2021-2022年高二物理选择性必修第一册同步课时作业训练
1.3 动量守恒定律
一、单选题。本大题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.如图所示,A、B两物体质量之比为3:2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则下列说法中正确的是( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒
B.只有A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量才守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒
D.只有A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量才守恒
2.如图所示,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,斜面体质量为M,顶端高度为h,今有一质量为m的小物体,沿光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是( )
A.false B.false C.false D.false
3.动量守恒定律具有普适性,但需在一定条件下才成立,以下不属于动量守恒定律的条件的是( )
A.系统在某一方向不受外力或所受合外力为零,该方向动量守恒
B.系统不受外力或所受合外力为零
C.必须是两个或两个以上的物体组成的系统
D.系统所受外力不为零,但内力远大于外力时,动量近似守恒
4.A、B两球之间压缩一根轻弹簧,静置于光滑水平桌面上.已知A、B两球质量分别为2m和m。当用板挡住A球而只释放B球时,B球被弹出落于距桌面水平距离为x的水平地面上,如图,问当用同样的程度压缩弹簧,取走A左边的挡板,将A、B同时释放,B球的落地点距桌面距离为( )
A.false B.falsex C.x D.falsex
5.如图所示,质量为m的人立于平板车上,车的质量为M,人与车以大小为v1的速度在光滑水平面上向东运动。当此人相对于车以大小为v2的速度竖直跳起时,车向东的速度大小为( )
A.false B.false C.false D.v1
6.关于动量守恒的条件,下列说法正确的有( )
A.只要系统内存在摩擦力,动量不可能守恒
B.只要系统所受外力做的功为零,动量一定守恒
C.只要系统所受合外力的冲量为零,动量一定守恒
D.若系统中物体加速度不为零,动量一定不守恒
7.如图所示,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.互推后两同学总动量增加 B.互推后两同学动量相等
C.分离时质量大的同学的速度小一些 D.互推过程中机械能守恒
8.我国女子短道速滑队多次在国际大赛上摘金夺银,为祖国赢得荣誉。在某次3000m接力赛中,“接棒”的运动员甲提前站在“交捧”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,猛推甲一把,使甲荻得更大的速度向前冲出,如图所示。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则( )
A.甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量
B.甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反
C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量
D.甲和乙组成的系统机械能守恒
9.如图所示,将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上,槽的左侧紧靠在墙壁上、现让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下,与圆弧槽相切自A点进入槽内,则下列结论中正确的是( )
A.小球在半圆槽内运动的全过程中,只有重力对它做功
B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C.小球自半圆槽B点向C点运动的过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
D.小球离开C点以后,将做竖直上抛运动
10.如图所示,在光滑水平面上有A、B两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B上坐着一个小孩,小孩与B车的总质量是A车质量的10倍。两车开始都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v推出,A车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A车后,又把它以相对于地面的速度v推出。每次推出,A车相对于地面的速度都是v,方向向左。则小孩把A车推出几次后,A车返回时小孩不能再接到A车( )
A.5 B.6 C.7 D.8
二、多选题。本大题共3小题,每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11.一兴趣小组利用玩具小车进行实验。如图所示,在质量为M的小车中用细线挂一质量为m0的小球。小车和小球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动,与位于正对面的质量为m的静止物体发生碰撞,碰撞时间极短。在此碰撞过程中,可能发生的情况是( )
A.小车、物体、小球的速度都发生变化,三者构成的系统动量守恒,机械能守恒
B.小车、物体、小球的速度都发生变化,三者构成的系统动量守恒,机械能不守恒
C.小球的速度不变,小车和物体构成的系统动量守恒,机械能守恒
D.小球的速度不变,小车和物体构成的系统动量守恒,机械能不守恒
12.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
13.下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是( )
A. 在光滑水平面上,子弹射入木块的过程中
B. 地面光滑,剪断细线,弹簧恢复原长的过程中
C. 两球匀速下降,细线断裂后,它们在水中运动的过程中
D. 木块沿光滑固定斜面由静止滑下的过程中
三、填空题。本大题共4小题。
14.如图所示,在光滑的水平面上有A和B两小车,质量分别为m1、m2,A车上有一质量为m3的人,开始时两车和人均静止.现人以速度v0向右跳上B车,并与B车保持相对静止,则人跳离A车后,A车的速度大小为______;人跳上B车后,A、B两车的速度大小之比为______.
15.如图所示,质量为m2的B物体追上质量为m1的A物体,并发生碰撞,设A、B两物体碰前速度分别为v1、v2,碰后速度分别为v1′、v2′(v2>v1),碰撞时间很短,设为Δt。
根据动量定理:
对A:F1Δt=___________①
对B:F2Δt=___________②
由牛顿第三定律F1=___________③
由①②③得两物体总动量关系为:
m1v1′+m2v2′=___________
16.动量守恒定律
(1)内容:如果一个系统___________,或者___________,这个系统的总动量保持不变。
(2)表达式:m1v1+m2v2=___________(作用前后总动量相等)。
(3)适用条件:系统___________或者所受外力的___________。
(4)普适性:动量守恒定律既适用于低速物体,也适用于高速物体。既适用于宏观物体,也适用于___________物体。
17.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,两球刚好不发生碰撞,AB两球的质量之比为__________,AB碰撞前、后两球总动能之比为_______________
四、解答题。本大题共3小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
18.如图所示,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自己刚好能回到高处A.求男演员落地点C与O点的水平距离s.已知男演员质量m1和女演员质量m2之比m1∶m2=2,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C点比O点低5R.
19.如图所示,如果悬挂球的绳子能承受的最大拉力F=10N,球的质量m=0.5kg,L=0.3m,锤头的质量M=0.866kg,如果锤沿水平方向击打球m,试求锤头的速度多大时才能把绳打断。(设m原来是静止的,打击后锤头是静止的,取g=10m/s2)
20.在光滑水平面上,false、false两个物体在同一直线上沿同一方向运动,false的质量是false,速度是false,false的质量是false,速度是false。false从后面追上false,它们相互作用一段时间后,false的速度增大为false,方向不变,这时false的速度是多大?方向如何?
参考答案
1.C
【解析】A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,弹簧释放后,若A、B两物体仍静止,则A、B两物体动量守恒。若A、B两物体发生滑动,A、B两物体受到的摩擦力false不同,系统所受合外力不为0,系统动量不守恒,A错误;
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B两物体构成的系统所受合外力为0,动量守恒,C正确;
BD.由于地面光滑,A、B、C组成的系统所受合外力为0,A、B、C组成的系统动量守恒。动量守恒需要系统受到的合外力为零,与系统内的内力无关,A、B、C之间的摩擦力为内力。故BD错误。
故选C。
2.C
【解析】物体与斜面在水平方向上动量守恒,设物块的速度方向为正方向,则有
false
运动时间相等,则有
false
由题意可知
false
联立解得:
false
故C正确,ABD错误。
故选C。
3.C
【解析】A.系统在某一方向不受外力或所受合外力为零,该方向动量守恒,故A正确,不符合题意;
B.系统不受外力或所受合外力为零,系统动量守恒,故B正确,不符合题意;
C.一个物体组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,故C错误,符合题意;
D.系统所受外力不为零,但内力远大于外力时,外力可以忽略不计,动量近似守恒,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.D
【解析】当用挡板挡住A球而只释放B球时,B球做平抛运动设桌面高度为h,则有
false
所以弹簧的弹性势能为
false
若保持弹簧的压缩程度不变,取走A左边的挡板,将A、B同时释放,由动守恒定律有
false
所以
false
因此A球与B球获得的动能之比
false
所以B球获得动能为
false
那么B球抛出时初速度为
false
则平抛后落地水平位移为
false
故ABC错误;D正确。
故选D.
5.D
【解析】人与车组成的系统在水平方向上动量守恒,人向上跳起后,水平方向上的速度没变,则
false
因此
false
故选D。
6.C
【解析】A.只要系统所受合外力为零,系统动量就守恒,与系统内是否存在摩擦力无关,故A错误;B.系统所受外力做的功为零,系统所受合外力不一定为零,系统动量不一定守恒,如用绳子拴着一个小球,让小球在水平面内做匀速圆周运动,小球转动的过程中,系统外力做功为零,但小球的动量不守恒,故B错误;
C.力与力的作用时间的乘积是力的冲量,系统所受合外力的冲量为零,即合外力为零,则系统动量守恒,故C正确;
D.比如碰撞过程,两个物体的加速度都不为零即合力都不为零,但系统的动量却守恒,故D错误。
故选C。
7.C
【解析】AB.在冰面上,不计摩擦阻力,两人组成的系统动量守恒,原来静止,故总动量为零,相互推后,两人的动量等大、反向,AB错误;
C.由false可知,分离时质量大的同学的速度小一些,C正确;
D.互推过程中两人的速度均增大,故机械能增大,D错误。
故选C。
8.B
【解析】A.因为冲量是矢量,甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等方向相反,故冲量大小相等方向相反,A错误;
B.两人组成的系统合外力为零,系统的动量守恒,根据动量守恒定律可知,系统动量变化量为零,则甲、乙的动量变化一定大小相等且方向相反,B正确;
C.甲、乙间的作用力大小相等,不知道甲、乙的质量关系,不能求出甲乙动能变化关系,无法判断做功多少,也不能判断出二者动能的变化量,C错误;
D.在乙推甲的过程中,乙的肌肉对系统做了功,甲和乙组成的系统机械能不守恒, D错误。
故选B。
9.C
【解析】A.小球下滑到半圆槽的最低点B之后,半圆槽离开墙壁,除了重力外,槽对小球的弹力对小球做功,选项A错误;
BC.小球下滑到半圆槽的最低点B之前,小球与半圆槽组成的系统水平方向上受到墙壁的弹力作用,系统所受的外力不为零,系统水平方向上动量不守恒,半圆槽离开墙壁后,小球与半圆槽在水平方向动量守恒,选项B错误,C正确;
D.半圆槽离开墙壁后小球对槽的压力对槽做功,小球与半圆槽具有向右的水平速度,所以小球离开右侧槽口以后,将做斜上抛运动,选项D错误。
故选C。
10.B
【解析】取水平向右为正方向,小孩第一次推出A车时,有
false
解得
false
第n次推出A车时,有
false
则
false
所以
false
当false时,再也接不到小车,由以上各式得false,取n=6,故B正确,ACD错误。
故选B。
11.CD
【解析】在碰撞的过程中,由于碰撞的时间极短,小球由于惯性速度不变。小车和物体组成的系统动量守恒;系统的机械能可能守恒,也可能不守恒。
故选CD。
12.ACD
【解析】A.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;
BCD.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,放开右手时总动量方向向左,放开右手后总动量方向也向左,B错误、CD正确。
故选ACD。
13.AC
【解析】A.子弹和木块的系统在水平方向不受外力,竖直方向所受合力为零,系统动量守恒,A正确;
B.在弹簧恢复原长过程中,系统在水平方向始终受墙的作用力,系统动量不守恒,B错误;
C.木球与铁球的系统所受合外力为零,系统动量守恒,C正确;
D.木块下滑过程中,斜面始终受挡板的作用力,系统动量不守恒,D错误;
故选AC。
14.false false
【解析】将A车和人组成一个系统,系统的动量守恒,设人跳离A车后,A车的速度为false,以向右为正方向,由动量守恒定律有false,解得:false,负号表示A车的速度方向向左;
研究人和B车,以向右为正方向,由动量守恒定律有false,解得:false;
15.m1v1′-m1v1 m2v2′-m2v2 -F2 m1v1+m2v2
【解析】略
16.不受外力 所受外力的矢量和为0 m1v1′+m2v2′ 不受外力 矢量和为零 微观
【解析】略
17.4:1 9:5
【解析】因两球刚好不发生碰撞,说明AB碰撞后速率大小相同,规定向左为正方向,由动量守恒定律可知,而,解得; 碰撞前后总动能之比为;
18.false
【解析】两演员一起从从A点摆到B点,只有重力做功,机械能守恒定律,设总质量为m,则false
女演员刚好能回到高处,机械能依然守恒:false
女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒:
false③
根据题意:false
有以上四式解得:false
接下来男演员做平抛运动:由false,得false
因而:false;
19.1 m/s
【解析】球m被锤打击后以O为圆心,L为半径做圆周运动且在刚打过后绳子拉力最大,由圆周运动向心力计算公式有
false
解得
v=falsem/s
锤打击m过程中,系统水平方向不受外力作用,系统水平动量守恒,即有
false
解得
v0=false=1m/s
所以,若要锤打小球后绳子被拉断,锤的速度应大于等于1 m/s
20.7.4m/s,方向没有改变
【解析】解:设A的质量为m1,初速度为v1,作用后速度为v1',B的质量为m2,初速度为v2,作用后速度为v2',由A、B组成的系统整个运动中动量守恒,可得
m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
代入数据解得
v1'=7.4m/s
方向不变
A的速度是7.4m/s,方向没有改变。