2020版高中物理 16.2 动量和动量定理知能巩固提升 新人教版选修3-5

2020版高中物理 16.2 动量和动量定理知能巩固提升 新人教版选修3-5

‎2020版高中物理 16.3 动量守恒定律分层达标训练 新人教版选修3-5 ‎ ‎【课堂训练】‎ ‎1.如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为系统，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )‎ A.动量守恒、机械能守恒 B.动量不守恒、机械能不守恒 C.动量守恒、机械能不守恒 D.动量不守恒、机械能守恒 ‎2.如图所示，一质量M＝‎3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一质量m＝‎1.0 kg的小物块A。现以地面为参考系，给A和B以大小均为‎4.0 m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A并没有滑离B板，站在地面上的观察者看到在一段时间内物块A正在做加速运动，则在这段时间内的某时刻木板B相对地面的速度大小可能是( )‎ A.‎3.0‎ m‎/s B.‎2.8 m/s C.‎2.4 m/s D.‎1.8 m/s ‎【课后巩固】‎ ‎1.如图所示，放在光滑水平面上的A、B两小物体中间有一被压缩的轻质弹簧，用两手分别控制两小物体处于静止状态，如图所示。下面说法正确的是( )‎ A.两手同时放开后，两物体的总动量为零 B.先放开右手，后放开左手，两物体的总动量向右 C.先放开左手，后放开右手，两物体的总动量向右 D.两手同时放开，两物体的总动量守恒；当两手不同时放开，在放开一只手到放开另一只手的过程中两物体总动量不守恒 ‎2.一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后艇的速度为v′，若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是( )‎ A.Mv0＝(M－m)v′＋mv B.Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v0)‎ C.Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v′)‎ D.Mv0＝Mv′＋mv ‎3.如图所示，在光滑的水平地面上有一辆平板车，车的两端分别站着人A和B，A的质量为mA，B的质量为mB，mA>mB。最初人和车都处于静止状态。现在，两人同时由静止开始相向而行，A和B对地面的速度大小相等，则车( )‎ A.静止不动 B.左右往返运动 C.向右运动 D.向左运动 ‎4.质量M＝‎100 kg的小船静止在水面上，船首站着质量m甲＝‎40 kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙＝‎60 kg的游泳者乙，船首指向左方。若甲、乙两游泳者同时在同一水平线上甲朝左、乙朝右以‎3 m/s的速率跃入水中，则( )‎ A.小船向左运动，速率为‎1 m/s B.小船向左运动，速率为‎0.6 m/s C.小船向右运动，速率大于‎1 m/s D.小船仍静止 ‎5.如图所示，质量为M的车厢静止在光滑的水平面上，车厢内有一质量为m的滑块，以初速度v0‎ 在车厢地板上向右运动，与车厢两壁发生若干次碰撞，最后静止在车厢中，则车厢最终的速度是( )‎ A. 0 B.v0，方向水平向右 C.方向一定水平向右 D.方向可能是水平向左 ‎6.一辆装有砂子的小车，总质量M=‎10 kg，以速度v0=‎2 m/s沿光滑水平直轨道运动。有一质量m=‎2 kg的铁球以速度v=‎7 m/s投入小车内的砂子中，求下列各种情况下，铁球投入后小车的速度。‎ ‎(1)铁球迎面水平投入；‎ ‎(2)铁球从后面沿车行驶方向投入；‎ ‎(3)铁球由小车上方竖直向下投入。‎ 答案解析 ‎【课堂训练】‎ ‎1.【解题指南】明确动量守恒定律和机械能守恒定律的区别是解题的关键：‎ ‎(1)守恒条件不同：动量守恒定律的守恒条件是系统不受外力或所受外力的合力为零；机械能守恒定律的守恒条件是系统仅有重力或(弹簧)弹力做功。可见前者指力，后者指功，两者根本不同。‎ ‎(2)守恒时对内力的要求不同：动量守恒定律中，对内力无要求，包括内力是摩擦力，也不影响其动量守恒。机械能守恒定律中，只有重力或弹力做功，机械能守恒。滑动摩擦力做功时，常会使机械能转化为内能，造成机械能损失，因此谈不上机械能守恒。‎ ‎(3)动量守恒一定是系统内两个或两个以上的物体之间动量变化时，系统总动量不变，而机械能守恒着重于一个物体的动能与重力势能两种形式的能总和不变，当然也包含物体间相互作用时机械能总和不变的情况。‎ ‎【解析】‎ 选B。若以子弹、木块和弹簧合在一起作为系统，从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短时，弹簧固定端墙壁对弹簧有外力作用，因此动量不守恒。而在子弹射入木块时，存在摩擦作用，有一部分能量将转化为内能，机械能也不守恒。实际上，在子弹射入木块这一瞬间过程，取子弹与木块为系统则可认为动量守恒(此瞬间弹簧尚未发生形变)。子弹射入木块后木块压缩弹簧的过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒，但动量不守恒。综上所述，应选B。‎ ‎2.【解析】选C。以地面为参考系，初始阶段，A受水平向右的摩擦力，向左做减速运动，B受水平向左的摩擦力，向右做减速运动，A的速度先减为零。设此时B的速度为vB′，由动量守恒定律得Mv0－mv0＝MvB′，vB′＝‎2.7 m/s。此后A向右加速，B继续向右减速，最后二者达到共速v，由动量守恒定律得Mv0－mv0＝(M＋m)v，v＝‎2.0 m/s，所以B相对地面的速度应大于‎2.0 m/s而小于‎2.7 m/s，故选项C正确。‎ ‎【课后巩固】‎ ‎1.【解析】选A、B、D。根据动量守恒定律的适用条件，两手同时放开后，两物体组成的系统水平方向不受外力作用，因此总动量守恒，A正确；当两手不是同时放开时，系统动量不守恒，若先放开右手，则左手对系统有向右的冲量，从而两物体的总动量向右，若先放开左手，则两物体的总动量向左。正确选项为A、B、D。‎ ‎2.【解析】选A。以炮艇及炮艇上的炮弹为研究对象，动量守恒，其中的速度均为对地速度，故A正确。‎ ‎3.【解析】选D。系统动量守恒，A的动量大于B的动量，只有车与B的运动方向相同才能使整个系统动量守恒，故D正确。‎ ‎4.【解析】选B。选向左为正方向，由动量守恒定律得m甲v－m乙v＋Mv′＝0‎ 船的速度为:‎ 船的速度方向沿正方向——向左。故选项B正确。‎ ‎5.【解析】选C。对m和M组成的系统，水平方向所受的合外力为零，动量守恒，由mv0＝(M＋m)v可得，车厢最终的速度为方向一定水平向右，所以C项正确。‎ ‎6.【解析】选装有砂子的小车和铁球组成的系统为研究对象，在铁球进入小车的过程中，水平方向不受外力作用，水平方向动量守恒，规定小车运动方向(v0‎ 的方向)为正方向。‎ ‎(1)设铁球迎面水平投入后，铁球与小车的共同速度为v1，根据动量守恒定律有Mv0-mv=(m+M)v1,。‎ ‎(2)设铁球从后面沿车行驶方向投入后，铁球与小车的共同速度为v2,根据动量守恒定律有Mv0+mv=(m+M)v2,。‎ ‎(3)设铁球竖直向下投入小车后，铁球与小车的共同速度为v3，根据动量守恒定律有Mv0+0=(m+M)v3,解得：‎ 答案：(1)‎0.5 m/s (2)‎2.83 m/s (3)‎1.67 m/s ‎【总结提升】应用动量守恒定律的解题步骤 ‎(1)明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体)和研究的过程；‎ ‎(2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)；‎ ‎(3)规定正方向，确定初、末状态动量；‎ ‎(4)由动量守恒定律列出方程；‎ ‎(5)代入数据，求出结果,必要时讨论说明。 ‎