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2025届高考物理一轮总复习第6单元动量作业18动量守恒定律及其应用课件新人教版
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这是一份2025届高考物理一轮总复习第6单元动量作业18动量守恒定律及其应用课件新人教版，共30页。PPT课件主要包含了ABD等内容，欢迎下载使用。
微练一 动量守恒条件的理解和应用1.(改编)如图所示,在光滑的地面上,人、车、锤一起向右在做匀速直线运动,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.车上的人用锤连续敲打车可以使车停止运动B.人、车、锤组成的系统机械能守恒,系统动量也守恒C.人、车、锤组成的系统机械能不守恒,系统水平方向动量守恒D.人、车、锤组成的系统机械能不守恒,用锤敲打车时,锤对车的作用力的冲量大于车对锤的作用力的冲量
解析 在光滑的地面上,人、车、锤一起向右在做匀速直线运动,虽然车上的人用锤连续敲打车,但该系统水平方向所受合外力始终为零,即该系统水平方向动量守恒,则可知动量不为零,因此连续敲打车不能使车停止运动,故A错误;人在敲打车的过程中消耗了体内所存储的化学能,即化学能转化为机械能,因此,人、车、锤组成的系统机械能不守恒,故B错误;车上的人用锤连续敲打车的过程中,锤在下降过程中合外力不为零,因此该系统动量不守恒,但该系统水平方向所受合外力为零,因此该系统水平方向动量守恒,故C正确;用锤敲打车时锤对车的作用力和车对锤的作用力大小相等、方向相反,因此可知,锤对车的作用力的冲量等于车对锤的作用力的冲量,故D错误。
2.如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上有一物体,用一细线将物体系于小车的A端,物体与小车A端之间有一压缩的弹簧,某时刻线断了,物体沿小车滑动到B端粘在B端的油泥上。则下述说法错误的是( )
A.若物体滑动过程中不受摩擦力,则全过程系统机械能守恒B.若物体滑动过程中受摩擦力,则全过程系统动量守恒C.小车的最终速度与断线前相同D.全过程系统的机械能不守恒
解析 根据题意可知,物体与油泥粘合的过程,发生非弹性碰撞,系统机械能有损失,全过程系统机械能不守恒,故A错误,D正确;根据题意,取小车、物体和弹簧为一个系统,则系统水平方向不受外力(若物体滑动过程中受摩擦力,为系统的内力),全过程系统动量守恒,故B正确;取系统的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可知,物体沿小车滑动到B端粘在B端的油泥上后,系统共同的速度与初速度是相同的,故C正确。
微练二 碰撞问题3.(2023浙江兰溪一中期末)质量为m、速度为v的A球跟质量为3m、静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此碰撞后B球的速度可能值为( )
4.某次冰壶运动训练中,甲壶与静止的乙壶发生正碰。已知冰面粗糙程度处处相同,不计空气阻力,两壶完全相同且均可视为质点,碰撞时间极短可不计,碰撞前、后两壶运动轨迹始终在同一水平直线上。从开始碰撞到两壶都静止过程中,测得乙壶位移是甲壶位移的k倍,则( )A.k<1B.k值越大,两壶碰撞过程中损失的机械能越大C.k值越大,两壶碰撞过程中损失的机械能越小D.碰撞后瞬间,乙壶速度为零
微练三 爆炸、反冲、人船模型5.乌贼在水中的运动方式是十分奇特的,它不用鳍也不用手足,而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动,速度可达15 m/s。逃命时更可以达到40 m/s。如图所示,一只悬浮在水中的乌贼,当外套膜吸满水后,它的总质量为4 kg,遇到危险时,通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出,从而迅速逃窜,喷射出的水的质量为0.8 kg,则喷射出水的速度为( )A.200 m/sB.160 m/sC.75 m/sD.60 m/s
6.(2023浙江湖州模拟)某老师想用卷尺粗略测定码头上自由停泊小船的质量,他进行了如下操作:首先他轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而后轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L。已知他自身的质量为m,不计水的阻力,则小船的质量为( )
解析 设小船的质量为m',人和船组成的系统满足动量守恒,则有mv人=m'v船,则有mv人Δt=m'v船Δt,可得ms人=m's船,又s人+s船=L,s船=d,联立解得小船的质量为 ,故选C。
7.(多选)(2023浙江宁波鄞州中学高三模拟)如图甲所示,光滑的水平地面上静置一光滑斜面,将一小物块(可视为质点)从斜面上距离水平地面高h处由静止释放,小物块滑至斜面底部时相对地面的水平位移为x,改变小物块在斜面上的高度h,得到小物块的水平位移x和高度h的关系图像如图乙所示(图中p、q均为已知量)。已知斜面与小物块的质量之比为2∶1,则关于小物块下滑的过程,下列说法正确的是( )
A.斜面对小物块做负功B.小物块与斜面组成的系统动量守恒
解析 系统机械能守恒,斜面动能增大,则小物块机械能减小,斜面对小物块做负功,A正确;小物块与斜面组成的系统在水平方向动量守恒,B错误;设小物块质量为m,斜面倾角为θ,根据动量守恒mv1=2mv2,说明小物块水平速度
8.一个士兵蹲在皮划艇上,用步枪在Δt时间内沿水平方向发射了N发子弹。若该士兵连同装备和皮划艇的总质量是m',发射每两发子弹之间的时间间隔相等,每发子弹的质量为m,子弹离开枪口的对地速度为v0。射击前皮划艇是静止的,不考虑水的阻力,忽略因射击导致装备质量的减少,则在Δt时间内皮划艇的位移为( )
9.(多选)如图所示,两个半径均为1.2 m的四分之一圆槽静止放在水平地面上,圆槽底端两点A、B所在平面与水平面相切,C、D分别为两圆槽顶端最高点。质量为1 kg的小球(可视为质点)从左圆槽最高点C由静止释放,圆槽质量均为2 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.小球和左圆槽分离时,小球的速度大小为4 m/sB.从释放到小球与左圆槽分离,左圆槽移动的距离为0.4 mC.小球能冲出右圆槽的最高点DD.小球与右圆槽分离后,不能追上左圆槽
解析 在小球从左圆槽滑落的过程中,小球与左圆槽水平方向动量守恒,小球与左圆槽组成的系统机械能守恒,设小球质量为m,左圆槽质量为m',可知 ,联立解得v1=4 m/s,v2=2 m/s,故A正确;小球从左圆槽滑落的过程中,设小球的水平位移为s1,左圆槽的水平位移为s2,由人船模型可知ms1=m's2,s1+s2=R,联立解得s1=0.8 m,s2=0.4 m,故B正确;由机械能守恒可知,小球从左圆槽滑落过程中,小球的重力势能转化为左圆槽的动能和小球的动能,因此,小球从左圆槽滑落后的机械能小于mgR,即小球不可能滑上右圆槽最高点,即小球不能冲出右圆槽的最高点D,故C错误;小球从滑上右圆槽到滑下右圆槽的过程中,小球和右圆槽的水平动量守恒mv1=m'v4-mv3, ,因为v3
(1)若滑板固定在地面上,小物块不能从C点飞出,则μ应满足什么条件;(2)若解除对滑板的固定,小物块不能从C点飞出,则μ应满足什么条件;(3)若解除对滑板的固定,小物块相对滑板向右运动的过程中,相对地面也有向右的运动,则μ应满足什么条件。
答案 (1)μ>0.5(2)μ>0.25(3)μ<0.375解析 (1)若滑板固定,设小物块刚好能运动到C点时,由机械能守恒可知可解得μ=0.5所以小物块不能从C点飞出,μ应满足的条件为μ>0.5。
(2)若解除对滑板的固定,设小物块运动至C点时,小物块与滑板速度相等为v',由动量守恒和机械能守恒可知mv0=3mv'
(3)设小物块相对滑板向右返回到B点时,小物块、滑板的速度分别为v1、v2。以向左为正方向。由动量守恒和能量守恒可知mv0=mv1+2mv2
11.如图甲所示,在光滑水平地面上固定一光滑的竖直轨道MNP,其中水平轨道MN足够长,NP为半圆形轨道。一个质量为m的物块B与轻弹簧连接,静止在水平轨道MN上;物块A向B运动,t=0时刻与弹簧接触,到t=2t0时与弹簧分离,第一次碰撞结束。A、B的v-t图像如图乙所示。已知在0~t0时间内,物块B运动的距离为0.6v0t0。A、B分离后,B与静止在水平轨道MN上的物块C发生弹性正碰,此后物块C滑上半圆形竖直轨道,物块C的质量为m,且在运动过程中始终未离开轨道MNP。已知物块A、B、C均可视为质点,碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g。求:
(1)物块A最终运动的速度:(2)A、B第一次碰撞和第二次碰撞过程中,物块A的最大加速度大小之比(弹簧的弹性势能表达式为Ep= kΔx2,其中k为弹簧的劲度系数,Δx为弹簧的形变量);(3)第二次碰撞过程中,弹簧压缩量的最大值。
答案 (1) v0 (2)a1∶a2=3∶1 (3)0.4v0t0
解析 (1)由图乙知2t0后vB=2v0B、C发生弹性碰撞,由动量守恒可知m·2v0=mvB+mvC
联立解得vB=0vC=2v0C返回水平轨道时由机械能守恒可知vC=2v0C与B再次发生弹性碰撞m·2v0=mvB'+mvC'
解得vC'=0vB'=2v0A与B第一次碰撞到共速时,由动量守恒mA·3v0=(mA+m)v0
(3)A与B压缩弹簧过程aA=2aB同一时刻A、B的瞬时速度关系为
由位移等于速度对时间的积累得xA=vAt(累积)xB=vBt(累积)在0~t0时间内xA=3v0t0-xA积xB=xB积=0.6v0t0
微练一 动量守恒条件的理解和应用1.(改编)如图所示,在光滑的地面上,人、车、锤一起向右在做匀速直线运动,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.车上的人用锤连续敲打车可以使车停止运动B.人、车、锤组成的系统机械能守恒,系统动量也守恒C.人、车、锤组成的系统机械能不守恒,系统水平方向动量守恒D.人、车、锤组成的系统机械能不守恒,用锤敲打车时,锤对车的作用力的冲量大于车对锤的作用力的冲量
解析 在光滑的地面上,人、车、锤一起向右在做匀速直线运动,虽然车上的人用锤连续敲打车,但该系统水平方向所受合外力始终为零,即该系统水平方向动量守恒,则可知动量不为零,因此连续敲打车不能使车停止运动,故A错误;人在敲打车的过程中消耗了体内所存储的化学能,即化学能转化为机械能,因此,人、车、锤组成的系统机械能不守恒,故B错误;车上的人用锤连续敲打车的过程中,锤在下降过程中合外力不为零,因此该系统动量不守恒,但该系统水平方向所受合外力为零,因此该系统水平方向动量守恒,故C正确;用锤敲打车时锤对车的作用力和车对锤的作用力大小相等、方向相反,因此可知,锤对车的作用力的冲量等于车对锤的作用力的冲量,故D错误。
2.如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上有一物体,用一细线将物体系于小车的A端,物体与小车A端之间有一压缩的弹簧,某时刻线断了,物体沿小车滑动到B端粘在B端的油泥上。则下述说法错误的是( )
A.若物体滑动过程中不受摩擦力,则全过程系统机械能守恒B.若物体滑动过程中受摩擦力,则全过程系统动量守恒C.小车的最终速度与断线前相同D.全过程系统的机械能不守恒
解析 根据题意可知,物体与油泥粘合的过程,发生非弹性碰撞,系统机械能有损失,全过程系统机械能不守恒,故A错误,D正确;根据题意,取小车、物体和弹簧为一个系统,则系统水平方向不受外力(若物体滑动过程中受摩擦力,为系统的内力),全过程系统动量守恒,故B正确;取系统的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可知,物体沿小车滑动到B端粘在B端的油泥上后,系统共同的速度与初速度是相同的,故C正确。
微练二 碰撞问题3.(2023浙江兰溪一中期末)质量为m、速度为v的A球跟质量为3m、静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此碰撞后B球的速度可能值为( )
4.某次冰壶运动训练中,甲壶与静止的乙壶发生正碰。已知冰面粗糙程度处处相同,不计空气阻力,两壶完全相同且均可视为质点,碰撞时间极短可不计,碰撞前、后两壶运动轨迹始终在同一水平直线上。从开始碰撞到两壶都静止过程中,测得乙壶位移是甲壶位移的k倍,则( )A.k<1B.k值越大,两壶碰撞过程中损失的机械能越大C.k值越大,两壶碰撞过程中损失的机械能越小D.碰撞后瞬间,乙壶速度为零
微练三 爆炸、反冲、人船模型5.乌贼在水中的运动方式是十分奇特的,它不用鳍也不用手足,而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动,速度可达15 m/s。逃命时更可以达到40 m/s。如图所示,一只悬浮在水中的乌贼,当外套膜吸满水后,它的总质量为4 kg,遇到危险时,通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出,从而迅速逃窜,喷射出的水的质量为0.8 kg,则喷射出水的速度为( )A.200 m/sB.160 m/sC.75 m/sD.60 m/s
6.(2023浙江湖州模拟)某老师想用卷尺粗略测定码头上自由停泊小船的质量,他进行了如下操作:首先他轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而后轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L。已知他自身的质量为m,不计水的阻力,则小船的质量为( )
解析 设小船的质量为m',人和船组成的系统满足动量守恒,则有mv人=m'v船,则有mv人Δt=m'v船Δt,可得ms人=m's船,又s人+s船=L,s船=d,联立解得小船的质量为 ,故选C。
7.(多选)(2023浙江宁波鄞州中学高三模拟)如图甲所示,光滑的水平地面上静置一光滑斜面,将一小物块(可视为质点)从斜面上距离水平地面高h处由静止释放,小物块滑至斜面底部时相对地面的水平位移为x,改变小物块在斜面上的高度h,得到小物块的水平位移x和高度h的关系图像如图乙所示(图中p、q均为已知量)。已知斜面与小物块的质量之比为2∶1,则关于小物块下滑的过程,下列说法正确的是( )
A.斜面对小物块做负功B.小物块与斜面组成的系统动量守恒
解析 系统机械能守恒,斜面动能增大,则小物块机械能减小,斜面对小物块做负功,A正确;小物块与斜面组成的系统在水平方向动量守恒,B错误;设小物块质量为m,斜面倾角为θ,根据动量守恒mv1=2mv2,说明小物块水平速度
8.一个士兵蹲在皮划艇上,用步枪在Δt时间内沿水平方向发射了N发子弹。若该士兵连同装备和皮划艇的总质量是m',发射每两发子弹之间的时间间隔相等,每发子弹的质量为m,子弹离开枪口的对地速度为v0。射击前皮划艇是静止的,不考虑水的阻力,忽略因射击导致装备质量的减少,则在Δt时间内皮划艇的位移为( )
9.(多选)如图所示,两个半径均为1.2 m的四分之一圆槽静止放在水平地面上,圆槽底端两点A、B所在平面与水平面相切,C、D分别为两圆槽顶端最高点。质量为1 kg的小球(可视为质点)从左圆槽最高点C由静止释放,圆槽质量均为2 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.小球和左圆槽分离时,小球的速度大小为4 m/sB.从释放到小球与左圆槽分离,左圆槽移动的距离为0.4 mC.小球能冲出右圆槽的最高点DD.小球与右圆槽分离后,不能追上左圆槽
解析 在小球从左圆槽滑落的过程中,小球与左圆槽水平方向动量守恒,小球与左圆槽组成的系统机械能守恒,设小球质量为m,左圆槽质量为m',可知 ,联立解得v1=4 m/s,v2=2 m/s,故A正确;小球从左圆槽滑落的过程中,设小球的水平位移为s1,左圆槽的水平位移为s2,由人船模型可知ms1=m's2,s1+s2=R,联立解得s1=0.8 m,s2=0.4 m,故B正确;由机械能守恒可知,小球从左圆槽滑落过程中,小球的重力势能转化为左圆槽的动能和小球的动能,因此,小球从左圆槽滑落后的机械能小于mgR,即小球不可能滑上右圆槽最高点,即小球不能冲出右圆槽的最高点D,故C错误;小球从滑上右圆槽到滑下右圆槽的过程中,小球和右圆槽的水平动量守恒mv1=m'v4-mv3, ,因为v3
(1)若滑板固定在地面上,小物块不能从C点飞出,则μ应满足什么条件;(2)若解除对滑板的固定,小物块不能从C点飞出,则μ应满足什么条件;(3)若解除对滑板的固定,小物块相对滑板向右运动的过程中,相对地面也有向右的运动,则μ应满足什么条件。
答案 (1)μ>0.5(2)μ>0.25(3)μ<0.375解析 (1)若滑板固定,设小物块刚好能运动到C点时,由机械能守恒可知可解得μ=0.5所以小物块不能从C点飞出,μ应满足的条件为μ>0.5。
(2)若解除对滑板的固定,设小物块运动至C点时,小物块与滑板速度相等为v',由动量守恒和机械能守恒可知mv0=3mv'
(3)设小物块相对滑板向右返回到B点时,小物块、滑板的速度分别为v1、v2。以向左为正方向。由动量守恒和能量守恒可知mv0=mv1+2mv2
11.如图甲所示,在光滑水平地面上固定一光滑的竖直轨道MNP,其中水平轨道MN足够长,NP为半圆形轨道。一个质量为m的物块B与轻弹簧连接,静止在水平轨道MN上;物块A向B运动,t=0时刻与弹簧接触,到t=2t0时与弹簧分离,第一次碰撞结束。A、B的v-t图像如图乙所示。已知在0~t0时间内,物块B运动的距离为0.6v0t0。A、B分离后,B与静止在水平轨道MN上的物块C发生弹性正碰,此后物块C滑上半圆形竖直轨道,物块C的质量为m,且在运动过程中始终未离开轨道MNP。已知物块A、B、C均可视为质点,碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g。求:
(1)物块A最终运动的速度:(2)A、B第一次碰撞和第二次碰撞过程中,物块A的最大加速度大小之比(弹簧的弹性势能表达式为Ep= kΔx2,其中k为弹簧的劲度系数,Δx为弹簧的形变量);(3)第二次碰撞过程中,弹簧压缩量的最大值。
答案 (1) v0 (2)a1∶a2=3∶1 (3)0.4v0t0
解析 (1)由图乙知2t0后vB=2v0B、C发生弹性碰撞,由动量守恒可知m·2v0=mvB+mvC
联立解得vB=0vC=2v0C返回水平轨道时由机械能守恒可知vC=2v0C与B再次发生弹性碰撞m·2v0=mvB'+mvC'
解得vC'=0vB'=2v0A与B第一次碰撞到共速时,由动量守恒mA·3v0=(mA+m)v0
(3)A与B压缩弹簧过程aA=2aB同一时刻A、B的瞬时速度关系为
由位移等于速度对时间的积累得xA=vAt(累积)xB=vBt(累积)在0~t0时间内xA=3v0t0-xA积xB=xB积=0.6v0t0
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