人教版物理选择性必修一1.3动量守恒定律强化训练
一、单选题(本大题共15小题,共60.0分)
一个礼花弹竖直上升到最高点时炸裂成三块碎片,其中一块碎片首先沿竖直方向落至地面,另两块碎片稍后一些同时落至地面.则在礼花弹炸裂后的瞬间这三块碎片的运动方向可能是
A. B.
C. D.
一装有柴油的船静止于水面上,船前舱进水,堵住漏洞后用一水泵把前舱中的水抽往后舱,如图所示。不计水的阻力,在抽水过程中船的运动情况是
A. 向后运动 B. 向前运动 C. 静止 D. 无法判断
如图所示,质量为的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径长度为,现将质量也为的小球从距点正上方高处由静止释放,然后由点经过半圆轨道后从冲出,在空中能上升到距点所在水平线的最大高度为处不计空气阻力,小球可视为质点,则
A. 小球和小车组成的系统动量守恒
B. 小球离开小车后做斜向上抛运动
C. 小车向左运动的最大距离为
D. 小球第二次在空中能上升到距点所在水平线的最大高度为
如图所示,总质量为的轨道置于光滑水平面上,由粗糙水平轨道和竖直面内四分之一光滑圆弧轨道组成,恰与圆弧在点相切。一个质量为的小物块从轨道的端以初速度向右冲上水平轨道,到达圆弧轨道上某位置后,沿轨道返回。则
A. 由于物块在上运动时受到摩擦力作用,故与组成的系统动量不守恒
B. 物块在轨道上滑动全过程中,与组成的系统总动量始终保持不变
C. 物块在圆弧轨道上运动过程中,的动量不断减小
D. 当物块相对轨道静止时,速度变为
如图所示,两辆质量均为的小车和置于光滑的水平面上,有一质量为的人静止站在车上,两车静止。若这个人自车跳到车上,接着又跳回车并与车相对静止。则此时车和车的速度之比为
A. B. C. D.
如图所示,质量为的车厢静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为的滑块,以初速度在车厢地板上向右运动,与车厢两壁发生若干次碰撞,最后相对车厢静止,则车厢的最终速度是
A. B. ,方向水平向右
C. ,方向水平向右 D. ,方向水平向右
如图所示,一枚手榴弹开始时在空中竖直下落,到某位置时爆炸成、两块,已知两块同时落地,其中落地时飞行的水平距离大于落地时飞行的水平距离,下列说法中正确的是
A. 爆炸瞬间、两块的速度变化量大小相等
B. 、两块落地时的速度大小相等
C. 爆炸瞬间、两块的动量变化量大小相等
D. 爆炸瞬间、两块的动能变化量相等
如图所示,一个质量为的人抓在一只大气球下方,气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为,长绳的下端刚好和水平面接触。当静止时人离地面的高度为。如果这个人开始沿绳向下滑,当他滑到绳下端时,他离地面高度是可以把人看作质点
A.
B.
C.
D.
如图所示,小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法中正确的是
A. 木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
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. 男孩和木箱组成的系统动量守恒
如图所示,三辆完全相同的平板小车、、成一直线排列,质量均为,静止在光滑水平面上。车上有一静止的质量为的小孩。现跳到车上,接着又立即从车跳到车上。小孩跳离车和车时对地的水平速度均为。小孩跳到车上后相对车保持静止,则
A. 、、、小孩四者组成的系统水平方向动量不守恒
B. 、两车运动速率相等
C. 的速率为
D. 的速率为
如图所示,有一质量、边长为的正方体木块,静止于光滑水平面上,木块内部有一从顶面贯通至底面的通道,一个质量为的小球由静止开始从轨道的左端运动到右端,在该过程中木块的位移大小为
A. B. C. D.
如图所示,质量为的小车和质量为的滑块均静止在光滑水平面上,小车紧靠滑块不粘连,在小车上固定的轻杆顶端系细绳,绳的末端拴一质量为的小球,将小球向右拉至细绳水平且绷直后释放,在小球从释放至第一次达到左侧最高点的过程中,下列说法正确的是。
A. 小球与小车组成的系统机械能守恒
B. 小球、小车组成的系统在水平方向动量守恒
C. 小球运动至最低点时,小车和滑块分离
D. 小球一定能向左摆到释放时的高度
一只爆竹竖直升空后,在高为处达到最高点并发生爆炸,分为质量不同的两块,两块质量之比为,其中质量小的一块获得大小为的水平速度,重力加速度为,不计空气阻力,则两块爆竹落地后相距
A. B. C. D.
如图所示,光滑的水平杆上有一质量为的滑环,滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为的物块可视为质点,物块恰好与光滑的水平面接触。质量为物块可视为质点以速度冲向物块,物块与物块碰后粘在一起向右运动,已知重力加速度为,则下列说法正确的是
A. 物块与物块碰后速度为
B. 物块与物块碰撞过程中损失的机械能为
C. 若滑环不固定,则滑环最大速度为
D. 若滑环不固定,则物块、摆起的最大高度为
将质量为的铅球以大小为、仰角为的初速度抛入一个装着沙子的总质量为的静止小车中,如图所示,小车与地面间的摩擦力不计,则最后铅球与小车的共同速度等于
A. B. C. D.
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
如图所示,光滑平台上有两个刚性小球和,质量分别为和,小球以速度向右运动并与静止的小球发生碰撞碰撞过程中不损失机械能,小球飞出平台后经时间刚好掉入装有沙子向左运动的小车中,小车与沙子的总质量为,速度为,小车行驶的路面近似看做是光滑的,求:
碰撞后小球和小球的速度大小;
小球掉入小车后的速度大小.
如图所示,将一半径、质量的光滑半圆槽置于光滑水平面上,槽的左侧靠在固定的竖直墙壁上。现让一质量的小球可视为质点自左侧槽口点正上方的点从静止开始落下,、间的距离,小球与半圆槽相切滑入槽内。已知重力加速度,求:
小球运动到半圆槽最低点时的速度大小。
小球第一次离开半圆槽时的速度大小。
小球第一次离开半圆槽后,能够上升的最大高度。
如图所示,质量均为的木板和半径为的光滑圆弧槽静置在光滑水平面上,和接触但不粘连,左端与相切。现有一质量为的小滑块以的水平初速度从左端滑上,离开时,的速度大小为。重力加速度取。忽略通过接触处的能量损失,、间的动摩擦因数为,求:计算结果可包含根号
刚滑上时,的加速度;
木板的长度;
滑上后,又会离开,求其离开时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
2.【答案】
【解答】
不计水的阻力,则系统动量守恒,系统总动量为零,用一水泵把前舱的水抽往后舱,则水的重心后移,故船将向前运动等效于人船模型。故B正确,ACD错误。故选B。
3.【答案】
【解答】
A.小球与小车组成的系统在水平方向不受外力,水平方向系统动量守恒,竖直方向小球有加速度,所以系统整体所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;
B.小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,小球由点离开小车时系统水平方向动量为零,小球与小车水平方向速度为零,小球离开小车后做竖直上抛运动,故B错误;
C.设小车向左的最大距离为,系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得:,即,解得,,故C正确;
D.小球第一次车中运动过程中,由动能定理得:,为小球克服摩擦力做功大小,解得:,即小球第一次在车中滚动损失的机械能为:,由于小球第二次在车中滚动时,对应位置处速度变小,因此小车给小球的弹力变小,摩擦力变小,摩擦力做功小于,机械能损失小于,因此小球再次离开小车时,能上升的高度大于:,而小于,故D错误。
4.【答案】
【解答】
、虽然物块在水平轨道上运动过程中受到摩擦力作用,但系统在水平方向不受外力,所以与组成的系统在水平方向满足动量守恒物块在段运动过程中,系统水平方向不受外力,所以水平方向动量守恒由于小物块冲上过程中,竖直方向系统受到的合外力不为零,所以竖直方向动量不守恒,故AB错误
C、物块在圆弧轨道上运动过程中,物块对轨道的作用力在水平方向的分力向右,所以轨道的动量不断增大,故C错误
D、当物块相对轨道静止时,二者水平方向的速度相同,物块在竖直方向分速度为零,如果竖直方向分速度不为零,物块与轨道不会相对静止,取向右为正,在水平方向,根据动量守恒定律可得:,解得速度,故D正确。故选:。
5.【答案】
【解答】
两车以及人组成的系统,动量守恒,规定向右为正方向,有:
,
解得:故选C。
6.【答案】
【解答】
选滑块与小车组成的系统为研究对象,规定向右为正方向,由水平方向动量守恒得:,所以有:,方向水平向右,与同向,故C正确,ABD错误。故选C。
7.【答案】
【解答】
由题意知,爆炸后两块同时落地,说明爆炸瞬间两块在竖直方向的速度没有发生变化,故爆炸是在水平方向上发生的.因大于,所以爆炸瞬间获得的水平速度较大,因而落地时也是的速度较大,、B错误;
C.因水平方向的初动量为零,且水平方向动量守恒,所以爆炸后、两块的水平方向动量应等大、反向,C正确;
D.结合爆炸后两块的速度和动量可知,块的质量较小,根据可知,块的动能变化较大,D错误。故选C。
8.【答案】
【解答】
设人的速度,气球的速度,根据人和气球动量守恒得
则,
所以,
气球和人运动的路程之和为,则,,
即人下滑,气球上升,
所以人离地高度为,约等于。故B正确,ACD错误。故选:。
9.【答案】
【解答】
在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中;
A.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;
男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合力为零,系统动量守恒,故C正确,D错误。故选C。
10.【答案】
【解答】
A.人与、、组成的系统水平方向不受外力,水平方向动量守恒,故A错误;
B.若人跳离、车时速度为,由动量守恒定律
,
,
,
所以:,,故BC错误,D正确。
11.【答案】
【解答】
小球由静止开始从如图所示轨道的一端运动到另一端过程中,木块与小球组成的系统,水平方向平均动量守恒,则,又,,,联立知,木块的位移大小,故A正确,BCD错误。
12.【答案】
【解答】
A.对小球、小车和滑块组成的系统,只有重力做功,机械能守恒,因为在整个过程中滑块获得了动能,则小球和小车组成的系统机械能不守恒,故A错误
B.对小球、小车和滑块组成的系统,在水平方向上不受外力,则在水平方向上动量守恒,小球、小车组成的系统在水平方向动量不守恒,故B错误
C.小球向左摆到最低点的过程中,速度增大,水平方向上的动量增大,根据动量守恒定律,小车和滑块向右的动量增大,可知向右的速度增大,小球从最低点向左摆时,速度减小,水平方向上的动量减小,则小车向右的动量减小,速度减小,与滑块发生分离,C正确
D.小球、小车和滑块组成的系统在水平方向上动量守恒,最终滑块的速度不为零,则当小球向左摆到最高点时,水平速度不为零,根据机械能守恒定律知,小球不能摆到释放时的高度,故D错误。
13.【答案】
【解答】
设其中一块质量为,另一块质量为。
爆炸过程系统水平方向动量守恒,以的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
解得:
设两块爆竹落地用的时间为,则有:
得:
落地点两者间的距离为:,
解得:故选D。
14.【答案】
【解答】
A.物块与物块碰撞时动量守恒,碰后速度为,故A错误;
B.碰撞过程中损失的机械能为,故B错误;
C.若滑环不固定,当、再次回到最低点时,速度最大,有,,得,,即环最大速度为,C错误;
D.当、、三者速度相等时,物块、上升的高度最大,系统在水平方向上动量守恒,有,,根据机械能守恒定律,有,得,故D正确。故选D。
15.【答案】
【解答】
取水平向右方向为正方向,以铅球、小车为研究的系统,根据系统水平方向动量守恒,得
得铅球与小车的共同速度
故选:。
16.【答案】解:球与球碰撞过程中系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
碰撞过程中系统机械能守恒,则有:
联立解得:,,碰后球向左,球向右。
碰撞后小球和小球的速度大小分别为和
球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
代入数据解得:
17.【答案】解:小球从静止开始自由下落到滑至半圆槽最低点的过程
根据机械能守恒定律有
解得
小球即将高开半圆槽时,小球和半圆槽在水平方向速度相同,设其为
小球从半圆槽内最低点运动到即将离开半圆槽的过程
根据水平方向系统动量守恒有
根据机械能守恒定律有
联立解得
小球离开半圆槽后向上做斜上抛运动,当竖直方向的分速度等于时,小球上升的高度最大
小球高开半圆槽时竖直方向的分速度
竖直方向有
解得
18.【答案】解:对由牛顿第二定律:
得:
从滑上至离开的过程中,、作为一个整体进行研究对、、组成的系统由动量守恒定律
其中,,得滑离时的速度
由能量守恒定律:;
得:
滑上后,又会离开,有两种可能 一种是从的右端离开,在这个过程中 在水平方向上由动量守恒定律
由能量守恒定律
解得
另一种是从的左端离开,在这个过程中 由动量守恒定律
由能量守恒定律
解得:
带入数据,得:
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