【文档说明】新教材2021-2022人教版物理（江苏专用）选择性必修第一册课时检测：1.习题课一 动量与能量的综合问题含解析.doc，共(7)页，196.500 KB，由envi的店铺上传

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1课时跟踪检测(五)动量与能量的综合问题1．如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面

上做往复运动。从木块被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，受到的合力的冲量大小为()A.Mmv0M＋mB．2Mv0C.2Mmv0M＋mD．2mv0解析：选A由于子弹射入木块的时间极短，子弹与木块组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得mv0＝(M＋m)v，解得v＝mv0M＋m。由机械

能守恒可知木块第一次回到原来位置时速度大小仍为v，方向向左，根据动量定理，合力的冲量大小I＝Mv－0＝Mmv0M＋m，故A正确，B、C、D错误。2.如图甲所示，一块长度为L、质量为m的木块静止在光滑水平面上。一颗质量也为m的子弹以水平速度v0射入木块。当子弹刚射穿木块

时，木块向前移动的距离为s，如图乙所示。设子弹穿过木块的过程中受到的阻力恒定不变，子弹可视为质点。则子弹穿过木块的时间为()A.1v0(s＋L)B.1v0(s＋2L)C.12v0(s＋L)D.1v0(L＋2s)解析：选D子弹穿过木块的过程，对子弹和木块组成的系统，动量守恒，以v0的

方向为正方向，有mv0＝mv1＋mv2，设子弹穿过木块的过程所受阻力为Ff，对子弹，由动能定理有－Ff(s＋L)＝12mv12－12mv02，由动量定理有－Fft＝mv1－mv0，对木块，由动能定理有Ffs＝12mv22，由动量定理有Fft＝mv2，

联立解得t＝1v0(L＋2s)，故选D。3．小车静置于光滑的水平面上，A端固定一轻质弹簧，B端粘有橡皮泥，小车质量为2M，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，开始时小车与木块C都处于静止状态，如图所示。当突然

烧断细绳，弹簧被释放，使木块C离开弹簧向B端冲去，并跟B端橡皮泥粘在一起，以下说法中错误的是()A．如果小车内表面光滑，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大小为v时，小车对地运动速度大小为mMvD．整个系统最后静止解析：选A小车和木块组

成的系统在水平方向上不受外力，动量守恒，由于最后弹性势能释放出来，整个过程机械能不守恒，A错误，B正确；取木块C的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得0＝mv＋Mv1，得小车对地速度为v1＝－mMv，所以小车对地运动速度大小为mMv，C正确；最终小车与

木块C的速度相同，根据动量守恒定律得0＝(M＋m)v2，v2＝0，D正确。4.如图所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球。开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放。在小

铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是()A．小车和小球系统动量守恒B．小球摆到最低点时，小车的速度最大C．小球向右摆动过程小车一直向左加速运动D．小球摆到右方最高点时刻，由于惯性，小车仍在向左运动解析：选B小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，在竖直方向动量不守恒，系统整

体动量不守恒，故A错误；小球从图示位置下摆到最低点，小车向左加速运动，当小球到最低点时，小车速度最大，故B正确；当小球从最低点向右边运动时，小车向左减速运动，故C错误；当小球运动到与题图所示位置相对称的位置

时，小车静止，故D错误。5.如图所示，在光滑水平地面上有两个完全相同的小球A和B，它们的质量都为m。现B球静止，A球以速度v0与B球发生正碰，针对碰撞后的动能下列说法中正确的是()A．B球动能的最大值

是12mv02B．B球动能的最大值是18mv02C．系统动能的最小值是03D．系统动能的最小值是18mv02解析：选A当两球发生弹性碰撞时，A球静止，B球的动能最大，为12mv02，A正确，B错误；当两球相碰后以相同的速度运动时，

损失的能量最多，系统动能最小，两球组成的系统碰撞前后动量守恒，可得系统动能的最小值是14mv02，C、D错误。6.如图所示，木块静止在光滑水平面上，两颗不同的子弹A、B从木块两侧同时射入木块，最终都停在木块内，这一过程中木块始终保持静止。若子弹A射入的

深度大于子弹B射入的深度，则()A．子弹A的质量一定比子弹B的质量大B．入射过程中子弹A受到的阻力比子弹B受到的阻力大C．子弹A在木块中运动的时间比子弹B在木块中运动的时间长D．子弹A射入木块时的初动能一定比子弹B射入木块时的初动能大

解析：选D由于木块始终保持静止状态，则两子弹对木块的推力大小相等，则两子弹所受的阻力大小相等，设为F阻，根据动能定理，对A子弹有－F阻dA＝0－EkA，得EkA＝F阻dA，对B子弹有－F阻dB＝0－EkB，得EkB＝F阻dB，由于dA>dB，则有子弹入射时的初动能EkA>EkB

，故B错误，D正确。对两子弹和木块组成的系统动量守恒，则有2mAEkA＝2mBEkB，而EkA>EkB，则得到mA<mB，故A错误。子弹A、B从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析得知，两子弹在木块中运动时间必定相等，否则木块就会运动，故C错误。7.如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖

直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3∶1，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回。两球刚好不发生第二次碰撞，则A、B两球的质量比为()A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1解析：选D设A、B质量分别为mA、mB，B

的初速度为v0，取B的初速度方向为正方向，由题意知，两球刚好不发生第二次碰撞，说明A、B碰撞后速度大小相等，方向相反，分别为v03和－v03，则有mBv0＝mA·v03＋mB－v03，解得mA∶mB＝4∶1，选项D正确。8．如图所

示，滑块和小球的质量分别为M、m。滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动，小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连，轻绳长为l，开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止。现将小球由静止释放，当小球到达最低点时，下列4说法正确的是()A．滑块和小球组成的系统动量守

恒B．滑块和小球组成的系统竖直方向动量守恒C．小球的最大速率为2MglM＋mD．小球的最大速率为2m2glM(M＋m)解析：选C小球下落过程中系统所受合外力不为零，因此系统动量不守恒，故A错误；绳子拉力属于内力，当小球到达最低点时，系统在水平方向不受外力作用，因此系统水平方向动量守恒，但竖直方

向合外力不为0，动量不守恒，故B错误；当小球落到最低点时，只有水平方向有速度，此时小球和滑块的速度均达到最大，根据系统水平方向动量守恒得Mv1＝mv2，小球下落过程中系统机械能守恒，则mgl＝12Mv12＋12mv22，联立解得v1＝2m2glM(M＋m)，

v2＝2MglM＋m，故C正确，D错误。9.如图所示，在水平地面上放置一质量为M的木块，一质量为m的子弹以水平速度v射入木块(未穿出)，若木块与地面间的动摩擦因数为μ，求：(1)子弹射入木块后，木块在地面上前进的距离；(2)射入的过程中

，系统损失的机械能。解析：因子弹未射出，故碰撞后子弹与木块的速度相同，而系统损失的机械能为初、末状态系统的动能之差。(1)设子弹射入木块时，二者的共同速度为v′，取子弹的初速度方向为正方向，则有mv＝(M＋m)v′①设二者一起沿

地面前进的距离为x，由动能定理得－μ(M＋m)gx＝0－12(M＋m)v′2②由①②两式解得x＝m2v22(M＋m)2μg。(2)射入过程中损失的机械能ΔE＝12mv2－12(M＋m)v′2③5解得ΔE＝Mmv22(M＋m)。答案：(1)m2v22(M＋m)2μg(2)Mmv22(M＋m

)10．如图甲所示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体A以速度v0向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为x。现让弹簧一端连接另一质量为m的物体B(如图乙所示)，物体A以2v0的速度向右压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为x，则()A．物体A的质量为3mB．物体A的质量为2m

C．弹簧压缩量最大时的弹性势能为52mv02D．弹簧压缩量最大时的弹性势能为mv02解析：选A对题图甲，设物体A的质量为M，由机械能守恒定律可得，弹簧压缩x时弹性势能Ep＝12Mv02；对题图乙，物体A以2v0的速度向右压缩弹簧，物体A、B组成的系统动量守恒，弹簧达到最大压缩

量时，物体A、B二者速度相等，由动量守恒定律有M·2v0＝(M＋m)v，由能量守恒定律有Ep＝12M·(2v0)2－12(M＋m)v2。联立解得M＝3m，Ep＝32mv02，选项A正确，选项B、C、D错误。11.如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系

着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．子弹射入木块后的瞬间，速度大小为m0v0m0＋m＋MB．子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于(

M＋m0)gC．子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于(M＋m＋m0)gD．子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒解析：选C子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块构成的系统的动量守恒，以v0的方向为正方向，则m0v0＝(M＋m0)v1，得v1＝m

0v0m0＋M，选项A错误；子弹射入木块后的瞬间，FT－(M＋m0)g＝(M＋m0)v12L，可知绳子拉力大于(M＋m0)g，选项B错误；子弹射入木块后的瞬间，对圆环有FN＝FT＋mg＞(M＋m＋m0)g，由牛顿第三定律知，选项C正确；子弹6射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统只

在水平方向动量守恒，选项D错误。12.质量分别为1kg、3kg的滑块A、B静止于光滑水平面上，滑块B左侧连有轻弹簧，现使滑块A以v0＝4m/s的速度向右运动，如图所示，与滑块B发生碰撞。求二者在发生碰撞的过

程中：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)滑块B的最大速度。解析：(1)当弹簧压缩至最短时，弹簧的弹性势能最大，此时滑块A、B同速。由动量守恒定律得mAv0＝(mA＋mB)v，解得v＝mAv0mA＋mB＝1×41＋3m/s＝1m/s。弹簧的最大弹性势能大小等于滑块A、B损

失的动能Epm＝12mAv02－12(mA＋mB)v2＝6J。(2)当弹簧恢复原长时，滑块B获得最大速度，由动量守恒定律和能量守恒定律得mAv0＝mAvA＋mBvm，12mAv02＝12mBvm2＋12mAvA2，解得vm＝2m/s。答案：(1)6J(2)2m/s13.两物块A、B用轻弹

簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v＝6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4kg的物块C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者会粘在一起运动。则在以后的运动中：(1)当弹簧的弹性势能最大时，物块A的速

度为多大？(2)系统中弹性势能的最大值是多少？解析：(1)当A、B、C三者的速度相同时弹簧的弹性势能最大。由A、B、C组成的系统动量守恒得(mA＋mB)v＝(mA＋mB＋mC)vABC解得vABC＝(2＋2)×62＋2＋4m/s＝3m/s。(2)B、C碰撞时B、C

组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者速度为vBC，则mBv＝(mB＋mC)vBC得vBC＝2×62＋4m/s＝2m/s物块A、B、C速度相同时弹簧的弹性势能最大为Ep，根据能量守恒定律，则Ep＝12(mB＋mC)vBC2＋12mAv2－12(mA＋mB＋mC)vABC2＝12

×(2＋4)×22J＋12×2×62J－12×(2＋2＋4)×32J＝12J。7答案：(1)3m/s(2)12J