2019人教版选择性必修第一册 第一章 第3节 课时1动量守恒的判定 动量守恒定律的简单应用 单一方向动量守恒 提升练习
一、单选题
1.如图,质量为M且足够长的斜面体C始终静止在水平面上,一质量为m的长方形木板A上表面光滑,木板A获得初速度v0后恰好能沿斜面匀速下滑,当木板A匀速下滑时将一质量也为m的滑块B轻轻放在木板A表面上,当滑块B在木板A上滑动时,下列说法正确的是.( )
A.滑块B的动量为时,木板A和滑块B的加速度大小相等
B.滑块B的动量为时,斜面体对水平面的压力大于(M+2m)g
C.滑块B的动量为时,木板A的动量为
D.滑块B的动量为时,水平面对斜面体的摩擦力方向向右
2.用长为L的轻绳连接质量相同的两个小球A、B。用手提着A,从B离地面高为h处由静止释放(h>L)。所有碰撞均为弹性碰撞、碰撞时间不计,空气阻力不计。以下说法正确的是( )
A.球B与地面碰撞前,B球的机械能不守恒
B.球B与地面碰撞后,在离地面处与A球相遇
C.球B第二次与地面碰撞时的动能与第一次与地面碰撞的动能之比
D.球B第二次与地面碰撞时,A、B两球间的距离等于L
3.质量为m和M的两个物块A、B,中间夹着一根由轻绳束缚着的、被压缩的轻质弹簧,弹簧与A、B不相连,它们一起在光滑的水平面上以共同的速度向右运动,总动量为p,弹簧的弹性势能为;某时刻轻绳断开,弹簧恢复到原长时,A刚好静止,B向右运动,与质量为M的静止物块C相碰并粘在一起,则( )
A.弹簧弹力对A的冲量大小为 B.弹簧弹力对B做功的大小为
C.全过程中机械能减小量为 D.B、C的最终速度为
4.如图所示,小车与木箱静止放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上向右用力迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法正确的是( )
A.男孩和木箱组成的系统动量守恒
B.小车与木箱组成的系统动量守恒
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
5.质量为的斜面体置于光滑水平地面上,质量为的滑块沿光滑斜面下滑,如图所示.在滑块下滑的过程中(不计空气阻力),与组成的系统,下列说法正确的是 ( )
A.系统动量守恒
B.系统在竖直方向上动量守恒
C.系统在水平方向上动量守恒
D.系统动量守恒,机械能守恒
6.质量为m,速度为v的A球跟质量为3m的静止的B球发生正碰.碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此碰撞后B球的速度可能值为( )
A.0.6v B.0.8v C.0.2v D.0.3v
7.如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m、M及M与地面间接触光滑,开始时,m和M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2,从两物体开始运动以后的整个运动过程中,弹簧形变不超过其弹性限度。对于m、M和弹簧组成的系统,下列说法正确的是( )
A.由于F1、F2等大反向,故系统机械能守恒
B.m、M的动能一直增大
C.由于F1、F2大小不变,所以m、M各自一直做匀加速运动
D.由于F1、F2等大反向,故系统的动量始终为零
8.机动车在高速公路上行驶时,交通法规定“车速超过每小时100公里时,应当与同车道前车保持100米以上的距离”,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害,人们设计了安全带。假定乘客质量为70kg,汽车车速为100km/h,从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s,安全带对乘客的平均作用力大小约为( )
A.200N B.400N C.700N D.1400N
9.某同学质量为45kg,在训练中,要求他从岸上以大小为2的水平速度跳到一条正向他缓缓飘来的小船上,然后去执行任务,小船的质量是90kg,速度大小是0.6,该同学上船后又跑了几步,最终停在船上,水的阻力忽略不计,则下列说法正确的是( )
A.该同学和小船最终静止在水面上
B.船最终的速度大小是0.3
C.此过程该同学的动量变化量大小约为78
D.此过程船的动量变化量大小约为30
二、多选题
10.关于机械能守恒条件分析错误的是
A.合力为零,物体的机械能一定守恒
B.合力做功为零,物体的机械能一定守恒
C.只有重力做功,物体的机械能一定守恒
D.物体做平抛运动过程中机械能不一定守恒
11.质量为m的子弹以某一初速度v0击中静止在光滑水平地面上质量为M的木块,并陷入木块一定深度后与木块相对静止,甲、乙两图表示了这一过程开始和结束时子弹和木块可能的相对位置,设木块对子弹的阻力大小恒定,下列说法正确的是( )
A.M越大,子弹射入木块的时间越短
B.M越大,子弹射入木块的深度越深
C.无论m、M、v0的大小如何,都只可能是甲图所示的情形
D.若v0较小,则可能是甲图所示情形;若v0较大,则可能是乙图所示情形
12.如图所示,质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,B与竖直墙面紧靠.另一个质量为m的物块C 以某一初速度向A运动,C与A碰撞后粘在一起不再分开,它们共同向右运动并压缩弹簧,弹簧储存的最大弹性势能为6.0J.最后弹簧又弹开,A、B、C一边振动一边向左运动.那么( )
A.从C触到A,到B离开墙面这一过程,系统的动量不守恒,而机械能不守恒
B.物块C的初始动能是8.0J
C.B离开墙面后,A、B、C三者等速时弹簧此时的弹性势能是2.0J
D.B离开墙面后,A、B、C三者等速时系统的动能是4.0J
13.如图所示,静止在光滑水平面上的小车,站在车上的人将右边框中的球一个一个地投入左边的框中。所有球仍在车上,那么,在投球过程中下列说法正确的是( )
A.由于人和小车组成的系统所受的合外力为零,所以小车静止不动
B.由于人和小车组成的系统所受的合外力不为零,所以小车向右运动
C.投完球后,小车将向右做匀速直线运动
D.投完球后,小车将静止不动
14.如图所示,同一物体沿倾角不同的光滑斜面AB和AC分别下滑,如果都在A点由静止开始一直滑到底端,斜面固定,则下列说法中正确的是
A.滑到底端时,两次重力的瞬时功率相同
B.两次运动,重力对物体做功相同
C.滑到底端时,两次物体的动能相同
D.滑到底端时,两次物体的速度相同
三、解答题
15.冰壶比赛是一项讲究技术和团队合作的冰上运动,投球点另一侧是一个称为“大本营”的圆,其半径为1.83m,比赛双方要将自己的冰壶留在大本营离内尽量靠近圆心。如图,某次比赛中,轮到甲方掷球,此时已经有一个自己队友的冰壶B停在大本营外的Q点。现甲方将冰壶A从发球线ab上P点掷出,通过队友用冰刷不断刷冰面控制其速度,到达Q点与冰壶B相碰,最终两冰壶分别停在M、N两点。已知P、Q、M、N、O均在中线上,P、Q、M、N离O的距离分别为30m、2m、0.56m、0.31m,未刷冰面动摩擦因数为0.008,冰壶可视为质点。
(1)冰壶A与B相碰前速度大小为多少?
(2)若冰壶A从P点掷出速度为2.2m/s,冰刷刷过冰面动摩擦因数为0.006,则甲方队友刷冰面刷了多少长度?
16.一个质量为50kg的蹦床运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向上升到的最大高度离水平网面5.0m。已知运动员与网面的接触时间为0.8s,g取10m/s2。
(1)求运动员与网接触的这段时间内动量变化量的大小和方向;
(2)求蹦床网面对运动员平均作用力的大小和方向。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
木板A匀速下滑时,,当把B放在木板A表面上,正压力加倍,则摩擦力加倍,所以A将会以加速度做匀减速直线运动,B以加速度做匀加速直线运动,当A的速度减为零时静止,因为加速度大小相等,质量也相等,所以B的速度增大到V0时,A静止
则有滑块B的动量为0.5mv0时,木板A和滑块B的加速度大小相等,A正确
以整体为研究对象,滑块B的动量为0.5mv0时,系统加速度为零,所以斜面体对水平面的压力等于为(M+2m)g,故B错误
滑块B的动量为1.5mv0时,木板A已经静止,所以A的动量为0,故C错误
滑块B的动量为1.5mv0时,系统具有水平向左的分加速度,所以水平面施予斜面体的摩擦力向左,故D错误
故选A
2.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.球B与地面碰撞前,两球之间的绳子的张力为零,此时B球只有重力做功,机械能守恒,选项A错误;
B.设B球落地的速度为v,则球B与地面碰撞后,向上以初速度v做做匀减速运动,而A以速度为v向下做匀加速运动,则在离地面小于处与A球相遇,选项B错误;
C.球B第一次与地面碰撞时的动能为
Ek1=mgh;
B落地时的速度
两球相遇时的时间
此时B距离地面的高度
A的速度
B的速度
两球发生弹性碰撞,根据
可得碰后B的速度变为
A的速度为
则B再次落地时的动能为
则球B第二次与地面碰撞时的动能与第一次与地面碰撞的动能之比,选项C正确;
D.球B第二次与地面碰撞时,B下落的高度为H,但是由于此时B的初速度为
所以落地的时间小于,而两个球的相对速度大小为
因此此时两个球之间的距离为
则两球之前的距离小于L,选项D错误。
故选C。
3.A
【解析】
【详解】
A.选取向右为正方向,两个物体的总动量是P,则A的动量
弹簧恢复到原长时,A刚好静止,由动量定理得
负号表示与选定的正方向相反.故A正确;
B.弹簧对AB作用的过程中,弹簧对A做负功,对B做正功,系统的机械能全部转化为B的动能,所以B的动能的增加量等于弹簧的弹性势能与A的动能的和,所以弹簧弹力对B做功的大于EP.故B错误;
CD.物块A与B以及弹簧组成的系统相互作用的过程中系统的动量守恒,设相互作用结束后B的速度为v1,选取向右为正方向,则
p=Mv1
B与C相互作用的过程中二者组成的系统的动量也守恒,设最终的速度为v2,根据动量守恒得
Mv1=(M+M)v2
联立得
整个的过程中损失的机械能
而
联立解得
可知只有在m与M相等时,全过程中机械能减小量才为EP.故CD错误;
故选A。
4.C
【解析】
【详解】
A.在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中,男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;
B.小车与木箱组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,故B错误;
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,故C正确;
D.木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等,方向相反,故D错误。
故选C。
5.C
【解析】
【详解】
m与M组成的系统,在m下滑的过程中,系统在竖直方向上m有向下的加速度,所以系统在竖直方向所受外力之和不为零,则系统动量不守恒.但系统在水平方向不受力,所以系统在水平方向的动量守恒,整个过程只有m的重力做功,故系统的机械能守恒,故选C.
【点睛】m与M组成的系统,在m下滑的过程中,只有重力和弹力,通过动量守恒的条件判断系统动量是否守恒.通过机械能守恒条件判断系统机械能量是否守恒.
6.D
【解析】
【分析】
【详解】
两球发生完全弹性碰撞时,系统动量守恒、机械能守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
,
若A、B发生完全非弹性碰撞,则有
解得
则B的速度范围是
故D正确,ABC错误。
故选D。
7.D
【解析】
【详解】
A.由于F1、F2对m、M都做正功,故系统机械能增加,则系统机械能不守恒,A错误;
B.当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,M和m受力平衡,加速度减为零,此时速度达到最大值,动能达到最大,之后继续运动弹簧弹力大于F1、F2,则M和m做减速运动,动能开始减小,故B错误;
C.由于弹力是变化的,m、M所受合力是变化的,所以不会做匀加速运动,故C错误;
D.对m、M和弹簧组成的系统所受合外力为零,因此系统动量守恒,始终为零,故D正确。
故选D。
8.B
【解析】
【详解】
100km/h=27.8m/s,刹车过程对乘客根据动量定理
解得
即接近400N。
故选B。
9.C
【解析】
【详解】
AB.该同学与船组成的系统,在水平方向动量守恒,选取该同学原来的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得
解得
即船最终的速度大小是,故选项A、B错误;
C.此过程中该同学的动量变化量为
选项C正确;
D.根据动量守恒定律知,该同学与船动量的变化量大小相等,则船的动量变化量大小约为,选项D错误。
故选C。
10.ABD
【解析】
【详解】
A.运动过程中受合外力为零的物体,若有除重力或者是弹力以外的做功,物体的机械能并不守恒,比如匀速下降的物体,故A错误,符合题意.
B.合力做功为零,物体的机械能不一定守恒,如物体沿斜面匀速下滑的过程中,故B错误,符合题意.
C.只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒,故C正确,不符合题意;
D.物体做平抛运动过程中,只有重力对物体做功,机械能一定守恒,故D错误,符合题意.
故选ABD.
【点睛】
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,这是需要牢牢掌握住的基础;注意合外力的功等于物体动能的增量.
11.BC
【解析】
【详解】
A.由动量守恒定律
则对木块由动量定理
解得
则M越大,则t越大,选项A错误;
B.由能量关系
解得
则M越大,则d越大,选项B正确;
CD.对木块由动能定理
解得
则
则
d>x
即无论m、M、v0的大小如何,都只可能是甲图所示的情形,选项C正确,D错误。
故选BC。
12.ACD
【解析】
【详解】
A、从C触到A,到B离开墙面这一过程,C与A碰撞后粘在一起不再分开,是非弹性碰撞,机械能损失,即机械能不守恒.CA共同向右运动并压缩弹簧过程中,B受到墙面的作用力,系统的动量不守恒,故A正确.B、设C的初速度为v0,初动能为Ek,A与C的碰撞过程,由动量守恒有:,A和C一起压缩弹簧的过程,由机械能守恒得:,解得,故B错误.C、弹簧储存的最大弹性势能为6.0J.此时弹簧最短,A、B、C动能为零,B离开墙面后,接下来A,C首先受到弹力而运动,这时候弹性势能完全转化为AC的动能即6J,势能是0.即,此时速度.接来下B受到弹簧的拉力而运动.AC速度减小,最终ABC速度相等.那么该过程系统的动量守恒,2mv=3mv′,B离开墙面后,A、B、C三者等速时系统的动能是,而根据能量守恒知弹性势能为2J,故C、D均正确,故选ACD.
【点睛】本题考查动量守恒和机械能守恒的判断和应用能力.动量是否守恒要看研究的过程,要细化过程分析,不能笼统.对类似弹性碰撞的过程,要根据两大守恒:动量守恒和机械能守恒研究.
13.BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.在投球过程中,人和车(含篮球)系统所受的合外力不为零,但水平方向不受外力,系统水平动量守恒,篮球有水平向左的动量,则人和车系统获得水平向右的动量,所以人和车系统所受的合外力不为零,车在人的作用力作用下右移,A错误、B正确;
CD.由题知投完球后所有球仍在车上,则说明球和车发生碰撞,根据水平方向动量守恒可知,碰撞后二者均静止,C错误、D正确。
故选BD。
14.BC
【解析】
【详解】
重力做功:W=mgh,由于h相同,所以两次运动,重力对物体做的功相同,B正确.根据动能定理得:,滑到底端时,两次物体的动能相同,C正确;根据,解得:,滑到底端时,两次物体的速度大小相等,当方向不同,物体速度不同,D错误;滑到底端时,重力的瞬时功率:,都相同,但重力与速度的夹角不同,重力的瞬时功率不同, A错误.
15.(1)1m/s;(2)16m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)冰壶A前进的位移为
由位移公式可得
同理冰壶B前进的位移为
由位移公式可得
碰撞过程动量守恒
(2)根据动能定理
联立可得
16.(1),方向竖直向上;(2)1625N,方向竖直向上
【解析】
【详解】
设向上为正方向
(1)由速度位移关系得
解得
得
则
方向竖直向上;
(2)由动量定理
得
方向竖直向上。
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