形槽置于光滑水平面上，现让一质量为m的小球从A点正上方h处静止释放，经最低点后能从右端最高点冲出，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．小球与槽组成的系统动量守恒
B．小球离开槽后做斜上抛运动
C．小球从右端上升的高度小于h
D．槽向左运动最大距离为
10．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F使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力F后，对于a．b和轻弹簧组成的系统（ ）
A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒
C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒
11．若有一个质量为30g的苹果核从10楼被抛出（初速度很小，可认为苹果核做自由落体运动），落到地面后减速到零所用的时间为6×10-4s，则苹果核在与地面碰撞的过程中受到的平均撞击力的大小约为（ ）
A．12NB．120NC．1200ND．12000N
12．关于动量守恒定律，以下说法错误的是（ ）
A．系统不受外力时，动量一定守恒
B．动量守恒定律也适用于高速运动的物体和微观粒子的情况
C．一个系统的动量守恒，则机械能也守恒
D．两物体组成的系统，受合外力为零，则两物体动量的改变量大小一定相等
13．“水刀”应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全环保等优势。某型号“水刀”工作过程中，将水从面积的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该“水刀”喷出的水流速度为100m/s，水的密度为。假设高速水流垂直打在材料表面上后，立刻沿材料表面散开没有反弹，试估算水对材料垂直于表面方向的压强为（ ）
A．B．C．D．
14．如图所示，用一个与水平面成θ角的恒力F拉质量为m的木箱，木箱沿光滑水平面前进，在作用时间t内，下列说法正确的是（ ）
A．F的冲量大小为FtcsθB．地面支持力的冲量大小必为0
C．木箱的动量变化率大小为FtsinθD．木箱重力的冲量大小为mgt
15．如图所示，小车放在光滑的水平面上，将系着绳的小球向右拉开一定的角度，然后同时放开小球和小车，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．小球的机械能守恒B．小球不能向左摆到原高度
C．小车和小球组成的系统动量守恒D．任意时刻小车和小球水平方向的动量都等大反向
参考答案与试题解析
1．【答案】D
【解析】
A．小球做曲线运动，具有向心加速度，有竖直向上的分加速度，根据牛顿第二定律知，系统所受的合外力不为零，故系统的动量不守恒，A错误；
B．设小球滑到最低点时速度为v，假设小车不动，则由机械能守恒得
可知
由于小车没有固定，且小球下滑过程中其对碗的压力对碗和车组成的整体做正功，碗和小车获得动能，则小球的最大速度小于，B错误；
C．小球从A点和B点的过程中系统机械能守恒，水平方向动量守恒，可知小球刚好运动到碗边的B点，C错误；
D．由于没有摩擦，对于小球．碗．和车组成的系统所受合外力为零，则该系统的机械能守恒，D正确。
故选D。
2．【答案】B
【解析】
AB．交接棒过程中两运动员之间的相互作用力等大反向，作用时间相同，总冲量一定为零，但两力作用的位移并不相同，总功并不为零，故A错误，B正确；
C．交接棒过程中两运动员之间的相互作用力等大反向，作用时间相同，根据动量定理可知两运动员的动量变化大小相同，方向相反，故C错误；
D．两运动员组成的系统所受合外力为零，动量守恒，但“交棒”远动员的推力对系统做功，系统机械能不守恒，故D错误。
故选B。
3．【答案】D
【解析】
AC．在B摆到最低点的过程中，B减小得重力势能等于A．B增加的动能，则B的机械能减小，对B分析除重力外的力对B做负功，即绳子拉力对B做负功，故AC错误；
B．A．B组成的系统仅在水平方向上动量守恒，故B错误；
D．B从开始下摆到最低点过程，A向右做加速运动，B到达最低点后继续向左摆动过程中，A向右做减速运动，因此B到达最低点时A的速度最大，故D正确。
故选D。
4．【答案】C
【解析】
A．人对车的作用力与车对人的作用力是作用力与反作用力，它们大小F相等．方向相反．作用时间t相等，作用力的冲量
I＝Ft
大小相等．方向相反，A错误；
B．人与车间的摩擦力属于系统内力，人与车组成的系统在水平方向所受合外力为零，人与车组成的系统在水平方向动量守恒，B错误；
C．设车后退的距离为x，则人的位移大小为L﹣x，人与车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mv人﹣Mv车＝0
则
m﹣M＝0
代入数据解得
x＝0.5m
C正确；
D．人与车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mv人﹣Mv车＝0
则
v车＝
m．M一定，v人越大v车越大，D错误。
故选C。
5．【答案】A
【解析】
A．整个过程，子弹．木块．小车及弹簧组成的系统所受合外力为零，则动量守恒，但系统内有阻力做负功，产生了摩擦热，所以机械能不守恒，故A错误；
B．子弹和木块一起压缩弹簧过程中，子弹．木块．小车及弹簧组成的系统所受合外力为零，则动量守恒，且系统内除了弹力之外没有其他外力做功，则机械能守恒，故B正确；
C．根据能量守恒定律可知整个过程，子弹．木块．小车及弹簧组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量，故C正确；
D．由题意，设子弹和木块的总质量为m，小车的质量为M，子弹射入木块后子弹与木块整体的速度为v0，当弹簧最短时，子弹．木块和小车具有共同速度v，根据动量守恒定律有
①
根据机械能守恒定律可得此时弹簧的弹性势能为
②
联立①②解得
③
由③式可知M越大，Ep越大，则弹簧的最大压缩量越大，故D正确。
故选A。
6．【答案】C
【解析】
A．若甲球和乙球的初动量大于绳子对两球的冲量，则甲球继续向左运动，乙球也继续向右运动，故A可能；
D．若甲球和乙球的初动量相等，绳子对甲乙两球的冲量等于甲球或乙球的动量，则甲球和乙球都不动，故D可能；
BC．无论甲球速度如何，若乙球速度变为零的瞬间绳子没有绷断，当乙球速度向左后，绳子间张力变小，绳子就不可能断裂了，故B可能，C不可能。
本题选不可能项，故选C。
7．【答案】D
【解析】
C．小球从N点飞出后做平抛运动，在水平方向有
vN =
在竖直方向有
R = gt2
综合化简有
vN =
C错误；
AB．小球从M点到N点的过程中根据动能定理有
- mgR = mvN2 - mvM2
化简得
mvM2 = 2mgR
M点的动能即小钢珠离开弹簧枪时的动能，且弹簧释放的弹性势能一部分转化为小球的重力势能另一部分转化为小球的动能，则弹簧释放的弹性势能应大于2mgR，AB错误；
D．小钢珠与待检验平板碰撞时给平板竖直方向的作用力大小，以小钢珠为研究对象根据动量定理有
(F - mg)t = 0 - mvy（取向上为正）
小球从N点飞出后做平抛运动，在竖直方向有
vy =
则钢珠与待检验平板碰撞时给平板竖直方向的作用力大小与小钢珠离开弹簧时的速度大小无关，D正确。
故选D。
8．【答案】B
【解析】
它们的总动量为，而绳子的力为内力，相互作用的过程中，总动量守恒，A的动量减小，B的动量增加，但总动量应保持不变；故A动量改变量应为负值，B动量改变量为正值，且在绳拉紧（可能拉断）的过程中，A的速度不能为零，即A的动量变化量，故ACD错误，B正确。
故选B。
9．【答案】D
【解析】
A．系统水平方向不受力，所以小球与槽组成的系统水平方向动量守恒，竖直方向有小球的重力，所以竖直方向动量不守恒。故A错误；
B．系统水平方向动量守恒，所以当小球离开槽时只具有竖直方向速度，做竖直上抛运动。故B错误；
C．依题意，若小球与槽有摩擦，则上升高度小于h，若二者没有摩擦，则上升高度等于h。故C错误；
D．设槽向左的最大距离为x，系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，有
解得
故D正确。
故选D。
10．【答案】C
【解析】
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，由于墙壁等于a不做功，所以a．b和轻弹簧组成的系统的动量不守恒，a．b和轻弹簧组成的系统的机械能守恒；a离开墙壁后，系统所受的外力之和为0，所以a． b和轻弹簧组成的系统的动量守恒，a离开墙壁后，a．b和轻弹簧组成的系统所受的外力之和为0，a．b的动能和弹簧的弹性势能之间相互转化，机械能守恒，故C正确，ABD错误。
故选D。
11．【答案】C
【解析】
设每层楼高为3m，则10楼高度约为
苹果落地瞬间速度为
取竖直向下为正方向，苹果与地面撞击过程，由动量定理得
代入数据，解得
故选C。
12．【答案】C
【解析】
A．系统不受外力时，系统动量保持不变，系统动量守恒，故A正确；
B．动量守恒定律既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观物体，故B正确；
C．系统所受合外力为零系统动量守恒，只有重力或只有弹力做功系统机械能守恒，系统动量守恒机械能不一定守恒，故C错误；
D．两物体组成的系统，受合外力为零，系统动量守恒，两物体动量的改变量大小相等，方向相反，故D正确。
本题选错误的，故选C。
13．【答案】C
【解析】
选取时间内打在材料表面质量为水为研究对象，以从细喷嘴高速喷出时的速度方向为正方向，由动量定理得
其中
解得
根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力
水对材料垂直于表面方向的压强
代入数据解得
故C正确。
故选C。
14．【答案】D
【解析】
A．恒力F的冲量大小为
故A错误；
B．地面支持力的大小为
则支持力的冲量大小为
故B错误。
C．根据动量定理
可知，动量变化率大小为合外力，故动量变化率为Fcsθ，故C错误；
D．木箱重力的冲量大小为
故D正确。
故选D。
15．【答案】D
【解析】
AC．小球与小车组成的系统在水平方向不收外力，竖直方向的合外力为小球的重力，因此系统在水平方向动量守恒，小球与小车组成的系统机械能守恒，小球的机械能不守恒，故AC错误；
BD．初始状态系统的总动量为零，所以在任意时刻，小球和小车在水平方向的动量一定大小相等，方向相反，当小球的速度为零时，小车速度也为零，由机械能守恒定律知，小球能向左摆到原高度，故D正确，B错误。
故选D。