2021年高考物理一轮复习考点18动量守恒定律及其一般应用课件

动量守恒定律及其一般应用考点18第1步狂刷小题·夯基础1．下列情况中系统动量守恒的是()①小车停在光滑水平面上，人在车上走动时，对人与车组成的系统②子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，对子弹与木块组成的系统③子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统④气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时，绳子突然断开后的一小段时间内，对气球与重物组成的系统A．只有①B．①和②C．①和③D．①和③④答案解析小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，对人与车组成的系统，受到的合外力为零，系统动量守恒，故①正确；子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中，对子弹与木块组成的系统，系统所受外力之和为零，系统动量守恒，故②正确；子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统，受到墙角的作用力，系统所受外力之和不为零，系统动量不守恒，故③错误；气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时，绳子突然断开后的一小段时间内，对气球与重物组成的系统，所受的合外力不为零，系统动量不守恒，故④错误。综上可知，B正确。解析题组一基础小题2．一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v＝2m/s，爆炸成为甲、乙两块弹片水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1。不计质量损失，取重力加速度g＝10m/s2，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是()答案解析弹片做平抛运动的时间t＝2hg＝1s，爆炸过程两块弹片组成的系统水平方向动量守恒，设弹丸质量为m，则mv＝34mv甲＋14mv乙，又v甲＝x甲t，v乙＝x乙t，t＝1s，则有34x甲＋14x乙＝2m，将各选项中数据代入计算得B正确。解析3．一质量为M的航天器，正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为()A.v2－v1v1MB.v2v2＋v1MC.v2－v0v2＋v1MD.v2－v0v2－v1M解析规定航天器的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得：Mv0＝(M－m)v2－mv1，解得：m＝v2－v0v2＋v1M，故C正确。答案解析4．如图所示，小船的两端站着甲、乙两人，初始小船静止于湖面上。现甲和乙相向而行，从船的一端走到另一端，最后静止于船上，不计水的阻力，下列说法正确的是()A．若甲先行，乙后行，小船最终向左运动B．若甲先行，乙后行，小船最终向右运动C．无论谁先行，小船最终都向右运动D．无论谁先行，小船最终都静止解析以甲、乙和船组成的系统为研究对象，由系统动量守恒知，初始系统总动量为0，所以无论谁先行，最终系统总动量为0，小船最终都静止。故A、B、C错误，D正确。答案解析5．如图，质量为M的小车A停放在光滑的水平面上，小车上表面粗糙。质量为m的滑块B以初速度v0滑到小车A上，车足够长，滑块不会从车上滑落，则小车的最终速度大小为()A．零B.mv0MC.mv0M＋mD.mv0M－m解析B在A上滑动的过程中，A、B组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，解得：v＝mv0M＋m，故选C。答案解析6．A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线运动，B球在前，A球在后，mA＝1kg，mB＝2kg。经过一段时间，A、B发生正碰，碰撞时间极短，碰撞前、后两球的位移—时间图象如图所示，根据以上信息可知碰撞类型属于()A．弹性碰撞B．非弹性碰撞C．完全非弹性碰撞D．条件不足，无法判断答案解析由题图可知，A球碰前速度为vA＝6m/s，碰后速度为vA′＝2m/s；B球碰前速度为vB＝3m/s，碰后速度为vB′＝5m/s。根据题给条件可知，系统碰撞过程动量守恒，系统碰前的总动能为27J，碰后的总动能也为27J，所以属于弹性碰撞，则A正确。解析7．已知质量相同的两个物体发生弹性正碰时速度交换。如图为“牛顿摆”，由五个相同的钢球紧挨着悬挂在同一水平线上。当拉起最左侧的球1并释放，由于相邻球间的碰撞，导致最右侧的球5被弹出，碰撞时动能不损失。则()A．相邻球间碰撞属于非弹性碰撞B．球5被弹起时，球4速度不为零C．球5被弹起时，球1速度等于零D．5个钢球组成的系统在整个运动过程中动量守恒答案解析因为碰撞时动能不损失，则各个小球之间的碰撞均为弹性碰撞，A错误；因为两球碰撞时交换速度，则球5被弹起时，球4速度为零，B错误；球1落下后与球2碰撞，1、2两球交换速度，之后以此类推，当球5被弹起时，球1、2、3、4的速度都等于零，C正确；5个钢球组成的系统在水平方向碰撞过程中动量守恒，而在球1和球5摆动的过程中动量不守恒，D错误。解析8．在光滑的水平面上有静止的物体A和B。物体A的质量是B的2倍，两物体与中间用细绳束缚的处于压缩状态的轻质弹簧相连。当把细绳剪断，弹簧在恢复原长的过程中()A．A的速率是B的2倍B．A的动量大小大于B的动量大小C．A受到的力大于B受到的力D．A、B组成的系统的总动量为零答案解析弹簧在恢复原长的过程中，两物体与弹簧组成的系统动量守恒，规定向左为正方向，故：mAvA＋mB(－vB)＝0，由于物体A的质量是B的2倍，故A的速率是B的12倍，A的动量大小等于B的动量大小，故A、B错误，D正确；根据牛顿第三定律，可知A受到的力等于B受到的力，故C错误。解析9．(多选)甲、乙两人在光滑冰面上相向运动，相遇时两人掌心相碰互推对方，分开后两人的运动方向相同。下列说法正确的是()A．若m甲m乙，则甲对乙的冲量一定大于乙对甲的冲量B．无论甲、乙质量关系如何，甲、乙两人的动量变化量大小一定相等C．若甲的运动方向没变，则相互作用前甲的速率一定大于乙的速率D．若甲的运动方向没变，则相互作用前甲的动量一定大于乙的动量答案解析甲对乙的力与乙对甲的力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，作用时间相等，则甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等，方向相反，故A错误；以两人组成的系统为研究对象，系统所受的合外力为零，动量守恒，由动量守恒定律知甲、乙两人的动量变化量大小一定相等，故B正确；若甲的运动方向没变，说明相互作用后，两人的运动方向与相互作用前甲的运动方向相同，取相互作用前甲的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：p甲－p乙＝p甲′＋p乙′0，则有p甲p乙，所以相互作用前甲的动量一定大于乙的动量，由于两人的质量关系未知，所以不能确定两人相互作用前速率的大小关系，故C错误，D正确。解析10．质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线同一方向运动，A球的动量pA＝9kg·m/s，B球的动量pB＝3kg·m/s。当A追上B时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能值是()A．pA′＝6kg·m/s，pB′＝6kg·m/sB．pA′＝8kg·m/s，pB′＝4kg·m/sC．pA′＝－2kg·m/s，pB′＝14kg·m/sD．pA′＝－4kg·m/s，pB′＝17kg·m/s答案解析两球碰撞过程动量守恒，碰前系统动量之和为p总＝pA＋pB＝12kg·m/s，故碰后系统动量之和p总′＝pA′＋pB′＝12kg·m/s，故D错误；设两球质量均为m，则对B项有vB′＝4m，vA′＝8m，即vA′vB′，不符合运动的合理性，B错误；对C项，碰后系统的总动能为E′＝pA′22m＋pB′22m＝100m，碰前系统的总动能为E＝p2A2m＋p2B2m＝45m，即E′E，不符合碰撞过程中总动能不增加的原则，故C错误；对A项，系统动量守恒，碰后系统的机械能为E′＝36mE，A正确。解析11．如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切，小滑块B静止在圆弧轨道的最低点。现将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放。已知圆弧轨道半径R＝1.8m，小滑块的质量关系是mB＝2mA，重力加速度g＝10m/s2。则碰后小滑块B的速度大小不可能是()A．5m/sB．4m/sC．3m/sD．2m/s答案解析滑块A下滑过程，由机械能守恒定律得mAgR＝12mAv20，解得v0＝6m/s。若两个滑块发生的是弹性碰撞，取向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得：mAv0＝mAvA＋mBvB，12mAv20＝12mAv2A＋12mBv2B，解得vB＝4m/s。若两个滑块发生的是完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得：mAv0＝(mA＋mB)vB′，解得vB′＝2m/s，所以碰后小滑块B的速度大小范围为2m/s≤v≤4m/s，不可能为5m/s。故选A。解析题组二高考小题12．(2017·全国卷Ⅰ)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()A．30kg·m/sB．5.7×102kg·m/sC．6.0×102kg·m/sD．6.3×102kg·m/s解析由于喷气时间短，且不计重力和空气阻力，则火箭和燃气组成的系统动量守恒。燃气的动量p1＝mv＝0.05×600kg·m/s＝30kg·m/s，则火箭的动量p2＝p1＝30kg·m/s，选项A正确。答案解析13．(2019·江苏高考)质量为M的小孩站在质量为m的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽略滑板与地面间的摩擦。小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v，此时滑板的速度大小为()A.mMvB.MmvC.mm＋MvD.Mm＋Mv解析由题意知，小孩跃离滑板时小孩和滑板组成的系统动量守恒，则Mv＋mv′＝0，得v′＝－Mvm，即滑板的速度大小为Mvm，B正确。答案解析14.(2015·福建高考)如图，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()A．A和B都向左运动B．A和B都向右运动C．A静止，B向右运动D．A向左运动，B向右运动解析选向右的方向为正方向，根据动量守恒定律得：2mv0－2mv0＝mvA＋2mvB＝0，选项A、B、C都不满足此式，只有选项D满足此式，所以D项正确。答案解析题组三模拟小题15．(2019·北京海淀一模)如图所示，站在车上的人，用锤子连续敲打小车。初始时，人、车、锤都静止。假设水平地面光滑，关于这一物理过程，下列说法正确的是()A．连续敲打可使小车持续向右运动B．人、车和锤组成的系统机械能守恒C．当锤子的速度方向竖直向下时，人和车水平方向的总动量为零D．人、车和锤组成的系统动量守恒答案解析把人、锤子和车看成一个系统，系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，用锤子连续敲打车的左端，根据水平方向动量守恒可知，系统的总动量为零，锤子向左运动时，平板车向右运动，锤子向右运动时，平板车向左运动，所以车向左右做往复运动，不会持续地向右运动，故A错误，C正确；由于人消耗体能，体内储存的化学能转化为系统的机械能，因此系统机械能不守恒，故B错误；在锤子的连续敲打下，系统竖直方向的合力不等于零，该方向系统的动量不守恒，所以系统的动量不守恒，故D错误。解析16．(2019·山西二模)(多选)如图所示，用两根长度均为L的细绳，分别把a、b两小球悬于同一高度，静止时两小球恰好相接触，a、b两小球大小相同、质量相等。现把a小球拉到与悬点等高的位置，细绳刚好被拉直，然后由静止释放，当a小球摆动到最低位置时与b小球发生对心碰撞，b小球可能上升的高度为()A．0.1LB．0.5LC．LD．1.5L答案解析a球运动到最低点时速度v1＝2gL，若a、b两球发生弹性碰撞，由于两球质量相等，碰撞瞬间两球交换速度，即b球获得的速度v2＝2gL，根据机械能守恒定律可判断b球上升的高度为L；若a、b两球发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有：m2gL＝2mv2′，由机械能守恒定律有：12·2mv2′2＝2mgh，计算可得其上升的高度为L4，故b球上升的高度应满足L4≤h≤L，故B、C正确，A、D错误。解析17.(2019·辽宁大连重点协作体联考)(多选)如图所示，质量为m的A球以速度v0在光滑水平面上运动，与原来静止的质量为4m的B球碰撞，碰撞后A