2020版高考物理新优选大一轮人教通用版考点规范练:20 碰撞 反冲 动量守恒定律的应用 Word版含解析.pdf
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1、考点规范练考点规范练 20 碰撞碰撞 反冲反冲 动量守恒定律的 应用 动量守恒定律的 应用 考点规范练第考点规范练第 38 页页 一、单项选择题 1. 如图所示,小车静止在光滑水平面上,AB 是小车内半圆弧轨道的水平直径,现将一小球从距 A 点正上 方 h高处由静止释放,小球由 A 点沿切线方向经半圆轨道后从 B 点冲出,在空中能上升的最大高度为 0.8h,不计空气阻力。下列说法正确的是( ) A.在相互作用过程中,小球和小车组成的系统动量守恒 B.小球离开小车后做竖直上抛运动 C.小球离开小车后做斜上抛运动 D.小球第二次冲出轨道后在空中能上升的最大高度为 0.6h 答案 B 解析小球与小车
2、组成的系统在水平方向所受合外力为零,水平方向系统动量守恒,但系统整体受合外 力不为零,系统动量不守恒,故 A 错误;小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,小球由 B 点离开 小车时系统水平方向动量为零,小球与小车水平方向速度为零,小球离开小车后做竖直上抛运动,故 B 正确、C错误;小球第一次在车中运动过程中,摩擦力做负功,由动能定理得 mg(h-0.8h)-Wf=0,Wf为小 球克服摩擦力做的功,解得 Wf=0.2mgh,由于小球第二次在车中运动时,对应位置速度变小,因此小车给 小球的弹力变小,摩擦力变小,摩擦力做功小于 0.2mgh0,因此小球再次离开小车时,能上升的高度大于 0.6h,故
3、 D错误。 2. 滑雪运动是人们酷爱的户外体育活动,现有质量为 m 的人站立于雪橇上,如图所示。人与雪橇的总质 量为 m0,人与雪橇以速度 v1在水平面上由北向南运动(雪橇所受阻力不计)。当人相对于雪橇以速度 v2竖直跳起时,雪橇向南的速度大小为( ) A.B. 01 - 02 0 - 01 0 - C.D.v1 01+ 02 0 - 答案 D 解析根据动量守恒条件可知,人与雪橇组成的系统在水平方向动量守恒,人跳起后水平方向速度不变, 雪橇的速度仍为 v1,D 正确。 3. 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,两物体中间用细绳束缚的处于 压缩状态的轻质弹
4、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的动量大于 B的动量 C.A的受力大于 B的受力 D.A、B组成的系统的总动量为零 答案 D 解析弹簧在恢复原长的过程中,两滑块系统动量守恒,规定向左为正方向,有 m1v1+m2(-v2)=0,由于物体 A 的质量是 B 的 2倍,故 A的速率是 B的 ,A 的动量等于 B 的动量,故 A、B 错误,D 正确;根据牛顿第 1 2 三定律,A 受的力等于 B 受的力,故 C 错误。 4.质量相同的两方形木块 A、B 紧靠在一起放在光滑水平面上,一子弹先后水平穿透两木块后射出,若 木块对子弹的阻力恒定不变,
5、且子弹射穿两木块的时间相同,则子弹射穿木块时 A、B 木块的速度之 比为( ) A.11B.12C.13D.14 答案 C 解析水平面光滑,子弹射穿木块过程中,子弹受到的合外力为子弹的冲击力,设子弹的作用力为 Ff,对 AB 由动量定理得 Fft=(m+m)vA,对 B 由动量定理得 Fft=mvB-mvA,解得 vAvB=13,故 C 项正确。 5.(2018安徽池州期末)在发射地球卫星时需要运载火箭多次点火,以提高最终的发射速度。某次地 球近地卫星发射的过程中,火箭喷气发动机每次喷出质量为 m=800 g 的气体,气体离开发动机时的对 地速度 v=1 000 m/s,假设火箭(含燃料在内)
6、的总质量为 M=600 kg,发动机每秒喷气 20 次,忽略地球引 力的影响,则( ) A.火箭第三次气体喷出后速度的大小约为 4 m/s B.地球卫星要能成功发射,速度大小至少达到 11.2 km/s C.要使火箭能成功发射至少要喷气 500 次 D.要使火箭能成功发射至少要持续喷气 17 s 答案 A 解析喷出三次气体后火箭的速度为 v3,以火箭和喷出的三次气体为研究对象,以竖直向上为正方向,由 动量守恒定律得(M-3m)v3-3mv=0,解得 v34 m/s,故 A 正确;要能成功发射,喷气 n 次后至少要达到第一 宇宙速度,即 vn=7.9 km/s,故 B 错误;以火箭和喷出的 n
7、次气体为研究对象,以竖直向上为正方向,由动 量守恒定律得(M-nm)vn-nmv=0,代入数据解得 n=666,故 C错误;至少持续喷气时间为 t= 20 = 666 20 s=33.3 s34 s,故 D 错误。 6. 如图所示,质量为 m1、半径为 r1的小球,放在内半径为 r2、质量为 m2=3m1的大空心球内,大球开始静 止在光滑水平面上,当小球由图中位置无初速度释放后沿内壁滚到最低点时,大球移动的距离为( ) A.B. 2 - 1 2 2+ 1 2 C.D. 2 - 1 4 2+ 1 5 答案 C 解析 由于水平面光滑,系统水平方向动量守恒。由 m1v1=m2v2,解得。若小球到达最
8、低点时的水平 1 2 = 1 2 位移为 x1,大球水平位移为 x2,则有,由题意画出示意图可得出位移关系,x1+x2=r2-r1,联立 1 2 = 1 2 = 1 2 解得 x2=,选项 C 正确。 2 - 1 4 二、多项选择题 7. 带有 光滑圆弧轨道、质量为 m0的滑车静止置于光滑水平面上,如图所示。一质量为 m 的小球以速 1 4 度 v0水平冲上滑车,当小球上滑再返回,并脱离滑车时,以下说法可能正确的是( ) A.小球一定沿水平方向向左做平抛运动 B.小球可能沿水平方向向左做平抛运动 C.小球可能做自由落体运动 D.小球可能水平向右做平抛运动 答案 BCD 解析小球滑上滑车,又返回
9、,到离开滑车的整个过程,相当于小球与滑车发生弹性碰撞的过程。如果 mm0,小球离 开滑车向右做平抛运动。 8.(2018河南济源月考)在光滑的水平面上,有 A、B 两球沿同一直线向右运动,如图所示,已知碰撞前 两球的动量分别为 pA=12 kgm/s,pB=13 kgm/s。则碰撞前后它们的动量变化量 pA、pB有可能的 是( ) A.pA=-3 kgm/s,pB=3 kgm/s B.pA=4 kgm/s,pB=-4 kgm/s C.pA=-5 kgm/s,pB=5 kgm/s D.pA=-24 kgm/s,pB=24 kgm/s 答案 AC 解析如果 pA=-3 kgm/s、pB=3 kgm
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