第1章 第1节 动量 能力（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第1章 第1节 动量 能力（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 300.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-06 14:35:00 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修一 第1章 第1节 动量 能力
一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 有两颗质量不等、在圆轨道上运行的人造地球卫星，用 表示卫星的运行周期，用 表示卫星的动量，则有关轨道半径较大的那颗卫星的周期 、动量 和机械能，下列说法中正确的是
A. 周期 较大，动量 也一定较大，机械能也大
B. 周期 较大，动量 可能较小，机械能不能确定
C. 周期 较小，动量 较大，机械能也大
D. 周期 较小，动量 也较小，质量大的卫星的机械能也大
2. 质量为 的小球以 的速度竖直向下落至水平地面上，再以 的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，小球动量的变化量 和合外力对小球做的功 为
A. ， B. ，
C. ， D. ，
3. 将一质量为 的小球以 的初速度斜向上抛出，不计空气阻力，当小球落到与抛出点等高处时，小球动量大小改变了 ，则这一过程经历的时间为（ 取 ）
A. B. C. D.
4. 如图所示，质量为 的足球在离地高 处时速度刚好水平向左，大小为 ，守门员在此时握拳击球，使球以大小为 的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，则
A. 击球前后球动量改变量的方向水平向左
B. 击球前后球动量改变量的大小是
C. 击球前后球动量改变量的大小是
D. 球离开手时的机械能不可能是
5. 如图， 是固定于竖直平面内的光滑的四分之一圆周轨道，圆心 在 的正上方，在 和 两点各有一质量为 的小物块 和 ，从同一时刻开始， 自由下落， 沿圆弧下滑，则
A. 与 同时到达 ，它们在 点的动量相同
B. 比 先到达 ，它们在 点的动量不同
C. 比 先到达 ，它们在 点的动量不同
D. 比 先到达 ，它们从各自起点到 点的动量的变化相同
6. 两个完全相同的小球分别从同一高度抛出，一个平抛，一个竖直上抛，不计空气阻力。从抛出到它们落地的过程中，这两个小球的
A. 运动时间相同 B. 速度变化量相同
C. 动能的变化量相同 D. 动量的变化量相同
二、双项选择题（共3小题；共12分）
7. 高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动量
A. 与它的速度成正比 B. 与它所经历的时间成正比
C. 与它的位移成正比 D. 与它的动能成正比
8. 从同一高度以相同的初动能竖直向上抛出两个小球 、 ， 达到的最高点比 的高，不计空气阻力，则
A. 的质量比 的大 B. 的质量比 的小
C. 抛出时， 的动量比 的大 D. 抛出时， 的动量比 的小
9. 一质量为 、可看成质点的物块做直线运动，其运动过程中动量的二次方与位置关系如图所示，则
A. 物块在坐标原点时的速度大小为
B. 物块运动中受到的合力大小为
C. 物块运动的加速度大小为
D. 物块从 运动到 所用时间为
三、实验题（共3小题；共28分）
10. 用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为 ，两滑块被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为 ，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为 ，左侧滑块质量为 ，右侧滑块质量为 ，两滑块质量与速度的乘积的矢量和 ，这个实验结果说明： 。（以水平向左为正方向，结果保留到小数点后 位）
11. “探究碰撞中的不变量”的实验装置如图甲所示。已知打点计时器的电源周期为 。
（1）下列说法正确的是 。（填正确选项前的字母）
A.本实验中应尽可能减小摩擦
B.实验时先推动小车 ，再接通打点计时器电源
（2）若获得的纸带如图乙所示，从 点开始，每 个点取一个计数点，其中 、 、 、 、 都为计数点，并测得相邻计数点间距分别为 、 、 、 ，已测得小车 （含橡皮泥）的质量 ，小车 （含撞针）的质量 。由以上测量结果可得碰前系统总动量为 。碰后系统总动量为 。（结果均保留三位有效数字）
12. 某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“”“”表示速度方向）：
（1）实验 ：
使 ，让运动的滑块 （质量为 ）碰静止的滑块 （质量为 ），碰后两个滑块分开，数据如表 。
表
根据这个实验可推知，在误差允许的范围内：
① 碰前物体的速度 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的速度。
② 碰前物体的动能 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的动能。
③ 碰前物体的质量 与速度 的乘积 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量 与速度 的乘积 。
（2）实验 ：
使 ，让运动的滑块 （质量为 ）碰静止的滑块 （质量为 ），碰后两滑块一起运动，数据如表 。
表
根据这个实验可推知，在误差允许的范围内：
① 碰前物体的速度 （填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和。
② 碰前物体的动能 （填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和。
③ 碰前物体的质量 与速度 的乘积 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量 与速度 的乘积 的矢量和。
（3）实验 ：
使 ，让运动的滑块 （质量为 ）碰静止的滑块 （质量为 ），碰后两滑块分开，数据如表 。
表
根据实验数据可推知，在误差允许的范围内：
① 碰前物体的速度 （填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和。
② 碰前物体的动能 （填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和。
③ 碰前物体的质量 与速度 的乘积 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量 与速度 的乘积 的矢量和。
该同学还进行了其他情景的实验，最终在实验中发现的“不变量”是 。
答案
第一部分
1. B
【解析】在圆轨道上运行的人造地球卫星，其所需的向心力是由地球对卫星的万有引力提供的，由 可得 ，则 ，可见卫星动量的大小与质量有关，而与周期无关，由于卫星质量的大小关系不确定，所以动量的大小关系也不确定；机械能也与质量有关，所以机械能的大小关系也不确定；根据 可得 ，可见轨道半径 越大，人造卫星的运行周期 越大。综上可知，B正确。
2. A
【解析】竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化量为 ，方向竖直向上。根据动能定理可知，合外力对小球做功为 ，故选A。
3. B
【解析】由于小球从抛出到落至与抛出点等高处这一运动过程中只受重力，故速度只在竖直方向发生变化，由 得，，由 可知经历的时间为 ，故选B。
4. C
【解析】规定水平向右为正方向，击球前球的动量为 ，击球后球的动量为 ，击球前后球动量改变量的大小为 ，动量改变量的方向水平向右，A、B错误，C正确；由于没有规定零势能位置，所以无法确定球离开手时的机械能，D错误。
5. B
【解析】 物块做自由落体运动，设运动时间为 ， 物块沿圆弧轨道下滑，设运动时间为 ， 物块在任一高度竖直方向分运动的加速度都小于重力加速度，而 、 两物块竖直方向位移相同，所以 ，即 比 先到达 。又到达 点时 的速度竖直向下，而 的速度水平向左，根据 得 ，故两物块的动量大小相等，方向不相同，初动量相同，末动量不同，故动量的变化不同，故B正确，A、C、D错误。
6. C
【解析】根据竖直方向速度变化与时间关系可知 ，两球的速度变化量即 不同，则运动时间不同，故A、B错误；
根据动能定理可知 ，由于重力做功相等，初动能相等，可知落地时的动能相等，动能的变化量相同，故C正确；
根据 ，由于速度变化量不同，动量变化量也不同，故D错误。
第二部分
7. A， B
【解析】由动量公式 可知，动量与速度成正比，A正确；
由公式 、 可得 ，可知动量与它所经历的时间成正比，B正确；
由公式 、 可得 ，故C错误；
由 、 得 ，故D错误。
8. B， D
【解析】小球抛出后做竖直上抛运动，由公式 可知，抛出时 球的速度比 球的大，由于两球初动能相同，则 球的质量比 球的小，故A错误，B正确；由动能与动量的关系 可知，动能相等时，质量越大，动量越大，则 球的初动量比 球的小，故C错误，D正确。故选B、D。
9. A， D
【解析】由 可得物块在坐标原点时的速度为 ，故A正确；
由 ， 可得 ，则 图象的斜率大小为 ，故物块的加速度大小为 ，物块受到的合力大小为 ，故B、C错误；
由 可得物块从 运动到 所用时间为 ，故D正确。
故选A、D。
第三部分
10. ；在误差允许的范围内，两滑块质量与速度的乘积的大小相等，方向相反，即碰撞过程中，系统动量不变
【解析】滑块通过挡光板的平均速度可近似视为瞬时速度，左侧滑块的速度为 ，则左侧滑块的动量为 ，右侧滑块的速度为 ，则右侧滑块的动量为 ，两滑块质量与速度的乘积的矢量和 ，说明在误差允许的范围内，两滑块质量与速度的乘积的大小相等，方向相反，即碰撞过程中，系统动量不变。
11. （1） A
【解析】本实验中要尽可能减小摩擦，这样可减小实验误差，故A正确；实验时应先接通打点计时器电源，再推动小车 ，故B错误。
（2） ；
【解析】碰前 车做匀速直线运动，速度由 段求得，，解得 ，则碰前系统总动量 ；碰后 、 车一起做匀速直线运动，速度由 段求得解得，，解得 ，则碰后系统总动量 。
12. （1） ① 等于
【解析】实验 ：从表 中数据可看出，在误差允许的范围内，碰撞前后物体的速度相等；由于物体的质量相等，故碰撞前后物体的动能相等，质量与速度的乘积 相等。
② 等于
③ 等于
（2） ① 等于
【解析】实验 ：从表 中数据可看出，碰前物体的速度为 ，碰后物体速度的矢量和为 ，在误差允许的范围内，碰撞前后物体速度的矢量和相等；碰前物体的质量 与速度 的乘积为 ，碰后物体的质量 与速度 的乘积的矢量和为 ，则在误差允许的范围内，碰撞前物体的质量 与速度 的乘积的矢量和与碰撞后的相等；碰前物体的动能为 ，碰后的总动能 ，在误差允许的范围内，碰撞前物体的总动能与碰撞后不相等。
② 不等于
③ 等于
（3） ① 不等于
【解析】实验 ：从表 中数据可看出，碰前物体的速度为 ，碰后物体的速度的矢量和 ，知在误差允许的范围内，碰撞前物体的速度与碰撞后物体速度的矢量和不相等；碰前物体的动能 ，碰后物体的总动能 ，在误差允许的范围内，碰撞前物体的动能与碰后物体的动能之和不相等；碰前物体的质量 与速度 的乘积为 ，碰后物体的质量 与速度 的乘积的矢量和为 ，则在误差允许的范围内，碰撞前物体的质量与速度的乘积和碰后质量与速度乘积的矢量和相等。
综上所述，最终在实验中发现的“不变量”是质量和速度的乘积之和。
② 不等于
③ 等于；质量和速度的乘积之和
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一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 有两颗质量不等、在圆轨道上运行的人造地球卫星，用 表示卫星的运行周期，用 表示卫星的动量，则有关轨道半径较大的那颗卫星的周期 、动量 和机械能，下列说法中正确的是
A. 周期 较大，动量 也一定较大，机械能也大
B. 周期 较大，动量 可能较小，机械能不能确定
C. 周期 较小，动量 较大，机械能也大
D. 周期 较小，动量 也较小，质量大的卫星的机械能也大
2. 质量为 的小球以 的速度竖直向下落至水平地面上，再以 的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的时间内，小球动量的变化量 和合外力对小球做的功 为
A. ， B. ，
C. ， D. ，
3. 将一质量为 的小球以 的初速度斜向上抛出，不计空气阻力，当小球落到与抛出点等高处时，小球动量大小改变了 ，则这一过程经历的时间为（ 取 ）
A. B. C. D.
4. 如图所示，质量为 的足球在离地高 处时速度刚好水平向左，大小为 ，守门员在此时握拳击球，使球以大小为 的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，则
A. 击球前后球动量改变量的方向水平向左
B. 击球前后球动量改变量的大小是
C. 击球前后球动量改变量的大小是
D. 球离开手时的机械能不可能是
5. 如图， 是固定于竖直平面内的光滑的四分之一圆周轨道，圆心 在 的正上方，在 和 两点各有一质量为 的小物块 和 ，从同一时刻开始， 自由下落， 沿圆弧下滑，则
A. 与 同时到达 ，它们在 点的动量相同
B. 比 先到达 ，它们在 点的动量不同
C. 比 先到达 ，它们在 点的动量不同
D. 比 先到达 ，它们从各自起点到 点的动量的变化相同
6. 两个完全相同的小球分别从同一高度抛出，一个平抛，一个竖直上抛，不计空气阻力。从抛出到它们落地的过程中，这两个小球的
A. 运动时间相同 B. 速度变化量相同
C. 动能的变化量相同 D. 动量的变化量相同
二、双项选择题（共3小题；共12分）
7. 高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动量
A. 与它的速度成正比 B. 与它所经历的时间成正比
C. 与它的位移成正比 D. 与它的动能成正比
8. 从同一高度以相同的初动能竖直向上抛出两个小球 、 ， 达到的最高点比 的高，不计空气阻力，则
A. 的质量比 的大 B. 的质量比 的小
C. 抛出时， 的动量比 的大 D. 抛出时， 的动量比 的小
9. 一质量为 、可看成质点的物块做直线运动，其运动过程中动量的二次方与位置关系如图所示，则
A. 物块在坐标原点时的速度大小为
B. 物块运动中受到的合力大小为
C. 物块运动的加速度大小为
D. 物块从 运动到 所用时间为
三、实验题（共3小题；共28分）
10. 用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为 ，两滑块被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为 ，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为 ，左侧滑块质量为 ，右侧滑块质量为 ，两滑块质量与速度的乘积的矢量和 ，这个实验结果说明： 。（以水平向左为正方向，结果保留到小数点后 位）
11. “探究碰撞中的不变量”的实验装置如图甲所示。已知打点计时器的电源周期为 。
（1）下列说法正确的是 。（填正确选项前的字母）
A.本实验中应尽可能减小摩擦
B.实验时先推动小车 ，再接通打点计时器电源
（2）若获得的纸带如图乙所示，从 点开始，每 个点取一个计数点，其中 、 、 、 、 都为计数点，并测得相邻计数点间距分别为 、 、 、 ，已测得小车 （含橡皮泥）的质量 ，小车 （含撞针）的质量 。由以上测量结果可得碰前系统总动量为 。碰后系统总动量为 。（结果均保留三位有效数字）
12. 某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“”“”表示速度方向）：
（1）实验 ：
使 ，让运动的滑块 （质量为 ）碰静止的滑块 （质量为 ），碰后两个滑块分开，数据如表 。
表
根据这个实验可推知，在误差允许的范围内：
① 碰前物体的速度 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的速度。
② 碰前物体的动能 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的动能。
③ 碰前物体的质量 与速度 的乘积 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量 与速度 的乘积 。
（2）实验 ：
使 ，让运动的滑块 （质量为 ）碰静止的滑块 （质量为 ），碰后两滑块一起运动，数据如表 。
表
根据这个实验可推知，在误差允许的范围内：
① 碰前物体的速度 （填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和。
② 碰前物体的动能 （填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和。
③ 碰前物体的质量 与速度 的乘积 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量 与速度 的乘积 的矢量和。
（3）实验 ：
使 ，让运动的滑块 （质量为 ）碰静止的滑块 （质量为 ），碰后两滑块分开，数据如表 。
表
根据实验数据可推知，在误差允许的范围内：
① 碰前物体的速度 （填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和。
② 碰前物体的动能 （填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和。
③ 碰前物体的质量 与速度 的乘积 （填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量 与速度 的乘积 的矢量和。
该同学还进行了其他情景的实验，最终在实验中发现的“不变量”是 。
答案
第一部分
1. B
【解析】在圆轨道上运行的人造地球卫星，其所需的向心力是由地球对卫星的万有引力提供的，由 可得 ，则 ，可见卫星动量的大小与质量有关，而与周期无关，由于卫星质量的大小关系不确定，所以动量的大小关系也不确定；机械能也与质量有关，所以机械能的大小关系也不确定；根据 可得 ，可见轨道半径 越大，人造卫星的运行周期 越大。综上可知，B正确。
2. A
【解析】竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化量为 ，方向竖直向上。根据动能定理可知，合外力对小球做功为 ，故选A。
3. B
【解析】由于小球从抛出到落至与抛出点等高处这一运动过程中只受重力，故速度只在竖直方向发生变化，由 得，，由 可知经历的时间为 ，故选B。
4. C
【解析】规定水平向右为正方向，击球前球的动量为 ，击球后球的动量为 ，击球前后球动量改变量的大小为 ，动量改变量的方向水平向右，A、B错误，C正确；由于没有规定零势能位置，所以无法确定球离开手时的机械能，D错误。
5. B
【解析】 物块做自由落体运动，设运动时间为 ， 物块沿圆弧轨道下滑，设运动时间为 ， 物块在任一高度竖直方向分运动的加速度都小于重力加速度，而 、 两物块竖直方向位移相同，所以 ，即 比 先到达 。又到达 点时 的速度竖直向下，而 的速度水平向左，根据 得 ，故两物块的动量大小相等，方向不相同，初动量相同，末动量不同，故动量的变化不同，故B正确，A、C、D错误。
6. C
【解析】根据竖直方向速度变化与时间关系可知 ，两球的速度变化量即 不同，则运动时间不同，故A、B错误；
根据动能定理可知 ，由于重力做功相等，初动能相等，可知落地时的动能相等，动能的变化量相同，故C正确；
根据 ，由于速度变化量不同，动量变化量也不同，故D错误。
第二部分
7. A， B
【解析】由动量公式 可知，动量与速度成正比，A正确；
由公式 、 可得 ，可知动量与它所经历的时间成正比，B正确；
由公式 、 可得 ，故C错误；
由 、 得 ，故D错误。
8. B， D
【解析】小球抛出后做竖直上抛运动，由公式 可知，抛出时 球的速度比 球的大，由于两球初动能相同，则 球的质量比 球的小，故A错误，B正确；由动能与动量的关系 可知，动能相等时，质量越大，动量越大，则 球的初动量比 球的小，故C错误，D正确。故选B、D。
9. A， D
【解析】由 可得物块在坐标原点时的速度为 ，故A正确；
由 ， 可得 ，则 图象的斜率大小为 ，故物块的加速度大小为 ，物块受到的合力大小为 ，故B、C错误；
由 可得物块从 运动到 所用时间为 ，故D正确。
故选A、D。
第三部分
10. ；在误差允许的范围内，两滑块质量与速度的乘积的大小相等，方向相反，即碰撞过程中，系统动量不变
【解析】滑块通过挡光板的平均速度可近似视为瞬时速度，左侧滑块的速度为 ，则左侧滑块的动量为 ，右侧滑块的速度为 ，则右侧滑块的动量为 ，两滑块质量与速度的乘积的矢量和 ，说明在误差允许的范围内，两滑块质量与速度的乘积的大小相等，方向相反，即碰撞过程中，系统动量不变。
11. （1） A
【解析】本实验中要尽可能减小摩擦，这样可减小实验误差，故A正确；实验时应先接通打点计时器电源，再推动小车 ，故B错误。
（2） ；
【解析】碰前 车做匀速直线运动，速度由 段求得，，解得 ，则碰前系统总动量 ；碰后 、 车一起做匀速直线运动，速度由 段求得解得，，解得 ，则碰后系统总动量 。
12. （1） ① 等于
【解析】实验 ：从表 中数据可看出，在误差允许的范围内，碰撞前后物体的速度相等；由于物体的质量相等，故碰撞前后物体的动能相等，质量与速度的乘积 相等。
② 等于
③ 等于
（2） ① 等于
【解析】实验 ：从表 中数据可看出，碰前物体的速度为 ，碰后物体速度的矢量和为 ，在误差允许的范围内，碰撞前后物体速度的矢量和相等；碰前物体的质量 与速度 的乘积为 ，碰后物体的质量 与速度 的乘积的矢量和为 ，则在误差允许的范围内，碰撞前物体的质量 与速度 的乘积的矢量和与碰撞后的相等；碰前物体的动能为 ，碰后的总动能 ，在误差允许的范围内，碰撞前物体的总动能与碰撞后不相等。
② 不等于
③ 等于
（3） ① 不等于
【解析】实验 ：从表 中数据可看出，碰前物体的速度为 ，碰后物体的速度的矢量和 ，知在误差允许的范围内，碰撞前物体的速度与碰撞后物体速度的矢量和不相等；碰前物体的动能 ，碰后物体的总动能 ，在误差允许的范围内，碰撞前物体的动能与碰后物体的动能之和不相等；碰前物体的质量 与速度 的乘积为 ，碰后物体的质量 与速度 的乘积的矢量和为 ，则在误差允许的范围内，碰撞前物体的质量与速度的乘积和碰后质量与速度乘积的矢量和相等。
综上所述，最终在实验中发现的“不变量”是质量和速度的乘积之和。
② 不等于
③ 等于；质量和速度的乘积之和
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