1、过关卷 动量守恒定律 2022年高考物理专题训练一、单选题1（2021西藏拉萨中学高三模拟）如图所示，滑块P套在固定的光滑横杆上，小球Q通过轻质细绳与滑块相连，将小球从图示位置释放，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（）A滑块和小球组成的系统动量守恒，机械能守恒B滑块和小球组成的系统动量守恒，机械能不守恒C滑块和小球组成的系统水平方向动量守恒，机械能守恒D滑块和小球组成的系统动量不守恒，机械能不守恒2（2021云南昆明一中高三阶段练习）如图，一质量为10 kg的铁球静止在足够长的光滑地面上，人站在小车上向左推铁球，铁球运动一段时间后和墙壁碰撞，碰后铁球速度反向、大小不变，每次推球，球出手后的速
2、度大小都为2 m/s，已知人和车的总质量为50 kg。以下说法正确的是（）A运动的全过程人、小车和铁球组成的系统动量守恒B后一次推铁球比前一次推铁球推力的冲量更小C连续推4次后铁球将不能追上人和小车D最终人、小车和铁球的速度大小都是2 m/s3（2021陕西韩城市象山中学高三阶段练习）在光滑的水平面上静止放置一个光滑的斜面体，斜面的倾角为，高度为，将一个可看做质点的小球从斜面顶端由静止释放，斜面体的质量是小球质量的两倍，小球运动到斜面底部的过程中（，）（）A斜面体对小球不做功B小球的机械能守恒C斜面体和小球组成系统的动量守恒D斜面体运动距离为4（2021山东商河县第三中学高三模拟）如图所示，在
3、水平光滑细杆上穿着A、B两个可视为质点的刚性小球，两球间距离为，用两根长度同为的不可伸长的轻绳与C球连接，已知A、B、C三球质量相等，开始时三球静止，两绳伸直，然后同时释放三球，在A、B两球发生碰撞之前的过程中，下列说法正确的是（）AA、B、C和地球组成的系统机械能不守恒BA、B两球发生碰撞前瞬间C球速度最大CA、B两球速度大小始终相等DA、B、C三球动量守恒5（2021湖北沙市中学高三月考）如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面相切，一个质量为m（）的小球从弧形槽h高处由静止开始下滑，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A在下滑过程中弧形槽对小
4、球的弹力始终不做功B在小球压缩弹簧的过程中小球的机械能守恒C小球离开弹簧后，小球和弧形槽组成的系统机械能守恒，但小球不能回到弧形槽h高处D在整个过程中，小球、弧形槽和弹簧组成的系统机械能守恒，在下滑过程中弧形槽和小球动量守恒6（2021江苏泰州中学高三模拟）如图所示，质量为的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径长度为。现将质量也为的小球从点正上方高处由静止释放，小球由点经过半圆轨道后从点冲出，在空中能上升的最大高度为（不计空气阻力），则下列说法错误的是（）A小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒B小车向左运动的最大距离为C小球离开小车后做斜上抛运动D小球第二次能上升的最大高度满足7
5、（2021河北高三月考）木块和用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，紧靠在墙壁上，在上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（）A尚未离开墙壁前，和组成的系统动量守恒B尚未离开墙壁前，和组成的系统机械能守恒C离开墙壁后，和组成的系统动量守恒D离开墙壁后，和、弹簧组成的系统机械能不守恒二、多选题8（2022湖南邵阳市第二中学高三开学考试）带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上小车，到达某一高度后，小球又返回小车的左端，则（）A小球以后将向左做平抛运动B小球将做自由落体运动C此过程小球对小车做的功为MvD
6、小球在弧形槽上上升的最大高度为9（2021吉林汪清县汪清第四中学高三模拟）A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，发生碰撞前后的v-t图线如图所示，由图线可以判断（）AA、B的动量变化量一定相同BA、B的质量之比为5：3CA的动能增加量一定等于B的动能减少量DA对B做多少负功，B对A就做多少正功10（2021全国高二专题练习）如图，弹簧的一端固定在竖直墙上，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的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑，则（）A在小球下滑的过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽不做功B在小球下滑的过程中，小球和槽组成的系统水平方向动量守恒C被弹
7、簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动D被弹簧反弹后，小球能回到槽上高h处11（2021广东顺德高一期末）如图，质量为M、宽度为L、高度为h的斜面静止在光滑的地面上。质量为m的小木块从斜面的顶端由静止开始滑下。已知小木块与斜面间的动摩擦因数为，下列说法正确的是（）A在下滑过程中，木块和斜面组成的系统机械能守恒B在下滑过程中，木块和斜面在水平方向的动量守恒C小木块到达斜面底端时的速度大小为D小木块到达斜面底端时，斜面的位移为三、实验题12（2022山西平陆中学高三开学考试）在“探究碰撞中的不变量”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图（a）所示，实验原理如图（b）所
8、示。（1）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则要求：_；（填字母代号）Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1=r2 Dm1m2，r1=r2（2）在本实验中，下列关于小球落点P的说法，正确的是_；A如果小球每次都从同一点无初速度释放，重复几次的落点P一定是重合的B由于偶然因素存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，落点应当很分散C测定P点位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、P10，则OP应取OP1、OP2、OP10平均值，即D用尽量小的圆把P1、P2、P10圈住，这个圆的圆心是小球落点的平均位置P（3）用刻度尺测量M、P、N距O点的距
9、离x1、x2、x3，通过验证等式_是否成立，从而验证动量守恒定律。13（2021新疆沙湾县第一中学高三月考）某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“、”表示速度方向）：实验1使m1m20.25 kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后m1、m2一起运动。数据如表1。表2碰前碰后滑块m1滑块m2滑块m1滑块m2速度v/（ms1）0.14000.0690.069根据这个实验可推知，在误差允许范围内：（1）碰前物体的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；（2）碰前物体的动能_（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；（3）
10、碰前物体的质量m与速度v的乘积mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和。实验2使2m1m20.5 kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后m1、m2分开。数据如表2碰前碰后滑块m1滑块m2滑块m1滑块m2速度v/（ms1）0.12000.0240.070根据实验数据可推知，在误差允许范围内：（1）碰前物体的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；（2）碰前物体的动能_（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；（3）碰前物体的质量m与速度v的乘积mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和。（4）还进行了其他情景的实验，
11、最终在实验中发现的“不变量”是_。（5）在“探究碰撞中的不变量”实验中，关于实验结论的说明，正确的是_。A只需找到一种情景的“不变量”即可，结论对其他情景也同样适用B只找到一种情景的“不变量”还不够，其他情景未必适用C实验中要寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变D进行有限次实验找到的“不变量”，具有偶然性，结论还需要检验。四、解答题14（2022福建漳州一模）如图，足够长的光滑固定水平直杆上套有一可自由滑动的物块B，B的质量为m，杆上在物块B的左侧有一固定挡板C，B的下端通过一根轻绳连接一小球A，绳长为L，A的质量也为m。先将小球拉至与悬点等高的位置时，细绳伸直但没有形变，B与挡板接触
12、。现由静止释放小球A。重力加速度大小为g。求：（1）小球A向右摆动的最大速度；（2）物块B运动过程中的最大速度；（3）小球A向右摆起相对于最低点所能上升的最大高度。15（2021广西玉林高三阶段练习）质量为m=1kg的滑块（可视为质点）从滑道A点由静止自由下滑，经B点越过一条横沟到达平台C点时，其速度刚好在水平方向，接者平滑地滑上静止放在平台上的斜面体。已知A、B两点的垂直高度为0.2m，玻道在B点的切线方向与水平面成30角，滑道和平台不计摩擦且平台足够长，重力加速度大小取g= 10m/s2。（1）求滑块离开B处的速率vB；（2）求B、C的垂直高度差h及沟宽d；（3）若斜面体质量为滑块质量的9
13、倍，斜面倾角为30，滑块在斜面上滑行距离为L=0.15m时到达最大高度而且恰好不能再下滑（可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。求滑块与斜面间的动摩擦因数以及两者间因摩擦产生的热量Q。16（2021河北二模）某种型号的中性笔由弹簧、内芯和外壳三部分构成。李强同学探究这种笔的弹跳问题时发现笔的弹跳过程可简化为三个阶段：把笔竖直倒立于水平硬桌面上，下压外壳使其下端接触桌面（如图1所示）；把笔由静止释放，外壳竖直上升，上升高度为h时（弹簧恰好恢复原长）与静止的内芯碰撞，碰撞过程时间极短，碰后瞬间，内芯与外壳具有竖直向上的共同速度（如图2所示）；此后，内芯与外壳一起向上运动，上升的最大高度为H（如图3所
14、示）。李强同学测得笔的外壳和内芯质量分别为m1和m2，不计弹簧质量和空气阻力，重力加速度大小为g。求： （1）外壳与内芯碰撞前瞬间的速度大小v0；（2）在阶段一中弹簧储存的弹性势能Ep。17（2021全国高三专题练习）如图所示，粗糙水平桌面PO长为L=1m，桌面距地面高度H=0.2m，P点正上方一细绳悬挂质量为m的小球A，A在距桌面高度h=0.8m处自由释放，与静止在桌面左端质量为m的小物块B发生对心碰撞，碰后瞬间小球A的速率为碰前瞬间的，方向仍向右，已知小物块B与水平桌面PO间的动摩擦因数=0.4，取重力加速度g=10m/s2。(1)求碰前瞬间小球A的速率和碰后瞬间小物块B的速率；(2)求小
15、物块B的落地点与O点的水平距离。参考答案：1C【解析】滑块和小球组成的系统水平方向受合外力为零，则水平方向动量守恒；由于只有重力做功，则系统的机械能守恒。故选C。2D【解析】A球与墙壁碰撞过程，墙壁的作用力对系统有冲量，系统动量不守恒，A错误；B设铁球的质量为m、人和小车的质量为M，第一次推铁球，根据动量定理有以后每次推铁球，根据动理定理有则第二次推球的冲量大于第一次推球的冲量，之后每一次推铁球的冲量都相等，B错误；C要使铁球不能追上小车，需使，推球过程人、小车和铁球组成的系统动量守恒，则第一次推球使人和小车获得了的动量，以后每次推球都使人和小车获得了的动量，根据解得故连续推3次后铁球将不能追
16、上人和小车，C错误；D根据可知，当时解得小车的速度为=，与铁球的速度大小相等，今后不能追上小车，三者都保持匀速运动，D正确。故选D。3D【解析】AB斜面体和小球组成系统只有重力做功，满足机械能守恒，斜面体动能增大，则小球机械能减小，斜面体对小球做负功，AB错误；C斜面体和小球组成系统合外力不为零，动量不守恒，C错误；D系统在水平方向合外力为零，水平方向满足动量守恒，设小球质量为m，水平位移为，斜面体质量为2m，水平位移为，据动量守恒中的“人船模型”可得又联立解得D正确。故选D。4C【解析】A在A、B两球发生碰撞之前的过程中，只有重力和系统内弹力做功，系统的机械能守恒，故选项A错误；BA、B两球
17、发生碰撞前瞬间，两绳与杆垂直，C球不再向下运动，速度为零，故选项B错误；C根据对称性可知，A、B两球速度大小始终相等，故选项C正确；D三球水平方向不受外力，所以A、B、C三球水平方向动量守恒，但竖直方向动量不守恒，故选项D错误。故选C。5C【解析】A在小球下滑过程中，虽然小球总是沿弧形槽的上表面运动，但弧形槽有水平向左的位移，故小球对于地面的速度方向不是沿着弧形槽的切线的，而弧形槽对小球的作用力是弹力，方向始终垂直于接触面，故弹力和小球运动速度不垂直，弹力对小球要做功，故A错误；B当小球压缩弹簧的过程中，弹簧和小球组成的系统的机械能守恒，但弹簧对小球的弹力做负功，故小球机械能减小，故B错误；C
18、小球在弧形槽上下滑的过程中，系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，小球与弧形槽分离时两者动量大小相等，由于mM，则小球的速度大小大于弧形槽的速度大小，小球被弹簧原速率弹回后将追上弧形槽并要滑上弧形槽。在小球离开弹簧后，只有重力和系统内弹力做功，故小球和弧形槽组成的系统机械能守恒。由于球与弧形槽组成的系统总动量水平向左，球滑上弧形槽的最高点时两者共速，则此时共同速度也必须水平向左，则二者从静止开始运动到共速状态，系统的动能增加，重力势能一定要减小，小球上升的最大高度要小于h，故C正确；D整个运动过程中小球和弧形槽、弹簧组成的系统只有重力与系统内弹力做功，系统机械能守恒；小球在弧形槽上下滑的
19、过程中，系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，总动量不守恒，故D错误。故选C。6C【解析】A小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向系统动量守恒，A正确；B系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得解得，小车的位移B正确；C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，C错误；D小球第一次车中运动过程中，由动能定理得Wf为小球克服摩擦力做功大小，解得即小球第一次在车中滚动损失的机械能为 ，由于小球第二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的
20、弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于，机械能损失小于，因此小球再次离开小车时，能上升的高度大于而小于 ，D正确。故选C。7C【解析】A当撤去外力后，a尚未离开墙之前，系统受到墙壁的作用力，动量不守恒，A错误；B当撤去外力后，a尚未离开墙之前，系统受到墙壁作用力，但没位移，所以a、b和弹簧组成的系统机械能守恒，但题干中给出的是a、b组成的系统机械能守恒，B错误；Ca离开墙壁后，系统所受外力之和为0，且弹簧对a、b球的弹力等大反向，合力为0，所以a和b组成的系统动量守恒，此外a、b的动能和弹簧的弹性势能之间相互转化，机械能守恒，C正确，D错误。故选C。8BC【解析】D上升到最高点时与小车相对静止，
21、有共同速度v，由动量守恒定律和机械能守恒定律有联立得D错误；ABC从小球滚上到滚下并离开小车，系统在水平方向上的动量守恒，由于无摩擦力做功，动能守恒，此过程类似于弹性碰撞，作用后两者交换速度，即小球速度变为零，开始做自由落体运动，BC正确，A错误。故选BC。9CD【解析】A两物体碰撞过程动量变化量大小相等，方向相反，A错误；B由图可知，在碰撞前碰撞后取碰撞前A的速度方向为正方向，由动量守恒定律的解得B错误；C设A的质量为3m，B的质量为5m，碰撞过程中A的动能增加量为碰撞过程中B的动能减少量为C正确；D在碰撞过程中，A、B间的作用力为作用力与反作用力，大小相等、方向相反、位移大小相等，所以A对
22、B做多少负功，B对A就做多少正功，D正确。故选CD。10BC【解析】A在小球下滑过程中，槽向左运动，小球与槽之间的相互作用力与槽的速度不垂直，所以会对槽做功，故A错误；B小球在下滑过程中，小球与槽组成的系统水平方向不受力，所以水平方向动量守恒，故B正确；CD小球与槽组成的系统水平方向动量守恒，球与槽的质量相等，小球沿槽下滑，球与槽分离时，小球与槽的速度大小相等，方向相反，小球被反弹后球与槽的速度相等，所以小球不能滑到槽上，不能达到高度h处，因此都做匀速直线运动，故C正确，D错误。故选BC。11BD【解析】A物块与斜面间存在摩擦力，物块下滑过程要克服摩擦力做功，系统机械能不守恒，A错误；B物块和
23、斜面体组成的系统在水平方向所受台外力为零，系统在水平方向动量守恒，B正确；C若物块和斜面体之间没有摩擦时，将物块和斜面看成一个系统由动能定理和水平方向的动量守恒有mgh =mv12 +Mv220 = mv1 - Mv2代入数据有因物块与斜面之间有摩擦力，可知物块滑到底端时的速度不等于，C错误；D将物块和斜面看成一个系统由水平方向的动量守恒有0 = mv1 - Mv2将上式两边同时乘以时间有mx1= Mx2x1 + x2= L经过计算有x2= D正确。故选BD。12 C D 【解析】(1)1两球碰撞时要发生对心碰撞，两球的直径应相等，即r1=r2；为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰
24、球的质量，即m1m2。故C正确。故选C。 (2)2AB由于各种偶然因素，如所受阻力不同等，小球的落点不可能完全重合，落点应当比较集中，故AB错误；CD确定落点平均位置的方法是最小圆法，即用尽可能最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表落点的平均位置；由于落点比较密集，又较多，每次测量距离很难。故不能用求平均值的方法求解；故C错误D正确。故选D。(2)3分析数据，如果动量守恒应有小球碰撞前后都做平抛运动，因高度相同则落地的时间想用，因此有代入上面公式可得是否成立，从而验证动量守恒定律。13 等于 不等于 等于 不等于 不等于 等于 相互作用的物体的质量与速度乘积的矢量和 BCD【解析】实验1
25、(1)1 碰后物体速度的矢量和为所以碰前物体的速度不等于碰后物体速度的矢量和。(2)2 碰前物体的动能为碰后物体的动能为碰前物体的动能不等于碰后物体动能的和。(3)3 碰前物体的质量m与速度v的乘积为碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和为二者在误差允许的范围内是相等的。实验2(1)4 碰后物体速度的矢量和为所以碰前物体的速度不等于碰后物体速度的矢量和。(2)5 碰前物体的动能为碰后物体的动能为碰前物体的动能不等于碰后物体动能的和。(3)6 碰前物体的质量m与速度v的乘积为碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和为二者在误差允许的范围内是相等的。(4)7相互作用的物体的质量与速度乘积的矢
26、量和。(5)8 实验中要寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变，进行有限次实验找到的“不变量”，具有偶然性，结论还需要检验。故选BCD。14（1）；（2）；（3）【解析】（1）小球A摆至最低点时速度最大，最大速度设为，由机械能守恒得解得（2）小球A从最低点向右摆动的过程中，A、B系统水平方向动量守恒，当A最后回到最低点时，B的速度最大，设此时A、B的速度分别为、，由水平方向动量守恒得由机械能守恒得解得，（3）当小球A摆至最高点时，A、B共速，设为v，A、B系统水平方向动量守恒得由机械能守恒得联立解得15（1）2m/s；（2）0.05m，；（3），0.6J【解析】（1）由题意可知A、B两点
27、的垂直高度为H=0.2m，滑块从A到B的过程机械能守恒，即解得vB=2m/s（2）将vB沿水平方向和竖直方向分解可得由题意并根据抛体运动规律可得（3）滑块到达斜面最大高度后恰好不再下滑，说明两者保持相对静止在平台上做匀速直线运动，根据平衡条件有mgsin30=mgcos30解得=滑块滑上斜面的过程中，两者组成的系统水平方向动量守恒，设滑块达到最高点时两者的共同速度为v，则mvx=（m+9m）v解得m/s根据能量守恒定律有16(1)；(2)【解析】解：(1)外壳与内芯碰撞后一起上升，假设碰后一起上升的初速度为v，由机械能守恒定律可得碰前瞬间外壳的速度为v0，外壳与内芯碰撞过程时间极短，可认为碰撞时的内力远远大于重力，二者的动量近似守恒，由动量守恒定律可得m1v0=（m1m2）v解得(2)在阶段一，由能量守恒定律，可知解得17(1)4m/s，3m/s；(2)0.2m【解析】(1)设碰前瞬间小球A的速度大小为v1，碰后瞬间小物块B的速度大小为v2，对小球A，由机械能守恒定律有mgh=得v1=4m/s对A、B系统，由动量守恒定律有mv1=mmv2得v2=3m/s(2)设小物块B由桌面右端O水平抛出时速度大小为v3，由动能定理有mgL=得v3=1m/sB由O水平抛出，竖直方向上有H=gt2，得t=0.2s水平方向上有x=v3t=0.2m
