同步人教高中物理选修35素养突破练习：第十六章 第3节 动量守恒定律 含解析

[随堂检测]

1．两个小球在光滑水平地面上相向运动，碰撞后两球变为静止，则碰撞前两球() A．速率一定相等

B．质量一定相等

C．动量一定相等

D．动量大小一定相等

解析：选D．两球在光滑的水平面上相向运动，系统所受合外力为零，系统动量守恒，两球发生正碰后，两球均静止，碰撞后系统总动量为零，由动量守恒定律可知，碰撞前系统总动量为零，两球碰撞前动量等大反向，两球的质量、速率不一定相等，故D正确，A、B、C 错误.

2.如图所示，甲、乙两人各站在静止小车的左、右两端，当他俩同时相向行走时，发现小车向右运动．下列说法不正确的是(车与地面之间无摩擦)()

A．乙的速度必定大于甲的速度

B．乙对小车的冲量必定大于甲对小车的冲量

C．乙的动量必定大于甲的动量

D．甲、乙动量总和必定不为零

解析：选A．甲、乙两人及小车组成的系统不受外力，系统动量守恒，根据动量守恒定律得：m甲v甲＋m乙v乙＋m车v车＝0；小车向右运动，则说明甲与乙两人的总动量向左，说明乙的动量大于甲的动量，即两人的总动量不为零，但是由于不知两人的质量关系，故无法确定两人的速度大小关系，故A不正确，C、D正确；因小车的动量向右，说明小车受到的总冲量向右，而乙对小车的冲量向右，甲对小车的冲量向左，故乙对小车的冲量一定大于甲对小车的冲量；故B正确；本题选不正确的，故选A．

3．(多选)如图所示，木块A静置于光滑的水平面上，其曲面部分MN光滑，水平部分NP 粗糙．现有一物体B自M点由静止下滑，设NP足够长，则以下叙述正确的是()

A．A、B最终以同一不为零的速度运动

B ．A 、B 最终速度均为零

C ．A 物体先做加速运动，后做减速运动

D ．A 物体先做加速运动，后做匀速运动

解析：选BC ．对于木块A 和物体B 组成的系统，由于在水平方向不受外力，故系统在水平方向动量守恒．因系统初动量为零，A 、B 在任一时刻的水平方向动量之和也为零，又因NP 足够长，B 最终与A 速度相同，此速度为零，选项B 正确；A 物体由静止到运动、最终速度又为零，选项C 正确．

4．光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为m A ＝3m 、m B ＝m C ＝m ，开始时B 、C 均静止，A 以初速度v 0向右运动，A 与B 碰撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变．求B 与C 碰撞前B 的速度大小．

解析：法一：把A 、B 、C 看成一个系统，整个过程中由动量守恒定律得

m A v 0＝(m A ＋m B ＋m C )v

B 、

C 碰撞过程中由动量守恒定律

m B v B ＝(m B ＋m C )v

联立解得v B ＝65

v 0. 法二：设A 与B 碰撞后，A 的速度为v A ，B 与C 碰撞前B 的速度为v B ，B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ，由动量守恒定律得

对A 、B 木块：m A v 0＝m A v A ＋m B v B

① 对B 、C 木块：m B v B ＝(m B ＋m C )v ②

由题意A 与B 间的距离保持不变可知v A ＝v ③

联立①②③式，代入数据得v B ＝65

v 0. 答案：65

v 0 5．结冰的湖面上有甲、乙两个小孩分别乘冰车在一条直线上相向滑行，速度大小均为v 1＝2 m/s ，甲与车、乙与车的质量和均为M ＝50 kg.为了使两车不会相碰，甲将冰面上一质量为5 kg 的静止冰块以v 2＝6 m/s(相对于冰面)的速率传给乙，乙接到冰块后又立即以同样的速率将冰块传给甲，如此反复，在甲、乙之间至少传递几次，才能保证两车不相碰？(设开始时两车

间距足够远)

解析：设甲、乙各接传冰块为n 1、n 2次，甲车的初始运动方向为正方向，末态甲、乙的速度分别为v 甲、v 乙，冰块质量为m ，甲或乙每次与冰块相互作用，冰块的动量改变量大小均为2m v 2(其中甲第一次传冰块，冰块的动量改变量大小为m v 2)，且方向与甲或乙相互作用前的动量方向相同．运用动量守恒定律对甲、冰块系统：

M v 1＝m v 2＋(n 1－1)·2m v 2＋M v 甲 ①

对乙、冰块系统：－M v 1＝－n 2·2m v 2＋M v 乙 ②

又临界条件为v 乙≥v 甲

③

由①②两式得

v 乙－v 甲＝（n 1＋n 2）·2m v 2－m v 2－2M v 1M

又由③式得

n 1＋n 2≥m v 2＋2M v 12m v 2 ④ 将M 、m 、v 1、v 2的数值代入④式得n 1＋n 2≥236

故最少传递次数为n 1＋n 2＝4次．

答案：4次

[课时作业]

一、单项选择题

1．(2018·秦皇岛高二检测)如图所示，在光滑水平面上，用等大异向的F 1、F 2分别同时作用于A 、B 两个静止的物体上，已知m A ＜m B ，经过相同的时间后同时撤去两力，以后两物体相碰并粘为一体，则粘合体最终将( )

A ．静止

B ．向右运动

C ．向左运动

D ．无法确定

答案：A

2．在高速公路上发生了一起交通事故，一辆质量为1 500 kg 向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3 000 kg 向北行驶的卡车，撞后两车连在一起，并向南滑行一小段距离后静止．根据测速仪的测定，长途客车撞前以20 m/s 的速度匀速行驶，由此可判断卡车撞前的行驶速度( )

A．小于10 m/s

B．大于10 m/s，小于20 m/s

C．大于20 m/s，小于30 m/s

D．大于30 m/s，小于40 m/s

解析：选A．两车碰撞过程中尽管受到地面的摩擦力作用，但远小于相互作用的内力(碰撞力)，所以动量守恒．

依题意，碰撞后两车以共同速度向南滑行，即碰撞后系统的总动量方向向南．设长途客车和卡车的质量分别为m1、m2，撞前的速度大小分别为v1、v2，撞后共同速度为v，选定向南为正方向，根据动量守恒定律有m1v1－m2v2＝(m1＋m2)v，又v>0，则m1v1－m2v2>0，代入数据解得v2

m2

v1＝10 m/s.

3．一个质量为2 kg的装砂小车，沿光滑水平轨道运动，速度为3 m/s，一个质量为1 kg 的球从0.2 m高处自由落下，恰落入小车的砂中，此后小车的速度为() A．3 m/s B．2 m/s

C．2.7 m/s D．0

解析：选B．车、砂、球组成的系统水平方向动量守恒，M v＝(M＋m)v′，故v′＝M v

M＋m

＝

2×3

2＋1

m/s＝2 m/s.

4．甲、乙两个溜冰者质量分别为48 kg和50 kg，甲手里拿着质量为2 kg的球，两人均以2 m/s的速率，在光滑的冰面上沿同一直线相向滑行，甲将球传给乙，乙再将球传给甲，这样抛接几次后，球又回到甲的手里，乙的速度为零，则甲的速度的大小为() A．0 B．2 m/s

C．4 m/s D．无法确定

解析：选A．以甲、乙及球组成的系统为研究对象，以甲原来的滑行方向为正方向，有(m 甲

＋m球)v甲＋m乙v乙＝(m甲＋m球)v甲′得

v甲′＝（m甲＋m球）v甲＋m乙v乙

m甲＋m球

＝

（48＋2）×2＋50×（－2）

48＋2

m/s＝0，A正确．

5．两个小木块B、C中间夹着一根轻弹簧，将弹簧压缩后用细线将两个木块绑在一起，使它们一起在光滑水平面上沿直线运动，这时它们的运动图线如图中a线段所示，在t＝4 s 末，细线突然断了，B、C都和弹簧分离后，运动图线分别如图中b、c线段所示．从图中的信息可知()