2021-2022人教版(2019)高二物理选修一
1.3动量守恒定律
一、单选题
1.19世纪中叶发现的能量守恒定律是自然科学中十分重要的定律。下列物理定律中,哪一个定律是能量守恒定律的具体体现( )
A.万有引力定律
B.动量守恒定律
C.楞次定律
D.库仑定律
2.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
3.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
4.一只青蛙从荷叶上跳入水中,若不考虑水和空气的阻力。下列表述中正确的是( )
A.青蛙与荷叶组成的系统动量守恒
B.起跳时,荷叶对青蛙做正功,青蛙的动能增加
C.全过程中青蛙与荷叶组成的系统机械能可能守恒
D.全过程中青蛙与荷叶组成的系统机械能一定不守恒
5.花样滑冰时技巧与艺术性相结合的一个冰上运动项目,在音乐伴奏下,运动员在冰面上表演各种技巧和舞蹈动作,极具观赏性。甲、乙运动员以速度大小为1m/s沿同一直线相向运动。相遇时彼此用力推对方,此后甲以1m/s、乙以2m/s的速度向各自原方向的反方向运动,推开时间极短,忽略冰面的摩擦,则甲、乙运动员的质量之比是( )
A.1∶3
B.3∶1
C.2∶3
D.3∶2
6.两个质量分别为、的小球在光滑水平面上运动,当追上后与其发生正碰,则两小球组成的系统一定保持不变的是( )
A.速度
B.动能
C.机械能
D.动量
7.如图所示,小船的两端站着甲、乙两人,初始小船静止于湖面上。现甲和乙相向而行,从船的一端走到另一端,最后静止于船上,不计水的阻力,下列说法正确的是( )
A.若甲先行,乙后行,小船最终向左运动
B.若甲先行,乙后行,小船最终向右运动
C.无论谁先行,小船最终都向右运动
D.无论谁先行,小船最终都静止
8.下列叙述的情况中,系统动量不守恒的是( )
A.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时
B.如图甲所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,人与车组成的系统
C.子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统
D.如图乙所示,子弹射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统
二、多选题
9.对物理概念和物理规律的正确理解是学好物理的关键,下列表述正确的是( )
A.一个机械能守恒的系统动量一定守恒
B.一个动量守恒的系统机械能可能不守恒
C.一个物体在某过程中动能不变,那么这个过程中动量也不变
D.一个物体在某过程中动量不变,那么这个过程中动能也不变
10.两物体相互作用前后的总动量不变,则两物体组成的系统一定( )
A.不受外力作用
B.不受外力或所受合外力为零
C.每个物体动量改变量的值相同
D.每个物体动量改变量的值不同
11.质量分别为m和2m的A、B两物体在外力作用下静止在质量为的平板小车C上,A、B之间有一根被压缩的轻质弹簧,如图所示,地面水平且光滑。同时释放两物体,弹簧开始变长,在之后的过程中(物体不会离开小车)( )
A.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量可能不守恒
B.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成系统的动量一定守恒
C.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,当为某一较小值时A、B组成的系统动量可能守恒
D.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量一定守恒
12.如图所示,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘细线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平地面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为、,且、,若同时剪断两根细线,空气阻力不计,两球带电量不变,则下列叙述正确的是( )
A.两球质量
B.剪断细线后,两球组成的系统机械能守恒
C.剪断细线后,两球组成的系统水平方向动量守恒
D.落地时a球速率大于b球速率
三、解答题
13.解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务,假设鱼雷快艇的总质量为M,以速度v匀速前进,现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后,快艇速度减为原来的,不计水的阻力,则鱼雷的发射速度为多少?
14.静止在太空的飞行器上有一种装置,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度。已知飞行器的质量为M,发射的是初速度为零的3价阳离子,射出时阳离子的速度为v,每秒发射阳离子的个数为N,每个阳离子的质量为m,单位电荷的电量为e,不计阳离子间的相互作用力和发射阳离子后飞行器质量的变化,求:
(1)电场的加速电压U;
(2)发射器的发射功率P;
(3)飞行器获得的加速度。
15.如图,质量为m2=1
kg的滑块静止于光滑的水平面上,一质量为m1=5.0×10-2
kg的小球以1
000
m/s的速率碰到滑块后又以800
m/s的速率被弹回,试求滑块获得的速度大小。
16.一轻质弹簧一端连着静止的物体B,放在光滑的水平面上,静止的物体A被水平速度为v0的子弹射中并且嵌入其中,随后一起向右运动压缩弹簧,已知物体A的质量是物体B的质量的,子弹的质量是物体B的质量的,求:
(1)物体A被击中后的速度大小;
(2)弹簧压缩到最短时B的速度大小。
参考答案
1.C
【详解】
A.万有引力定律体现的是真空中两个质点间的相互作用力,与能量守恒定律无关,A错误;
B.动量守恒定律体现的是合外力为零的系统满足的规律,与能量守恒定律无关,B错误;
C.楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,C正确;
D.库仑定律指的是真空中的两个点电荷间的相互作用力规律,与能量守恒定律无关,D错误。
故选C。
2.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。
3.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。
4.D
【详解】
A.青蛙与荷叶组成的系统水平方向动量守恒,竖直方向动量不守恒,则总动量不守恒,选项A错误;
B.起跳时,荷叶对青蛙不做功,青蛙本身对自己做功,青蛙的动能增加,选项B错误;
CD.全过程中青蛙本身对自己做功,则青蛙与荷叶组成的系统机械能一定增加,选项C错误,D正确。
故选D。
5.D
【详解】
以甲初速度方向为正方向,甲、乙推开的过程中,满足动量守恒
代入数据可得
故选D。
6.D
【详解】
碰撞过程中,动量一定守恒,如果是弹性碰撞,机械能才守恒,如果是非弹性碰撞,机械能减小,D正确。
故选D。
7.D
【详解】
以甲、乙和船组成的系统为研究对象,由系统动量守恒知,初始系统总动量为0,所以无论谁先行,最终系统总动量为0,小船最终都静止,故D正确,A、B、C错误。
故选D。
8.C
【详解】
A.手榴弹在空中炸开时,系统内力远大于外力,因此动量守恒,故A不符合题意;
B.小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,人与车组成的系统所受合外力为零,因此动量守恒,故B不符合题意;
C.子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统所受合外力不为零,因此动量不守恒,故C符合题意;
D.子弹射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统所受合外力为零,因此动量守恒,故D不符合题意。
故选C。
9.BD
【详解】
A.只有重力(或弹簧的弹力)做功的系统机械能守恒,合外力为零的系统动量守恒,如物体自由下落,机械能守恒,但动量不守恒,故一个机械能守恒的系统动量不一定守恒,A错误;
B.一个动量守恒的系统机械能可能不守恒,如完全非弹性碰撞动量守恒,机械能减少,B正确;
C.物体的动能、动量的表达式为
,
一个物体在某过程中质量、速度大小不变,但速度方向改变,该物体动能不变,但动量改变,C错误;
D.一个物体在某过程中动量不变,即质量、速度不变,那么这个过程中动能也不变,D正确。
故选BD
10.BC
【详解】
AB.系统动量守恒并不是说系统一定不受外力,也可能受外力但是合外力为零,故错误,B正确;
CD.由动量守恒定律可知,每个物体动量改变量的值相同;故C正确,D错误。
故选BC。
11.BD
【详解】
A.若A、B所受的摩擦力大小相等,则小车C受到A、B的摩擦力是一对平衡力,小车C保持静止,由于A、B受到的摩擦力大小相等,A、B系统的动量守恒,则A、B在小车C上同时滑动,同时停止滑动,因此整个过程中A、B组成的系统受到的合外力始终为零,系统动量守恒,故A错误;
BD.若A、B与小车C组成系统,A与C、B与C的摩擦力均为系统内力,A、B、C系统受到的合外力为零,故A、B、C组成的系统动量守恒,故B、D正确;
C.根据可知,A、B受到小车的最大静摩擦力,释放A、B后,当较小时,小车C将随B一起向右运动,由于A、B、C组成的系统动量守恒,而小车C的动量会改变,因此A、B组成的系统动量不守恒,故C错误。
故选BD。
12.AC
【详解】
A.设a、b球间库仑斥力为F,对a、b球受力分析,可得
可得
故A正确;
B.剪断细线后,两球组成的系统有库仑力做功,机械能不守恒,故B错误;
C.剪断细线后,两球组成的系统水平方向合外力为0,水平方向动量守恒,故C正确;
D.落地时,竖直方向只受力重力作用,从相同的高度下落,故竖直速度相同,水平方向所受合外力为零,故水平方向动量守恒,则有
mava=mbvb
则水平方向的速率关系为
故落地时b的速率大于a的速率,故D错误。
故选AC。
13.v
【详解】
设鱼雷的发射速度为,由动量守恒可知
解得
14.(1);(2);(3)
【详解】
(1)每个阳离子带3个单位正电荷,电荷量为3e,阳离子加速过程,根据动能定理可得
解得
(2)每秒发射离子的能量为
W=Pt=P?1=P
发射功率可表示为
(3)设射出离子后飞行器的速度为,喷射时间为t,根据动量守恒定律可得
根据加速度定义式可得
15.90
m/s
【详解】
对小球和滑块组成的系统,在水平方向上不受外力,竖直方向上所受合力为零,系统动量守恒,以小球初速度方向为正方向,则有v1=1
000
m/s,v1′=-800
m/s,v2=0
又m1=5.0×10-2
kg,m2=1
kg由动量守恒定律有
m1v1=m1v1′+m2v2′
代入数据解得
v2′=90
m/s
16.(1);
(2)
【详解】
(1)设子弹射入A后,A与子弹的共同速度为v1,由动量守恒定律可得
解得
(2)当AB速度相等时,弹簧的压缩量最大,设此时A、B的共同速度为v,取向右为正方向,对子弹、A、B组成的系统,由动量守恒定律可得
解得
试卷第2页,总2页