《2018-2019学年人教版高中物理选修3-5第16章习题课动量守恒定律的应用含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年人教版高中物理选修3-5第16章习题课动量守恒定律的应用含答案（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案1习题课习题课 动量守恒定律的应用动量守恒定律的应用目标定位 1.进一步理解动量守恒定律的含义，理解动量守恒定律的系统性、相对性、矢量性和独立性2进一步熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法和步骤1动量守恒定律成立的条件动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体系统，其成立的条件可理解为：(1)理想条件：系统不受外力(2)实际条件：系统所受外力为零(3)近似条件：系统所受外力比相互作用的内力小得多，外力的作用可以被忽略(4)推广条件：系统所受外力之和虽不为零，但在某一方向，系统不受外力或所受的外力之和为零，则系统在这一方向上动量守恒2动量守恒
2、定律的五性动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一它是一个实验定律，应用时应注意其：系统性、矢量性、相对性、同时性、普适性一、动量守恒条件及守恒对象的选取1动量守恒定律成立的条件：(1)系统不受外力或所受外力的合力为零；(2)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为 0；(3)系统的内力远大于外力2动量守恒定律的研究对象是系统选择多个物体组成的系统时，必须合理选择系统，再对系统进行受力分析，分清内力与外力，然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件例 1 2018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案2图 1质量为 M 和 m0的滑块用轻弹簧连接，以恒定速度 v 沿光滑水平面运动，
3、与位于正对面的质量为 m 的静止滑块发生碰撞，如图 1 所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是( )AM、m0、m 速度均发生变化，碰后分别为 v1、v2、v3，且满足(Mm0)vMv1mv2m0v3Bm0的速度不变，M 和 m 的速度变为 v1和 v2，且满足 MvMv1mv2Cm0的速度不变，M 和 m 的速度都变为 v，且满足 Mv(Mm)vDM、m0、m 速度均发生变化，M 和 m0的速度都变为 v1，m 的速度变为 v2，且满足(Mm0)v(Mm0)v1mv2答案 BC解析 M 和 m 碰撞时间极短，在极短的时间内弹簧形变极小，可忽略不计，因而 m0在水平方向上没有受到
4、外力作用，动量不变(速度不变)，可以认为碰撞过程中 m0没有参与，只涉及 M 和 m，由于水平面光滑，弹簧形变极小，所以 M 和 m 组成的系统水平方向动量守恒，两者碰撞后可能具有共同速度，也可能分开，所以只有 B、C 正确例 2 图 2如图 2 所示，一辆砂车的总质量为 M，静止于光滑的水平面上一个质量为 m 的物体 A 以速度 v 落入砂车中，v 与水平方向成 角，求物体落入砂车后车的速度 v.答案 mvcos /(Mm)解析 物体和车作用时总动量不守恒，而水平面光滑，系统在水平方向上动量守恒，即mvcos (Mm)v，得 vmvcos /(Mm)二、多物体多过程动量守恒定律的应用对于由多
5、个物体组成的系统，由于物体较多，作用过程较为复杂，这时往往要根据作用过程中的不同阶段，将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统，对不同阶段、不同的小2018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案3系统准确选取初、末状态，分别列动量守恒定律方程求解例 3 (2014江西高二联考)如图 3 所示，A、B 两个木块质量分别为 2 kg 与 0.9 kg，A、B与水平地面间接触光滑，上表面粗糙，质量为 0.1 kg 的铁块以 10 m/s 的速度从 A 的左端向右滑动，最后铁块与 B 的共同速度大小为 0.5 m/s，求：图 3(1)A 的最终速度；(2)铁块刚滑上 B 时的速度答案 (1)
6、0.25 m/s(2)2.75 m/s解析 (1)选铁块和木块 A、B 为一系统，由系统总动量守恒得：mv(MBm)vBMAvA可求得：vA0.25 m/s(2)设铁块刚滑上 B 时的速度为 u，此时 A、B 的速度均为 vA0.25 m/s.由系统动量守恒得：mvmu(MAMB)vA可求得：u2.75 m/s.借题发挥 处理多物体、多过程动量守恒应注意的问题1注意正方向的选取2研究对象的选取，是取哪几个物体为系统3研究过程的选取，应明确哪个过程中动量守恒针对训练 图 4两辆质量相同的小车，置于光滑的水平面上，有一人静止站在 A 车上，两车静止，如图 4所示当这个人从 A 车跳到 B 车上，接
7、着又从 B 车跳回 A 车并与 A 车保持相对静止，则A 车的速率( )A等于零 B小于 B 车的速率C大于 B 车的速率 D等于 B 车的速率2018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案4答案 B解析 选 A 车、B 车和人作为系统，两车均置于光滑的水平面上，在水平方向上无论人如何跳来跳去，系统均不受外力作用，故满足动量守恒定律设人的质量为 m，A 车和 B 车的质量均为 M，最终两车速度分别为 vA和 vB，由动量守恒定律得 0(Mm)vAMvB，则，即 vA0.所以A、C 正确题组二 多物体多过程动量守恒定律的应用7一弹簧枪对准以 6 m/s 的速度沿光滑桌面迎面滑来的木块发
8、射一颗铅弹，射出速度为 10 m/s，铅弹射入木块后未穿出，木块继续向前运动，速度变为 5 m/s.如果想让木块停止运动，并假定铅弹射入木块后都不会穿出，则应再向木块迎面射入的铅弹数为( )A5 颗 B6 颗 C7 颗 D8 颗答案 D解析 设木块质量为 m1，铅弹质量为 m2，第一颗铅弹射入，有 m1v0m2v(m1m2)v1，代入数据可得15，设再射入 n 颗铅弹木块停止，有(m1m2)v1nm2v0，解得 n8.m1m28.图 15如图 15 所示，一轻质弹簧两端连着物体 A 和 B，放在光滑的水平面上，物体 A 被水平速度为 v0的子弹射中并且子弹嵌在其中已知物体 A 的质量 mA是物
9、体 B 的质量 mB的 ，子3 4弹的质量 m 是物体 B 的质量的 ，求弹簧压缩到最短时 B 的速度1 4答案 v0 8解析 弹簧压缩到最短时，子弹、A、B 具有共同的速度 v1，且子弹、A、B 组成的系统，从子弹开始射入物体 A 一直到弹簧被压缩到最短的过程中，系统所受外力(重力、支持力)2018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案11之和始终为零，故整个过程系统的动量守恒，由动量守恒定律得 mv0(mmAmB)v1，又m mB，mA mB，故 v1，1434mv0mmAmBv08即弹簧压缩到最短时 B 的速度为.v089.图 16如图 16 所示，在光滑水平面上有两个木块 A
10、、B，木块 B 左端放置小物块 C 并保持静止，已知 mAmB0.2 kg，mC0.1 kg，现木块 A 以初速度 v2 m/s 沿水平方向向右滑动，木块 A 与 B 相碰后具有共同速度(但不粘连)，C 与 A、B 间均有摩擦求：(1)木块 A 与 B 相碰瞬间 A 木块及小物块 C 的速度大小；(2)设木块 A 足够长，求小物块 C 的最终速度答案 (1)1 m/s 0(2) m/s 方向水平向右2 3解析 (1)木块 A 与 B 相碰瞬间 C 的速度为 0，A、B 木块的速度相同，由动量守恒定律得mAv(mAmB)vA，vA 1 m/s.v2(2)C 滑上 A 后，摩擦力使 C 加速，使
11、A 减速，直至 A、C 具有共同速度，以 A、C 整体为系统，由动量守恒定律得 mAvA(mAmC)vC，vC m/s，方向水平向右23题组三 综合应用10以初速度 v0与水平方向成 60角斜向上抛出的手榴弹，到达最高点时炸成质量分别是m 和 2m 的两块其中质量大的一块沿着原来的方向以 2v0的速度飞行求质量较小的另一块弹片速度的大小和方向答案 2.5v0 与爆炸前速度方向相反解析 手榴弹爆炸过程中，爆炸产生的作用力是内力，远大于重力，因此爆炸过程中各弹片组成2018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案12的系统动量守恒斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动，在最高点处爆炸前的速
12、度v1v0cos 60 v0.设 v1的方向为正方向，如图所示，由动量守恒定律得123mv12mv1mv2.其中爆炸后大块弹片的速度 v12v0，小块弹片的速度 v2为待求量，解得 v22.5v0， “”号表示 v2的速度方向与爆炸前速度方向相反11.图 17如图 17 所示，质量分别为 m1和 m2的两个等半径小球，在光滑的水平面上分别以速度v1、v2向右运动，并发生对心正碰，碰后 m2被墙弹回，与墙碰撞过程中无能量损失，m2返回后又与 m1相向碰撞，碰后两球都静止，求第一次碰后 m1球的速度答案 方向向右m1v1m2v22m1解析 设 m1、m2碰后的速度大小分别为 v1、v2，则由动量守
13、恒定律知m1v1m2v2m1v1m2v2m1v1m2v20，解得 v1，方向向右m1v1m2v22m112.图 18质量为 M2 kg 的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为 mA2 kg 的物体A(可视为质点)，如图 18 所示，一颗质量为 mB20 g 的子弹以 600 m/s 的水平速度射穿 A后，速度变为 100 m/s，最后物体 A 相对车静止，若物体 A 与小车间的动摩擦因数0.5，取 g10 m/s2，求平板车最后的速度是多大答案 2.5 m/s解析 子弹击穿 A 后，A 在水平方向上获得一个速度 vA，最后当 A 相对车静止时，它们的共同速度为 v.子弹射穿 A 的
14、过程极短，因此车对 A 的摩擦力、子弹的重力作用可略去，即认为子弹和 A 组成的系统水平方向动量守恒，同时，由于作用时间极短，可认为 A 的位置没有发生变化，设子弹击穿 A 后的速度为 v，由动量守恒定律有 mBv0mBvmAvA，得vA m/s5 m/smB（v0v）mA0.02 （600100）22018-2019 学年人教版高中物理选修 3-5 学案13A 获得速度 vA相对车滑动，由于 A 与车间有摩擦，最后 A 相对车静止，以共同速度 v 运动，对于 A 与车组成的系统，水平方向动量守恒，因此有：mAvA(mAM)v，所以v m/s2.5 m/s.mAvAmAM2 52213.图 1
15、9光滑水平轨道上有三个木块 A、B、C，质量分别为 mA3m、mBmCm，开始时 B、C 均静止，A 以初速度 v0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 的速度大小答案 v06 5解析 设 A 与 B 碰撞后，A 的速度为 vA，B 与 C 碰撞前 B 的速度为 vB，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：mAv0mAvAmBvB对 B、C 木块：mBvB(mBmC)v由 A 与 B 间的距离保持不变可知vAv联立式，代入数据得vB v06514.图 20如图 20 所示，滑块 A、C 的质量均为 m，滑块 B 的质量为 m.开始时 A、B 分别以 v1、v232的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将 C 无初速地放在 A 上，并与 A 粘合不再分开，此时 A 与 B 相距较近，B 与挡板相距足够远若 B 与挡板碰撞将以原速率反弹，A 与 B 碰撞将粘合在一起为使 B 能与挡板碰撞两次，v1、v2应满足什么关系？答案 v20联立以上各式解得v2v12v2或 v1v2 v1.321223
