2021-2022学年粤教版(2019)选择性必修第一册
1.3动量守恒定律
跟踪训练(解析版)
1.如图所示,一平板车停在光滑的水平面上,某同学站在小车上,若他设计下列操作方案,最终能使平板车持续地向右驶去的是( )
A.该同学在图示位置用大锤连续敲打车的左端
B.只要从平板车的一端走到另一端即可
C.在车上装个电风扇,不停地向左吹风
D.他站在车的右端将大锤丢到车的左端
2.下列情形中,满足动量守恒条件的是( )
A.用铁锤打击放在铁砧上的铁块,打击过程中,铁锤和铁块的总动量
B.子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中,子弹和木块的总动量
C.子弹水平穿过墙壁的过程中,子弹和墙壁的总动量
D.棒击垒球的过程中,棒和垒球的总动量
3.如图所示,轻质弹簧固定在水平面上,上端连着质量为m2的铁块,铁块上面有一层轻质海绵垫。另一质量为m1的铁块从m2正上方0.05m处由静止释放,两铁块碰撞后(由于海绵垫的缓冲,碰撞时间不可忽略)合在一起继续压缩弹簧,对于两铁块和弹簧组成的系统,下列叙述正确的是( )
A.两铁块虽受外力作用,碰撞的过程动量仍严格守恒
B.碰撞后两铁块合在一起压缩弹簧的过程机械能守恒
C.从两铁块开始碰撞到弹簧压缩至最短的过程动量守恒
D.从两铁块开始碰撞到弹簧压缩至最短的过程机械能守恒
4.如图所示,甲木块的质量为m1,以速度v沿光滑水平地面向右运动,正前方有一静止的、质量为m2的乙木块,乙木块上连有一轻质弹簧。甲木块与弹簧接触后( )
A.甲木块的动量守恒
B.乙木块的动量守恒
C.甲、乙两木块所组成系统的动量守恒
D.甲、乙两木块所组成系统的机械能守垣
5.如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球向右拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,不计一切摩擦,小球向左摆到最低点过程中(
)
A.小车和小球组成的系统动量守恒
B.车的机械能守恒
C.细绳中的拉力对小车做正功
D.小球的机械能增加
6.在如图所示的装置中,木块B与水平面间的接触面是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后并留在木块内,将弹簧压缩到最短。现将木块、弹簧、子弹合在一起作为研究对象,则此系统在从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中( )
A.动量守恒,机械能守恒
B.动量不守恒,机械能不守恒
C.动量守恒,机械能不守恒
D.动量不守恒,机械能守恒
7.下列说法正确的是( )
A.一个系统动量守恒,则机械能一定守恒
B.一个系统机械能守恒,则动量一定守恒
C.一对相互作用力做功之和一定为零
D.一对相互作用力的冲量和一定为零
8.如图所示,质量为M的斜劈静止在光滑水平面上,斜劈的上表面粗糙,一个质量为m的小物块从斜劈的顶端由静止滑下,则由斜劈和小物块组成的系统,在小物块下滑过程中( )
A.动量守恒,机械能守恒
B.动量守恒,机械能不守恒
C.动量不守恒,机械能守恒
D.动量不守恒,机械能不守恒
9.关于系统动量守恒的说法正确的是( )
①只要系统所受外力的矢量和为零,系统动量就守恒
②只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒
③系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒
④系统如果合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可近似认为动量守恒
A.①②③
B.①②④
C.①③④
D.②③④
10.如图所示,光滑地面上放置一辆小车C,车上站有两名同学A和B,小车上表面粗糙。初始时A、B、C均静止,当A同学开始向右走的同时,B同学向左走。则( )
A.若A、B的速率相等,则C可能静止
B.若A、B的质量相等,则A、B组成的系统动量守恒
C.只有A、B的动量大小相等时,A、B、C组成的系统动量才守恒
D.无论C运动与否,A、B、C组成的系统动量一定守恒
11.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
12.如图所示,在光滑的水平面上有一物体M,物体上有一光滑的半圆弧轨道,轨道半径为R,最低点为C,两端A、B一样高,现让小滑块m从A点静止下滑,则( )
A.m恰能达到小车上的B点
B.m从A到C的过程中M向左运动,m从C到B的过程中M向右运动
C.m从A到B的过程中小车一直向左运动,m到达B的瞬间,M速度为零
D.M和m组成的系统机械能守恒,动量守恒
13.如图所示,为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段,小球B静止在圆弧轨道的最低点O处,另有一小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下,经时间t与B发生正碰。碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道。当两球第二次相碰时( )
A.相间隔的时间为t
B.将仍在O处相碰
C.可能在O点以外的其他地方相碰
D.两球在碰撞的瞬间水平方向上的动量守恒
14.如图所示,在粗糙水平面上,用水平轻绳相连的两个相同的物体A、质量均为,在水平恒力作用下以速度做匀速运动。在时轻绳断开,A在作用下继续前进,则下列说法正确的是( )
A.至时间内,A、的总动量不守恒
B.至时间内,A、的总动量不守恒
C.时,A的动量为
D.时,A的动量为
15.如图所示,有一小车静止在光滑的水平面上,站在小车上的人将右边管中的球一个一个地投入左边的筐中(球仍在车上)。以人、车和球作为系统,下列判断正确的是( )
A.由于系统所受合外力为零,故小车不会动
B.当球全部投入左边的框中时,车仍然有向右的速度
C.由于系统水平方向动量守恒,故小车右移
D.若人屈膝跳起投球,则系统在竖直方向上动量守恒
16.如图所示,轻杆垂直于转轴,中心焊接在转轴上,以角速度开始转动。下面说法正确的是( )
A.系统动量守恒
B.系统角动量守恒
C.系统所受合外力等于0
D.系统所受合力矩等于0
17.在一次“看谁滑得远”的比赛中,参赛者站在静止于水平地面的滑板车上,向前扔出同一袋沙包,滑板车向后滑行一段距离后停下来,将滑板车和参赛者看成一个整体,请简要回答:
(1)参赛者如何扔沙包可使滑板车向后滑行的距离更大;
(2)从能量转化的角度,解释滑板车最终停下来的原因。
18.随着机动车数量的增加,交通安全问题日益凸显。分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍惜生命。一货车严重超载后的总质量为
,以
的速率匀速行驶。某时刻司机突然发现正前方25m处停着总质量为
的轿车,货车立即刹车做匀减速直线运动,己知超载的货车刹车减速时加速度大小为
。求;
()超载货车与轿车碰撞前的速度;
()若货车与轿车相互作用时间
,碰撞后两车获得相同速度,则货车对轿车的平均冲力多大?
19.如图所示,光滑水平面上A、B两小车质量都是M,A车前站立一质量为m的人,两车在同一直线上相向运动。为避免两车相撞,人从A车跳到B车上,最终A车停止运动,B车获得反向速度v0,试求:
(1)两小车和人组成的系统的初动量大小;
(2)为避免两车相撞,若要求人跳跃速度尽量小,则人跳上B车后,A车的速度多大。
参考答案
1.C
【详解】
A.把人和车看成整体,用大锤连续敲打车的左端,根据动量守恒定律可以知道,系统的总动量为零,车不会持续地向右驶去,故A错误;
B.人从平板车的一端走到另一端的过程中,系统水平方向不受外力,动量守恒,系统总动量为零,车不会持续地向右驶去,故B错误;
C.电风扇向左吹风,电风扇会受到一个向右的反作用力,从而使平板车持续地向右驶去,故C正确;
D.站在车的右端将大锤丢到车的左端的过程中,系统水平方向不受外力,动量守恒,系统总动量为零,车不会持续地向右驶去,故D错误。
故选C。
2.B
【详解】
A
.竖直方向合力不为零,动量不守恒,A错误;
B.子弹水平穿过光滑桌面上木块的过程中,系统合外力为零,所以子弹和木块的总动量守恒,故B正确;
C.墙壁受地面的作用力,系统合外力不为零,总动量不守恒,故C错误;
D.棒受人手的作用力,故合外力不为零,总动量不守恒,故D错误;
故选B。
3.B
【详解】
A.两铁块碰撞的过程,由于受重力和弹簧的支持力作用,外力不为零,因此两铁块碰撞的过程动量不是严格守恒,故A错误;
B.碰撞后两铁块合在一起压缩弹簧的过程,两铁块与弹簧组成的系统机械能守恒,故B正确;
C.从两铁块开始碰撞到弹簧压缩至最短的过程,所受外力不为零,动量不守恒,故C错误;
D.从两铁块开始碰撞时不是完全弹性碰撞,有机械能损失,故D错误。
故选B。
4.C
【详解】
ACB.甲木块与弹簧接触后,由于弹簧弹力的作用,甲、乙的动量都要发生变化,但甲、乙所组成的系统因所受合力为零,故系统动量守恒,AB错误,C正确;
D.甲、乙两木块所组成系统的动能,一部分转化为弹簧的弹性势能,故系统机械能不守恒,D错误。
故选C。
5.C
【详解】
A.小球在摆动得过程中,小球和小车系统只受重力和支持力作用,水平方向合力为零,所以系统水平方向动量守恒,在竖直方向上,只有小球有竖直方向的分速度,且各位值得分速度不相等,则竖直方向动量不守恒,所以系统动量不守恒,A错误;
BCD.小球在摆动过程中,系统机械能守恒,小球拉力做正功,因小球的部分机械能转化为小车的机械能,所以小球机械能减小,小车机械能增大,BD错误,C正确。
故选C。
6.B
【详解】
在从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中,由于墙壁对弹簧有作用力,系统所受合外力不为零,动量不守恒,子弹射入木块的过程有摩擦生热,系统机械能不守恒,B正确。
故选B。
7.D
【详解】
AB.动量守恒的系统机械能不一定守恒,动量守恒的条件是:系统不受外力或受外力的代数和为零:机械能守恒定律的条件是:系统只受到重力的作用,或受外力的代数和为零,反之一个系统机械能守恒,则动量不一定守恒,故AB错误;
C.一对作用力和反作用力分别作用在两个不同物体上,它们可能分别对两个物体都做正功,其代数和为正值:比如在光滑水平面由静止释放的两个带同种电荷的小球,库仑力对两个小球都做正功,作用力和反作用力所做的功的代数和为正值,故物体间的一对相互作用力做功的代数和不一定为零,故C错误;
D.相互作用力一定等大反向,同时产生同时消失,所以一对相互作用的冲量一定大小相等方向相反,所以一对相互作用力的冲量和一定为零,故D正确。
故选D。
8.D
【详解】
将斜劈与小物块看成一个系统,由于地面光滑,该系统在水平方向不受外力,故水平方向动量守恒,但竖直方向合外力不为零,故竖直方向动量不守恒;
在小物块下滑过程中,物块与斜劈之间的摩擦力有做功,故机械能不守恒;
故选D。
9.C
【详解】
①只要系统所受外力的矢量和为零,系统动量就守恒,则①正确;
②系统内有摩擦力,但是系统受的合外力也可能为零,则系统的动量也可能守恒,则②错误;
③系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒,则③正确;
④系统如果合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可近似认为动量守恒,则④正确。
故选C。
10.AD
【详解】
A.A、B、C三者组成的系统动量守恒,系统初动量为零,如果A、B的速率相等,A、B的动量大小可能相等,它们的动量方向相反,A、B系统动量可能为零,由动量守恒定律可知,C可能静止,故A正确;
BCD.A、B、C系统所受合外力为零,不论A、B质量是否相等,不论A、B的动量大小是否相等,A、B、C系统动量都守恒,故BC错误,D正确。
故选AD。
11.AC
【详解】
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。
12.AC
【详解】
m从A到C的过程中M向左加速运动,m从C到B的过程中M向左减速运动,即小车一直向左运动,且M和m组成的系统水平方向不受力,则水平方向动量守恒,则m滑到右端两者具有相同的速度时有
解得
系统运动中不受摩擦力,故系统的机械能也守恒,所以m恰能达到小车上的B点,且m到达B的瞬间,m、M速度为零,故AC正确;BD错误;
故选AC。
13.BD
【分析】
如图所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段,A、B球的运动可以看做是单摆运动,根据单摆运动的周期公式即可求解。
【详解】
ABC.因为他是一个很大的光滑圆弧上,这样的话可以当作一个单摆运动。所以A、B球发生正碰后各自做单摆运动
由此可见周期与质量、速度等因素无关,所以碰后A、B两球的周期相同,所以A、B两球上升的时间和下落的时间都是一样的。由题目可知A球下落的时间为
所以要经过2t的时间,A、B两球同时到达O处相碰,故AC错误,B正确。
D.两球在碰撞的瞬间水平方向上合外力为零,两球组成的系统在水平方向上的动量守恒,故D正确。
故选BD。
14.BD
【详解】
A.设A、B所受的滑动摩擦力大小相等均为f,系统匀速运动时,有
得
轻绳断开后,对B,取向右为正方向,由动量定理得
联立得
即在B停止运动前,即在到时间内,A、B系统的合外力为零,总动量守恒,故A错误;
B.至时间内,B停止运动,A匀加速运动,系统的合外力不为零,则系统的动量不守恒,故B正确;
C.时,取向右为正方向,由系统动量守恒得
得A的动量
故C错误;
D.时,即物体B停止后又经过
对A由动量定理得
解得A的动量为
故D正确。
故选BD。
15.BC
【详解】
ABC.在投球过程中,人和车(含篮球)系统所受合外力不为零,但水平方向所受合外力为零,系统水平方向动量守恒,篮球由水平向左的动量,则人和车系统获得向右的水平动量,因此车仍然有向右的速度,小车向右移动,A错误,BC正确;
D.若若人屈膝跳起投球,,系统在竖直方向上所受合外力不为零,则系统在竖直方向上动量不守恒,D错误;
故选BC。
16.AC
【详解】
AC.整个系统具有极佳的对称性,在绕轴旋转的过程中,机械能守恒能够保证两个小球时时刻刻均为匀角速度转动,合外力为零,所以系统动量守恒,机械能守恒。故AC正确;
B.同时对中心转轴来看,对称性能保证角动量守恒和合外力矩为零,但如果对其他参考点来看,圆周运动角动量并不能保证守恒,故B错误;
D.系统所受力矩都是同向(沿转动方向),故系统所受合力矩不等于零。故D错误;
故选AC。
17.(1)以较大的速度扔出沙包;(2)滑板车克服摩擦力做功,动能转化为内能
【详解】
(1)设沙包的质量为,参赛者的质量为,沙包被扔出的速度大小为,人扔出沙包后获得的速度大小为,将沙包和人视为系统,根据动量守恒定律有
得
可知,以较大的速度扔出沙包后参赛者获得较大初速度,滑行的距离更大一些。
(2)滑板车克服摩擦力做功,动能转化为内能。
18.(1);(2)
【详解】
(1)根据
代入数据解得
(2)碰撞过程中满足动量守恒
以轿车为研究对象
解得冲击力为
19.(1);(2)
【详解】
(1)光滑水平面上,两小车与人系统动量守恒,所以两小车和人组成的系统的初动量就等于最终A车停止运动,B车获得反向速度时系统的动量所以由系统动量守恒
(2)为避免两车恰好不会发生碰撞,最终两车和人具有相同速度,设共速的速度为v1,由系统动量守恒
解得