高中物理动量守恒定律练习试题64895
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一、系统、内力和外力┄┄┄┄┄┄┄┄①
1.系统:相互作用的两个(或多个)物体组成的一个整体。
2.内力:系统内部物体间的相互作用力。
3.外力:系统以外的物体对系统内部的物体的作用力。
[说明]
1.系统是由相互作用、相互关联的多个物体组成的整体。
2.组成系统的各物体之间的力是内力,将系统看作一个整体,系统之外的物体对这个整体的作用力是外力。
①[填一填]如图,公路上有三辆车发生了追尾事故,如果把前面两辆车看作一个系统,则前面两辆车之间的撞击力是________,最后一辆车对前面两辆车的撞击力是________(均填“内力”或“外力”)。
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答案:内力 外力
二、动量守恒定律┄┄┄┄┄┄┄┄②
1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。
2.表达式:对两个物体组成的系统,常写成:
p1+p2=或m1v1+m2v2=。
3.适用条件:系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。
4.动量守恒定律的普适性
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动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
[注意]
1.系统动量是否守恒要看研究的系统是否受外力的作用。
2.动量守恒是系统内各物体动量的矢量和保持不变,而不是系统内各物体的动量不变。
②[判一判]
1.一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒(×)
2.两个做匀速直线运动的物体发生碰撞,两个物体组成的系统动量守恒(√)
3.系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零(√)
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1.对动量守恒定律条件的理解
(1)系统不受外力作用,这是一种理想化的情形,如宇宙中两星球的碰撞,微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
(2)系统受外力作用,但所受合外力为零。像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形。
(3)系统受外力作用,但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时,系统的总动
量近似守恒。例如,抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间,弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力,重力可以忽略不计,系统的动量近似守恒。
(4)系统受外力作用,所受的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。
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2.关于内力和外力的两点提醒
(1)系统内物体间的相互作用力称为内力,内力会改变系统内单个物体的动量,但不会改变系统的总动量。
(2)系统的动量是否守恒,与系统的选取有关。分析问题时,要注意分清研究的系统,系统的内力和外力,这是正确判断系统动量是否守恒的关键。
[典型例题]
例1.[多选]如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( )
A.两手同时放开后,系统总动量始终为零
B.先放开左手,后放开右手,此后动量不守恒
…
C.先放开左手,后放开右手,总动量向左
D.无论是否同时放手,只要两手都放开后,在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
[解析] 当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒,又因为开始时总动量为零,故系统总动量始终为零,A正确;先放开左手,左边的小车就向左运动,当再放开右手后,系统所受合外力为零,故系统的动量守恒,则放开左手时总动量方向向左,放开右手后总动量方向也向左,故B错误,C、D正确。
[答案] ACD
[点评]
1.两手都放开后,系统在水平方向上不受外力,合外力为零,系统动量守恒。
2.只放开左手,系统在水平方向上受到右手向左的作用力、合外力不为零,系统动量不守恒。
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1.[多选]如图所示,A、B为两质量相等的物体,原来静止在平板小车C上,A和B间夹一被压缩了的轻弹簧。A、B与平板车上表面动摩擦因数之比为3∶2,地面光滑。当弹簧突然释放后,A、B相对C滑动的过程中以下说法中正确的是( )
A.A、B系统动量守恒
B.A、B、C系统动量守恒
C.小车向左运动
D.小车向右运动
解析:选BC 弹簧释放后伸长时,A受摩擦力FfA=μAmg向右,B受摩擦力FfB=μBmg向左,μA>μB,则FfA>FfB,故A、B受的合力向右,由牛顿第三定律可知:小车受的摩擦力向左,故
小车向左运动,C正确,D错误;由于A、B、C组成的系统合外力为0,故总动量守恒,且一直为0,A错误,B正确。
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1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义
(1)p=p′:系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′。
(2)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。
(3)Δp=0:系统总动量增量为零。
(4)m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2:相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和。
2.应用动量守恒定律的解题步骤
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[典型例题]
例2.如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端,三者质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg。开始时C静止,A、B一起以v0=5 m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间,A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。
[解析] 长木板A与滑块C处于光滑水平面上,两滑块碰撞时间极短,碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计,设碰后瞬间A、C的速度分别为vA、vC,长木板A与滑块C组成的系统在碰撞过程中动量守恒,则mAv0=mAvA+mCvC
A、C碰撞后,对于长木板A与滑块B组成的系统,在两者达到共同速度v之前系统所受合力为零,系统动量守恒,则mAvA+mBv0=(mA+mB)v
长木板A和滑块B达到共同速度后,恰好不再与滑块C碰撞,则最后三者速度相等,即vC=v
解得vA=2 m/s
[答案] 2 m/s
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[点评] 处理动量守恒问题的一般思路
1.选取合适的系统为研究对象,判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件。
2.确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量。
3.确定正方向,选取恰当的动量守恒的表达式列式求解。
[即时巩固]
2.[多选](2016·佛山高二检测)两位同学穿旱冰鞋,面对面站立不动,互推后向相反的方向运动,不计摩擦阻力,下列判断正确的是( )
A.互推后两位同学总动量增加
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B.互推后两位同学动量大小相等,方向相反
C.分离时质量大的同学的速度大一些
D.分离时质量大的同学的速度小一些
解析:选BD 互推后两位同学动量大小相等,方向相反,并且两位同学的总动量为0,故A错误,B正确;根据动量守恒定律有:0=m1v1+m2v2,则分离时质量大的同学的速度小一些,故C错误,D正确。
1.关于动量守恒的条件,下面说法正确的是( )
A.只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒
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B.只要系统所受合外力为零,系统动量就一定守恒
C.只要系统中的各个物体有加速度,动量就一定不守恒
D.只要系统合外力不为零,则系统在任何方向上动量都不可能守恒
解析:选B 系统动量守恒的条件是系统所受合外力为零,故A错误,B正确;对于所受合外力为零的系统,系统中的某个物体所受合外力可以不为零,可以有加速度,故C错误;若系统合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在这一方向上动量守恒,D错误。
2.(2016·秦皇岛高二检测)如图所示,在光滑水平面上,用等大异向的F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上,已知mA A.静止 B.向右运动 C.向左运动 D.无法确定 · 解析:选A 选取A、B两个物体组成的系统为研究对象,根据动量定理,整个运动过程中,系统所受的合外力为零,所以动量改变量为零,初始时刻系统静止,总动量为零,最后粘合体的动量也为零,即粘合体静止,所以选项A正确。 3.如图所示,游乐场上,两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞,此后,两车以共同的速度运动;设甲同学和他的车的总质量m1=150 kg,碰撞前向右运动,速度的大小v1= m/s,乙同学和他的车的总质量m2=200 kg,碰撞前向左运动,速度的大小v2= m/s,则碰撞后两车共同的运动速度为(取向右为正方向)( ) A.1 m/s B. m/s C.-1 m/s D.- m/s 解析:选D 由两车碰撞过程动量守恒得m1v1-m2v2=(m1+m2)v,解得v=m1v1-m2v2m1+m2=- m/s,D正确。 4.(2016·南京高二检测)某同学质量为60 kg,在军事训练中要求他从岸上以2 m/s的速度跳到一艘向他缓缓飘来的小船上,然后去执行任务。小船的质量是140 kg,原来的速度是 m/s。该同学上船后又跑了几步,最终停在船上。不计阻力,则此时小船的速度是( ) 、 A. m/s,方向与该同学原来的速度方向相同 B. m/s,方向与该同学原来的速度方向相反 C. m/s,方向与该同学原来的速度方向相同 D. m/s,方向与该同学原来的速度方向相反 解析:选A 由题意可知,该同学和小船组成的系统动量守恒。设该同学原来运动的方向为正方向。根据动量守恒定律m1v1+m2v2=(m1+m2)v′,v′=m1v1+m2v2m1+m2=120-70200 m/s= m/s,解得结果为正值,表明最终小船的速度方向与该同学原来的速度方向相同,故A正确。 5.如图所示,甲车的质量是2 kg,静止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一个质量为1 kg的小物体。乙车质量为4 kg,以5 m/s的速度向左运动,与甲车碰撞以后甲车获得4 m/s的速度,物体滑到乙车上。若乙车足够长,则物体的最终速度大小为多少 解析:乙车与甲车碰撞动量守恒,则 ~ m乙v乙=m乙v′乙+m甲v′甲 小物体m在乙车上滑动至有共同速度v,对小物体与乙车由动量守恒定律得m乙v′乙=(m+m乙)v 代入数据解得v= m/s 答案: m/s [基础练] 一、选择题 1.(2016·朝阳高二检测)下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是( ) (