新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)難點(diǎn)12 動量守恒在子彈打木塊模型和板塊模型中的應(yīng)用（原卷版）

難點(diǎn)12動量守恒在子彈打木塊模型和板塊模型中的應(yīng)用一、子彈打木塊模型1．模型圖示2．模型特點(diǎn)(1)子彈水平打進(jìn)木塊的過程中，系統(tǒng)的動量守恒．(2)系統(tǒng)的機(jī)械能有損失．3．兩種情景(1)子彈嵌入木塊中，兩者速度相等，機(jī)械能損失最多(完全非彈性碰撞)動量守恒：mv0＝(m＋M)v能量守恒：Q＝Ff·s＝eq\f(1,2)mv02－eq\f(1,2)(M＋m)v2(2)子彈穿透木塊動量守恒：mv0＝mv1＋Mv2能量守恒：Q＝Ff·d＝eq\f(1,2)mv02－(eq\f(1,2)Mv22＋eq\f(1,2)mv12)【例1】如圖所示，在光滑的水平桌面上靜止放置一個質(zhì)量為980g的長方形勻質(zhì)木塊，現(xiàn)有一顆質(zhì)量為20g的子彈以大小為300m/s的水平速度沿木塊的中心軸線射向木塊，最終留在木塊中沒有射出，和木塊一起以共同的速度運(yùn)動．已知木塊沿子彈運(yùn)動方向的長度為10cm，子彈打進(jìn)木塊的深度為6cm.設(shè)木塊對子彈的阻力保持不變．(1)求子彈和木塊的共同速度以及它們在此過程中所產(chǎn)生的內(nèi)能．(2)若子彈是以大小為400m/s的水平速度從同一方向水平射向該木塊，則在射中木塊后能否射穿該木塊？二、滑塊—木板模型1．模型圖示2．模型特點(diǎn)(1)系統(tǒng)的動量守恒，但機(jī)械能不守恒，摩擦力與兩者相對位移的乘積等于系統(tǒng)減少的機(jī)械能．(2)若滑塊未從木板上滑下，當(dāng)兩者速度相同時(shí)，木板速度最大，相對位移最大．3．求解方法(1)求速度：根據(jù)動量守恒定律求解，研究對象為一個系統(tǒng)；(2)求時(shí)間：根據(jù)動量定理求解，研究對象為一個物體；(3)求系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能或相對位移：根據(jù)能量守恒定律Q＝FfΔx或Q＝E初－E末，研究對象為一個系統(tǒng)．【例2】(多選)長木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m＝2kg的另一物體B以水平速度v0＝2m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖所示，g＝10m/s2.則下列說法正確的是()A．木板獲得的動能為1JB．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2JC．木板A的最小長度為2mD．A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1【例3】質(zhì)量為M＝1.0kg的長木板A在光滑水平面上以v1＝0.5m/s的速度向左運(yùn)動，某時(shí)刻質(zhì)量為m＝0.5kg的小木塊B以v2＝4m/s的速度從左端向右滑上長木板，經(jīng)過時(shí)間t＝0.6s小木塊B相對A靜止，求：(1)兩者相對靜止時(shí)的運(yùn)動速度v；(2)從木塊滑上木板到相對木板靜止的過程中，木板A的動量變化量的大?。?3)小木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ.一、單選題1．（2022·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示為沖擊擺實(shí)驗(yàn)裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A．子彈的動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的熱能C．子彈的動能轉(zhuǎn)變成了沙箱和子彈的動能D．子彈的動能一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的機(jī)械能2．（2021·寧夏·銀川一中高三階段練習(xí)）如圖所示，平板車放在光滑的水平面上，木塊和輕彈簧放在光滑的平板車上，輕彈簧一端與固定在平板車上的擋板連接，整個裝置處于靜止，一顆子彈以一定的水平速度射入木塊（時(shí)間極短）并留在木塊中與木塊一起向前滑行，與彈簧接觸后壓縮彈簧，不計(jì)擋板和彈簧的質(zhì)量，下面說法正確的是（）A．子彈射入木塊過程中，子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒、機(jī)械能守恒B．子彈和木塊壓縮彈簧過程中，子彈、木塊、小車組成的系統(tǒng)動量不守恒、機(jī)械能守恒C．子彈和木塊壓縮彈簧過程中，子彈、木塊、小車、彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒、機(jī)械能守恒D．從子彈剛好接觸木塊至彈簧壓縮最短的整個過程中，子彈、木塊、小車組成的系統(tǒng)所損失的機(jī)械能等于子彈與木塊摩擦產(chǎn)生的熱量3．（2022·江蘇·高三專題練習(xí)）如圖所示，小物塊A通過一不可伸長的輕繩懸掛在天花板下，初始時(shí)靜止。從發(fā)射器（圖中未畫出）射出的小物塊B沿水平方向與A相撞，碰撞前B的速度大小為v，碰撞后二者粘在一起，并擺起一個較小角度。已知A和B的質(zhì)量分別為mA和mB，重力加速度大小為g，碰撞時(shí)間極短且忽略空氣阻力。下列選項(xiàng)正確的是（）A．B與A碰撞過程滿足動量守恒、機(jī)械能守恒B．B與A碰撞前后輕繩的拉力大小不變C．碰撞后AB一起上升的最大高度與輕繩的長度有關(guān)D．碰撞后AB一起上升的最大高度為SKIPIF1<04．（2020·全國·高三課時(shí)練習(xí)）在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射擊質(zhì)量為M的木塊，最終子彈未能射穿木塊，射入的深度為d，木塊在加速運(yùn)動中的位移為s。則以下說法正確的是（）A．子彈動能的虧損小于系統(tǒng)動能的虧損B．子彈動量變化量的大小大于木塊動量變化量的大小C．摩擦力對M做的功一定等于摩擦力對m做的功D．位移s一定小于深度d5．（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，在固定的水平桿上，套有質(zhì)量為m的光滑圓環(huán)，輕繩一端拴在環(huán)上，另一端系著質(zhì)量為M的木塊，現(xiàn)有質(zhì)量為SKIPIF1<0的子彈以大小為SKIPIF1<0的水平速度射入木塊并立刻留在木塊中，重力加速度為g，下列說法正確的是A．子彈射入木塊后的瞬間，速度大小為SKIPIF1<0B．子彈射入木塊后的瞬間，繩子拉力等于SKIPIF1<0C．子彈射入木塊之后，圓環(huán)、木塊和子彈構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒D．子彈射入木塊后的瞬間，環(huán)對輕桿的壓力大于SKIPIF1<06．（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，木塊靜止在光滑水平面上，兩顆不同的子彈A、B從木塊兩側(cè)同時(shí)射入木塊，最終都停在木塊內(nèi)，這一過程中木塊始終保持靜止．若子彈A射入的深度大于子彈B射入的深度，則（）A．子彈A的質(zhì)量一定比子彈B的質(zhì)量大B．入射過程中子彈A受到的阻力比子彈B受到的阻力大C．子彈A在木塊中運(yùn)動的時(shí)間比子彈B在木塊中運(yùn)動的時(shí)間長D．子彈A射入木塊時(shí)的初動能一定比子彈B射入木塊時(shí)的初動能大7．（2018·北京東城·高三期中）如圖所示，一質(zhì)量SKIPIF1<0的長方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一質(zhì)量SKIPIF1<0的小木塊A?，F(xiàn)以地面為參考系，給A和B以大小均為SKIPIF1<0，方向相反的初速度，使A開始向左運(yùn)動，B開始向右運(yùn)動，但最后A并沒有滑離B板。A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1，SKIPIF1<0取SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．木塊A一直做勻減速運(yùn)動B．木塊A在木板B上滑動過程中，木塊A的加速度大小不變方向變化C．木塊在加速運(yùn)動過程中，木塊相對于木板運(yùn)動了2.67mD．整個過程中，滑動摩擦產(chǎn)生的熱量為16焦耳二、多選題8．（2021·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，兩個質(zhì)量和速度均相同的子彈分別水平射入靜止在光滑水平地面上質(zhì)量相同、材料不同的兩矩形滑塊A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的兩倍．上述兩種射入過程相比較A．射入滑塊A的子彈速度變化大B．整個射入過程中兩滑塊受的沖量一樣大C．兩個過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相同D．射入滑塊A中時(shí)阻力對子彈做功是射入滑塊B中時(shí)的兩倍9．（2022·山東·高三專題練習(xí)）如圖所示，在固定的光滑斜面底端有一與斜面垂直的固定擋板，一個勁度系數(shù)為49.5N/m的輕彈簧下端連接擋板，上端連接質(zhì)量為1kg的物體B，質(zhì)量為0.98kg的物體A與B一起靜止在斜面上（A與B不黏連），此時(shí)彈簧的彈性勢能為0.99J。質(zhì)量為0.02kg的子彈以200m/s的速度沿著斜面向下射入物體A且未穿出（射入時(shí)間極短）。SKIPIF1<0，斜面傾角為30°，下列判斷正確的是（）A．子彈停在物體A內(nèi)瞬間，A的速度大小為4m/sB．子彈射入物體A過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能為396JC．當(dāng)A、B再次回到初始位置時(shí)A與B分離D．A與B分離時(shí)，A（包括子彈）和B的動能之和為2.99J10．（2022·廣東·高三專題練習(xí)）如圖所示，長為L，質(zhì)量為2m的長木板B放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的鐵塊A放在長木板右端。一質(zhì)量為m的子彈以速度v0射入木板并留在其中，鐵塊恰好不滑離木板。子彈射入木板中的時(shí)間極短，子彈、鐵塊均視為質(zhì)點(diǎn)，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)恒定，重力加速度為g。下列說法正確是（）A．整個過程中子彈、A、B三者構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒B．木板獲得的最大速度為SKIPIF1<0v0C．鐵塊獲得的最大速度為SKIPIF1<0v0D．鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<011．（2020·全國·高三專題練習(xí)）如圖（a）所示，質(zhì)量為2m、長為L的木塊靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的子彈（可視為質(zhì)點(diǎn)）以初速度SKIPIF1<0水平向右射向木塊，穿出木塊時(shí)速度減為SKIPIF1<0。若再將另一相同木塊固定在傳送帶上（如圖（b）所示），使木塊隨傳送帶以SKIPIF1<0的速度水平向左運(yùn)動，相同的子彈仍以初速度SKIPIF1<0水平向右射向木塊，木塊的速度始終不變.已知木塊對子彈的阻力恒定.下列說法正確的是（）A．第一次子彈穿過木塊過程中，木塊的位移大小為SKIPIF1<0B．第一次子彈穿過木塊過程中，子彈克服阻力做的功為SKIPIF1<0C．子彈前后兩次穿過木塊的時(shí)間之比為SKIPIF1<0D．第二次子彈穿出木塊時(shí)的速度為SKIPIF1<012．（2019·福建南平·二模）如圖所示，質(zhì)量為M=950g的木塊隨足夠長的水平傳送帶AB一起以v1=6m/s的速度向左勻速運(yùn)動，傳送帶的速度恒定，木塊與傳送帶的動摩擦因數(shù)μ=0.5．當(dāng)木塊運(yùn)動到最左端A點(diǎn)時(shí)，一顆質(zhì)量為m=50g的子彈，以v0=254m/s的水平向右的速度射入木塊并留在其中，設(shè)子彈射中木塊的時(shí)間極短，重力加速度g取10m/s2．則（

）A．子彈射中木塊后，木塊一直做減速運(yùn)動B．木塊被擊中后向右運(yùn)動，離A的最大距離為4.9mC．木塊被擊中后由于木塊與皮帶的摩擦而產(chǎn)生的熱量為6.5JD．木塊被擊中后到相對傳送帶靜止過程中，摩擦力對木塊的沖量大小為13N·s三、解答題13．（2022·湖北·高三專題練習(xí)）如圖所示，平板小車A放在光滑水平面上，長度L=1m，質(zhì)量mA=1.99kg，其上表面距地面的高度h=0.8m?；瑝KB（可視為質(zhì)點(diǎn)）質(zhì)量mB=1kg，靜置在平板小車的右端，A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.1。現(xiàn)有mC=0.01kg的子彈以v0=400m/s速度向右擊中小車A并留在其中，且擊中時(shí)間極短，g取10m/s2．求：（1）子彈C擊中平板小車A后的瞬間，A速度多大？（2）B落地瞬間，平板小車左端與滑塊B的水平距離x多大？14．（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）如圖所示，在光滑的水平桌面上靜止放置一個質(zhì)量為980g的長方形勻質(zhì)木塊，現(xiàn)有一顆質(zhì)量為20g的子彈以大小為300m/s的水平速度沿木塊的中心軸線射向木塊，最終留在木塊中沒有射出，和木塊一起以共同的速度運(yùn)動。已知木塊沿子彈運(yùn)動方向的長度為10cm，子彈打進(jìn)木塊的深度為6cm。設(shè)木塊對子彈的阻力保持不變。(1)求子彈和木塊的共同速度以及它們在此過程中所增加的內(nèi)能；(2)若子彈是以大小為400m/s的水平速度從同一方向水平射向該木塊，則在射中木塊后能否射穿該木塊？15．（2020·西藏·山南二中高三階段練習(xí)）如圖，一質(zhì)量為M=2kg的物塊靜止在桌面邊緣，桌面離水平面的高度為h=0.8m。一質(zhì)量為m=100g的子彈以水平速度SKIPIF1<0=120m/s射入物塊后，以水平速度SKIPIF1<0射出。物塊質(zhì)量損失不計(jì)，重力加速度g=10m/s2。求：(1)此過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；(2)此后物塊落地點(diǎn)離桌面邊緣的水平距離。16．（2021·福建省德化第一中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，在高h(yuǎn)=0.8m的平臺上放置一質(zhì)量為M=0.99kg的小木塊（視為質(zhì)點(diǎn)），小木塊距平臺右邊緣距離d=2m，一質(zhì)量m=0.01kg的子彈以400m/s的速度沿水平方向射入小木塊并留在其中，然后一起向右運(yùn)動。最后，小木塊從平臺邊緣滑出落在距平臺右側(cè)水平距離s=0.8m的地面上，g取10m/s2，求：（1）小木塊滑出平臺時(shí)的速度v；（2）子彈射入木塊的過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q；（3）木塊與平臺間的動摩擦因數(shù)μ。17．（2021·黑龍江·哈爾濱市第三十二中學(xué)校高三期中）如圖所示，質(zhì)量為M的木塊靜止于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m、速度為v0的子彈水平射入木塊且未穿出，該過程中木塊沿水平方向向右運(yùn)動的位移大小為s，子彈射入木塊的深度為L。設(shè)木塊對子彈的阻力恒為F，求：（1）子彈與木塊相對靜止時(shí)二者共同速度