新教材2023_2024学年高中物理第1章动量及其守恒定律习题课动量和能量的综合应用分层作业课件鲁科版选择性必修第一册

这是一份新教材2023_2024学年高中物理第1章动量及其守恒定律习题课动量和能量的综合应用分层作业课件鲁科版选择性必修第一册，共28页。

第1章习题课:动量和能量的综合应用1234567891011121.如图所示,木块A、B的质量均为2 kg,置于光滑水平面上,B与一轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直挡板上,当A以4 m/s 的速度向B撞击时,由于有橡皮泥而粘在一起运动,那么弹簧被压缩到最短时,弹簧具有的弹性势能大小为(　　)A.4 J B.8 JC.16 J D.32 JB解析 A、B在碰撞过程中动量守恒,碰后粘在一起共同压缩弹簧的过程中机械能守恒。由碰撞过程中动量守恒得mAvA=(mA+mB)v,代入数据解得v= =2 m/s,所以碰后A、B及弹簧组成的系统的机械能为 (mA+mB)v2=8 J,当弹簧被压缩至最短时,系统的动能为0,只有弹性势能,由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8 J。1234567891011121234567891011122.(2023山西运城高二期末)如图所示,一质量M=3.0 kg的长木板B放在光滑水平地面上,在其上表面右端放一个质量m=1.0 kg的小木块A(可视为质点),同时给A和B以大小均为1.0 m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,已知小木块与长木板之间的动摩擦因数为0.6,g取10 m/s2。要使小木块A不滑离长木板B,则长木板B的最小长度为(　　)A.0.25 m B.0.4 mC.0.45 m D.0.8 mA 解析 当从开始到A、B速度相同的过程中,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得Mv0-mv0=(M+m)v,由能量关系可知 ,联立代入数据解得L=0.25 m,故选A。1234567891011121234567891011123.如图所示,物体B和C(可视为质点)用一轻弹簧连接起来竖直放在水平面上,稳定后物体B位于E点,O点是弹簧处于原长时物体B所处的位置,E、O间距离为x。把一物体A从静止释放,释放时A、B之间的距离为h,物体A和物体B的质量均为m,发生碰撞后粘在一起向下运动(以后不再分开),压缩弹簧然后反弹,A、B上升到最高点D,O、D之间距离也为x,重力加速度为g,物体C始终静止,下列说法正确的是(　　)A.碰撞后瞬间物体B的速度为B.运动到O点时,A、B之间弹力不为零C.物体C的质量可能等于mD.h和x的关系满足h=4xC解析 由运动学公式得碰撞前物体A的速度 ,A、B组成的系统根据动量守恒有mv0=2mv,得碰撞后瞬间物体A、B的速度为 ,故A错误;O点是弹簧原长位置,所以运动到O点时,A与B组成的系统仅受重力作用,加速度为重力加速度g,A、B之间弹力为零,故B错误;因为C始终静止,说明弹簧的拉力小于等于C的重力,当运动至D点时,O、D之间距离也为x,由胡克定律可知弹簧的弹力大小等于物体B受到的重力,所以物体C的质量要大于或等于B的质量m,故C正确;根据能量守恒有 ×2mv2=2mg·2x,解得h=8x,故D错误。1234567891011121234567891011124.如图所示,光滑水平面上有A、B两辆小车,质量分别为mA=20 kg、mB=25 kg。A车以初速度v0=3 m/s向右运动,B车静止,且B车右端放着物块C,C的质量为mC=15 kg。A、B相撞且在极短时间内连接在一起,不再分开。已知C与B上表面间动摩擦因数为μ=0.2,B车足够长,求C沿B上表面滑行的长度。123456789101112解析 A、B相撞有mAv0=(mA+mB)v1,解得v1= m/s。由于在极短时间内摩擦力对C的冲量可以忽略,故A、B刚连接为一体时,C的速度为零。此后,C沿B上表面滑行,直至相对于B静止为止。这一过程中,系统动量守恒,系统的动能损失等于滑动摩擦力与C在B上的滑行距离之积;(mA+mB)v1=(mA+mB+mC)v1234567891011125.两质量分别为m1和m2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h,物块从静止滑下,然后又滑上劈B,求物块在B上能够达到的最大高度。123456789101112解析 设物块到达劈A的底端时,物块和A的速度大小分别为v和v1,由机械能守恒定律和动量守恒定律得m1v1=mv设物块在劈B上达到的最大高度为h',此时物块和B的共同速度大小为v2,由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv=(m2+m)v21234567891011126.(2023山西吕梁高二期末)如图所示,B球和C球静止在光滑水平面上,轻弹簧一端固定在B球上,另一端与C球接触但未拴接,弹簧处于自然伸长状态,A球从光滑圆弧面上距水平地面高h处由静止滑下,圆弧面与水平地面平滑连接,A球与B球发生弹性正碰,并在碰撞后立即将A球拿走。已知A球的质量为m,B球的质量为5m,重力加速度为g。(1)求A球和B球碰撞后瞬间,B球的速度大小。(2)要使C球能获得最大动能,C球的质量应为多少?123456789101112解析 (1)设A球与B球第一次碰撞前的速度大小为v0,根据动能定理有 设碰撞后,A球的速度为v1,B球的速度为v2,以A球碰撞瞬间的速度方向为正方向,根据动量守恒定律有mv0=mv1+5mv2根据能量守恒定律有123456789101112(2)设C球的质量为mC,要使C球具有最大动能,则B、C通过弹簧作用,将C球弹离时,B球的速度为零,设C球获得的速度大小为v3,根据动量守恒定律有5mv2=mCv3根据能量守恒定律有1234567891011127.如图所示,质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为m的小球从槽高h处开始自由下滑,则(　　)A.小球和槽组成的系统总动量守恒B.球下滑过程中槽对小球的支持力不做功C.重力对小球做功的瞬时功率一直增大D.地球、小球和槽组成的系统机械能守恒D 解析 小球在下滑过程中,小球与槽组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,A错误;下滑过程中,小球的位移方向与槽对小球的支持力方向夹角为钝角,支持力做负功,B错误;刚开始时小球速度为零,重力的功率为零,当小球到达底端时,速度水平与重力方向垂直,重力的功率为零,所以重力的功率先增大后减小,C错误;小球下滑过程中地球、小球和槽组成的系统机械能守恒,D正确。1234567891011121234567891011128.如图所示,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧,当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘在一起,然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中:(1)整个系统损失的机械能;(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。123456789101112解析 (1)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时,对A、B与弹簧组成的系统动量守恒,有mv0=2mv1此时B与C发生完全非弹性碰撞,设碰撞后的瞬时速度为v2,损失的机械能为ΔE,对B、C组成的系统,由动量守恒和能量守恒得mv1=2mv2123456789101112(2)由(1)可知v2