《高中物理第1章碰撞与动量守恒1.3动量守恒定律的案例分析学业分层测评沪科选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第1章碰撞与动量守恒1.3动量守恒定律的案例分析学业分层测评沪科选修3-5（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3 动量守恒定律的案例分析(建议用时：45分钟)学业达标1.一气球由地面匀速上升，当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子上爬时，下列说法正确的是 ()A.气球可能匀速上升B.气球可能相对地面静止C.气球可能下降D.气球运动速度不发生变化E.气球可能加速上升【解析】设气球质量为M，人的质量为m，由于气球匀速上升，系统所受的外力之和为零，当人沿吊梯向上爬时，动量守恒，则(Mm)v0mv1Mv2，在人向上爬的过程中，气球的速度为v2.当v20时，气球可匀速上升；当v20时气球静止；当v20时气球下降.所以，选项A、B、C均正确.要使气球运动速度不变，则人的速度仍为v0，即人不上爬，显然不对，D选项错误
2、.E项违背动量守恒.【答案】ABC2.质量为m的人在质量为M的小车上从左端走到右端，如图135所示，当车与地面摩擦不计时，那么()图135A.人在车上行走，若人相对车突然停止，则车也突然停止B.人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大C.人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大D.不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同E.人在车上行走的平均速度越大，车在地面移动的平均速度也越大【解析】由人与车组成的系统动量守恒得：mv人Mv车，可知A、E正确；设车长为L，由m(Lx车)Mx车得，x车L，车在地面上移动的位移大小与人的平均速度大小无关，故D正确，B
3、、C均错误.【答案】ADE3.小车AB静置于光滑的水平面上，A端固定一个轻质弹簧，B端粘有橡皮泥，AB车质量为M，长为L.质量为m的木块C放在小车上，用细绳连结于小车的A端并使弹簧压缩，开始时AB与C都处于静止状态，如图136所示.当突然烧断细绳，弹簧被释放，使木块C向B端冲去，并跟B端橡皮泥粘在一起，以下说法中正确的是()图136A.如果AB车内表面光滑，整个系统任何时刻机械能都守恒B.整个系统任何时刻动量都守恒C.当木块对地运动速度为v时，小车对地运动速度为vD.整个系统最后静止E.木块的位移一定大于小车的位移【解析】因水平地面光滑，小车、木块、弹簧组成的系统动量守恒，有mv1Mv2，ms
4、1Ms2，因不知m、M的大小关系，故无法比较s1、s2的大小关系，但当木块C与B端碰撞后，系统总动量为零，整体又处于静止状态，故B、C、D均正确，E错误；因木块C与B端的碰撞为完全非弹性碰撞，机械能损失最大，故A错误.【答案】BCD4.A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图137所示为两球碰撞前后的位移图像.a、b分别为A、B两球碰前的位移图像，c为碰撞后两球共同运动的位移图像，若A球质量是m2 kg，则由图像判断下列结论正确的是() 【导学号：67080009】图137A.A、B碰撞前的总动量为3 kgm/sB.碰撞时A对B所施冲量为4 NsC.碰撞前后A的动量变化量为4 kgm/sD.碰撞
5、中A、B两球组成的系统损失的动能为10 JE.B球的质量为8 kg【解析】根据图象可以求出碰撞前小球的速度vA3 m/s，vB2 m/s；碰撞后两球共同运动的速度v1 m/s，根据动量守恒定律有mB kg，即碰撞前的总动量为 kgm/s.碰撞前后A的动量变化量为4 kgm/s；碰撞时A对B所施冲量为(12) Ns4 Ns；碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10 J.【答案】BCD5.如图138所示，水平面上O点的正上方有一个静止物体P，炸成两块a、b水平飞出，分别落在A点和B点，且OAOB.若爆炸时间极短，空气阻力不计，则()图138A.落地时a的速度大于b的速度B.落地时a的速度小于b的
6、速度C.爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能D.爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能E.下落过程中a、b两块动量的增量不相等【解析】P爆炸生成两块a、b过程中在水平方向动量守恒，则mavambvb0，即papb，由于下落过程是平抛运动，由图vavb，因此mamb，由Ek知EkaEkb，C正确，D错误；由于vavb，而下落过程中a、b在竖直方向的速度增量为gt是相等的，因此落地时仍有vavb，A正确，B错误.magtmbgt，E正确.【答案】ACE6.质量为M的火箭，原来以速度v0在太空中飞行，现在突然向后喷出一股质量为m的气体，喷出气体相对火箭的速度为v，则喷出气体后火箭的速率为_.【解析
7、】依题意可知，火箭原来相对地的速度为v0，初动量为p0Mv0，质量为m的气体喷出后，火箭的质量为(Mm)，设气体喷出后，火箭和气体相对地的速度分别为v1和v2，则气体相对火箭的速度为：vv1v2，v2vv1，选v1的方向为正方向，则系统的末动量为：p(Mm)v1m(vv1)Mv1mv，由动量守恒定律，有pp0，则：Mv1mvMv0，所以v1(Mv0mv)/M.【答案】(Mv0mv)/M7.如图139所示，火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，火炮的速度变为v2，仍向右行驶.则炮弹相对炮筒的发射速度v0为_.图139【解析】
8、火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒.设向右为正方向，发射前动量之和为Mv1，发射后系统的动量之和为(Mm)v2m(v0v2)，由Mv1(Mm)v2m(v0v2)，解得v0v2.【答案】8.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重1吨左右)，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而且轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L.已知他身体的质量为m，则小船的质量为多少？【解析】如图所示，设该同学在时间t内从船尾走到船头，由动量守恒定律知，人、船在该时间内的平均动量大小相等，即：
9、mM又：x人Ld解得M.【答案】9.质量为m1、m2的滑块分别以速度v1和v2沿斜面匀速下滑，斜面足够长，如图1310所示，已知v2v1，有一轻弹簧固定在m2上，求弹簧被压缩至最短时m1的速度多大？图1310【解析】两滑块匀速下滑所受合外力为零，相互作用时合外力仍为零，动量守恒.当弹簧被压缩时，m1加速，m2减速，当压缩至最短时，m1、m2速度相等.设速度相等时为v，则有m1v1m2v2(m1m2)v解得弹簧被压缩至最短时的速度v.【答案】能力提升10.平静的水面上停着一只小船，船头站立着一个人，船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起，这个人向船尾走去，走到船中部他突然停止走动.水对船的阻力忽略
10、不计.下列说法中正确的是()A.人走动时，他相对于水面的速度大于小船相对于水面的速度B.他突然停止走动后，船由于惯性还会继续走动一小段时间C.人在船上走动过程中，人对水面的位移是船对水面的位移的9倍D.人在船上走动过程中，人的动能是船的动能的8倍E.人在船上走动过程中，人对水面的位移是船对水面的位移的8倍【解析】人船系统动量守恒，总动量始终为零，因此人、船动量等大，速度与质量成反比，A正确；人“突然停止走动”是指人和船相对静止，设这时人、船的速度为v，则(Mm)v0，所以v0，说明船的速度立即变为零，B错误；人和船系统动量守恒，速度和质量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C错误E正确；动能
11、、动量关系Ek，人在船上走动过程中人的动能是船的动能的8倍，D正确.【答案】ADE11.如图1311所示，一个倾角为的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M，顶端高度为h.今有一质量为m的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是多少？图1311【解析】此题属于“人船模型”问题，m与M组成的系统在水平方向上动量守恒，设m在水平方向上对地位移为x1，M在水平方向上对地位移为x2因此0mx1Mx2且x1x2hcot 由可得x2.【答案】12.某校课外科技小组制作了一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动.假如喷出的水流流量保持为2104 m3
12、/s，喷出速度保持水平且对地为10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是103 kg/m3.【解析】“水火箭”喷出水流做反冲运动，设火箭原来总质量为m，喷出水流的流量为Q，水的密度为，水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v，由动量守恒定律得(mQt)vQtv火箭启动后2 s末的速度为v m/s4 m/s.【答案】4 m/s13.如图1312所示，一质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中央，试问玩具蛙对地最小以多大的水平速度跳出才能落到地面上(重力加速度为g)?图1312【解析】蛙和车组成的系统水平方向动量守恒，则Mvmv0蛙下落时间t若蛙恰好落地，则有vtvt解得v.【答案】6
