2022-2023學(xué)年高中物理 課時(shí)提升作業(yè)三 第一章 碰撞與動(dòng)量守恒 1.3 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 教科版選修3-5 一、選擇題(本大題共5小題,每小題6分,共30分) 1.(多選)關(guān)于動(dòng)量守恒,下列說(shuō)法中正確的有　(　　) A.系統(tǒng)不受外力或者所受外力的合力為零,系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒 B.一枚在空中飛行的導(dǎo)彈,在某點(diǎn)速度沿水平方向,突然炸裂成兩塊,則爆炸前后導(dǎo)彈動(dòng)量近似守恒 C.子彈水平飛行,擊穿一塊原來(lái)靜止在光滑水平面上的木塊,因?yàn)樽訌棿┩改緣K的過(guò)程中受到阻力作用,所以子彈和木塊組成的系統(tǒng)總動(dòng)量不守恒 D.汽車?yán)宪囋谒焦飞蟿蛩偾斑M(jìn),若拖車突然和汽車脫鉤,而汽車的牽引力不變,兩車所受阻力與車重成正比,則在拖車停止運(yùn)動(dòng)之前,汽車和拖車組成的系統(tǒng)總動(dòng)量不守恒 【解析】選A、B。系統(tǒng)不受外力或者所受外力的合力為零,則系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒,故A正確;系統(tǒng)受外力作用,但當(dāng)系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)量近似守恒,如爆炸問(wèn)題,故B正確;子彈水平飛行,擊穿一塊原來(lái)靜止在光滑水平面上的木塊,盡管子彈穿透木塊的過(guò)程中受到阻力作用,但是子彈和木塊組成的系統(tǒng)合力為零,因此總動(dòng)量也是守恒的,故C錯(cuò);汽車?yán)宪囋谒焦飞蟿蛩偾斑M(jìn),說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)受到的合力為零,因?yàn)槊撱^后,汽車的牽引力不變,兩車所受的阻力不變,因此,在拖車停止運(yùn)動(dòng)前,整個(gè)系統(tǒng)受到的合力始終為零,故汽車和拖車組成的系統(tǒng)總動(dòng)量是守恒的,故D錯(cuò)。 2.如圖所示,光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運(yùn)動(dòng)。兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A、B兩球的動(dòng)量均為6kg·m/s,運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動(dòng)量增量為-4kg·m/s。則　(　　) A.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5 B.左方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10 C.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5 D.右方是A球,碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10 【解析】選A。由兩球的動(dòng)量都是6 kg·m/s可知,運(yùn)動(dòng)方向都向右,且能夠相碰撞,說(shuō)明左方是質(zhì)量小速度大的小球,故左方是A球。碰撞后A球的動(dòng)量減少了4kg·m/s,即A球的動(dòng)量為2kg·m/s,由動(dòng)量守恒定律得B球的動(dòng)量為10kg·m/s,故可得其速度比為2∶5,故選項(xiàng)A是正確的。 3.如圖所示,裝有炮彈的火炮總質(zhì)量為m1,炮彈的質(zhì)量為m2,炮彈射出炮口時(shí)對(duì)地的速率為v0,若炮管與水平地面的夾角為θ,則火炮后退的速度大小為(設(shè)水平面光滑)　(　　) A.v0　　　　　　　 B. C. D. 【解析】選C。炮彈和火炮組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,0=m2v0cosθ-(m1-m2)v得v=,故選項(xiàng)C正確。 4.(多選)將物體P置于光滑水平面上的斜面體Q的頂端以一定的初速度沿斜面往下滑,如圖所示。在下滑過(guò)程中,P的速度越來(lái)越小,最后相對(duì)斜面靜止,那么由P和Q組成的系統(tǒng)　(　　) A.動(dòng)量守恒 B.水平方向動(dòng)量守恒 C.最后P和Q以一定的速度共同向左運(yùn)動(dòng) D.最后P和Q以一定的速度共同向右運(yùn)動(dòng) 【解析】選B、C。P、Q兩物體組成的系統(tǒng),水平方向不受外力作用,故系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,B正確;由系統(tǒng)初末狀態(tài)的動(dòng)量表達(dá)式知,系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,A錯(cuò)誤;因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,故最終P、Q相對(duì)靜止一起向左運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤。 5.(多選)如圖所示,質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上,現(xiàn)有一質(zhì)量為m的小滑塊以一定的速度v0從木板的左端開(kāi)始向木板的右端滑行,滑塊和木板的水平速度大小隨時(shí)間變化的情況如圖所示,根據(jù)圖像可知　(　　) A.t1時(shí)間內(nèi)滑塊始終與木板存在相對(duì)運(yùn)動(dòng) B.滑塊未能滑出木板 C.滑塊的質(zhì)量m大于木板的質(zhì)量M D.在t1時(shí)刻滑塊從木板上滑出 【解析】選A、C、D。由速度圖像可知,t1時(shí)間內(nèi)木板與滑塊的速度并不相同,即存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),A對(duì);由于t1時(shí)間后滑塊與木板均做勻速運(yùn)動(dòng),且速度不同,故在t1時(shí)刻滑塊從木板上滑出,D對(duì),B錯(cuò);滑塊在木板上滑動(dòng)時(shí),滑塊的加速度為am,木板的加速度為aM,且am<aM,而木板與滑塊受到的合外力均為木板與滑塊之間的摩擦力f,即f=mam=MaM,故m>M,C對(duì)。 二、非選擇題(本大題共2小題,共20分) 6.(10分)某學(xué)習(xí)小組在探究反沖運(yùn)動(dòng)時(shí),將質(zhì)量為m1的一個(gè)小液化氣瓶固定在質(zhì)量為m2的小玩具船上,利用液化氣瓶向外噴射氣體作為船的動(dòng)力。現(xiàn)在整個(gè)裝置靜止放在平靜的水面上,已知打開(kāi)瓶后向外噴射氣體的對(duì)地速度為v1,如果在Δt的時(shí)間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為Δm,忽略水的阻力,則噴射出質(zhì)量為Δm的氣體后,小船的速度是多少? 【解析】由動(dòng)量守恒定律得: (m1+m2-Δm)v船-Δmv1=0 得:v船= 答案: 7.(10分)兩個(gè)質(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上。A和B的傾斜面都是光滑曲面,曲面下端與水平面相切,如圖所示。一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上,距水平面的高度為h。物塊從靜止開(kāi)始滑下,然后又滑上劈B。求物塊在劈B上能夠達(dá)到的最大高度。 【解析】設(shè)物塊到達(dá)劈A的底端時(shí),物塊和A的速度大小分別為v和v1,由機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒得 mgh=mv2+M1　① M1v1=mv?、? 設(shè)物塊在劈B上達(dá)到的最大高度為h′,此時(shí)物塊和B的共同速度大小為v1′, 由機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒得 mgh′+(M2+m)v1′2=mv2　③ mv=(M2+m)v1′?、? 聯(lián)立①②③④式得 h′=h 答案:h 【總結(jié)提升】動(dòng)量與能量綜合問(wèn)題的求解技巧 發(fā)生相互作用的物體間除了物體的動(dòng)量發(fā)生變化外,同時(shí)也常常伴隨著能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,這類問(wèn)題綜合性強(qiáng),靈活性大,歷來(lái)是高考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。處理這類問(wèn)題,關(guān)鍵是區(qū)分物體相互作用的情況,分清物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,尋找各相鄰運(yùn)動(dòng)過(guò)程的聯(lián)系,弄清各物理過(guò)程所遵循的規(guī)律。 　動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律,是自然界最普遍的規(guī)律,它們研究的是物體系統(tǒng),在力學(xué)中解題時(shí)必須注意動(dòng)量守恒的條件及機(jī)械能守恒的條件。在應(yīng)用這兩個(gè)規(guī)律時(shí),當(dāng)確定了研究的對(duì)象及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的過(guò)程后,可根據(jù)問(wèn)題的已知條件和要求解的未知量,選擇研究的兩個(gè)狀態(tài)列方程求解。 對(duì)于彈性碰撞的物體,其作用過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒,動(dòng)量守恒;對(duì)于非彈性碰撞來(lái)說(shuō),系統(tǒng)的動(dòng)量守恒但機(jī)械能不守恒,系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于轉(zhuǎn)化的內(nèi)能或彈性勢(shì)能;反沖作用情況下,系統(tǒng)的總動(dòng)能一般會(huì)增加。