第一章动量守恒定律
一、选择题(共14题)
1.滑雪是深受人们喜爱的一种冰雪运动如图所示,是黄冈市英山县滑雪场中的部分滑道。某次滑雪中,甲同学沿倾斜滑道从A点匀速下滑,经过倾斜滑道和水平滑道的连接点B,在C点追上乙同学,并撞在一起(相碰并抱住对方,此过程时间极短)。下列说法正确的是( )。
A.甲同学从A点运动到B点的过程中机械能守恒
B.倾斜滑道对甲同学的冲量垂直斜面向上
C.撞在一起的过程中甲、乙两同学构成的系统动量守恒
D.撞在一起的过程中甲、乙两同学构成的系统机械能守恒
2.质量为m、速度为v的A球跟质量为3m的静止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球的速度允许有不同的值。碰撞后B球的速度可能是( )
A.0.8v B.0.6v C.0.4v D.0.2v
3.“渤海之眼”摩天轮位于潍坊市的北端,是我市渤海之滨的标志性建筑。摩天轮悬挂透明座舱,人坐在舱内随旋转座椅一起做匀速圆周运动。以下说法正确的是( )
A.转动过程中,人的动量不变
B.转动一圈,人所受合力的冲量不为零
C.转动一圈,人所受重力的冲量不为零
D.转动到最高点时,人所受合力为零
4.下列物理量是矢量的一组是( )
A.动量、冲量、动量改变量
B.速度、速率、加速度
C.路程、位移、时间
D.长度、质量、时间
5.在光滑水平面上相向运动的A、B两小球发生正碰后一起沿A原来的速度方向运动,这说明原来( )
A.A球的质量一定大于B球的质量
B.A球的速度一定大于B球的速度
C.A球的动量一定大于B球的动量
D.A球的动能一定大于B球的动能
6.下列说法正确的是( )
A.卡文迪许为了检验万有引力定律的正确性,首次进行了“月-地检验”
B.系统内一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和一定为负值
C.物体做匀速圆周运动时,合外力做功为零,动量不变
D.开普勒通过深入研究第谷的数据提出了万有引力定律
7.如图所示,甲、乙两物体在光滑水平面上沿同一直线相向运动,甲、乙物体的速度大小分别为1m/s和3m/s;碰撞后甲、乙两物体都反向运动,速度大小均为2m/s。则甲、乙两物体质量之比为( )
A.2:3
B.2:5
C.3:5
D.5:3
8.一质量m=1kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动,F随时间t变化的图线如图所示,则( )
A.t=1s时物块的速率为1m/s
B.前3s内合外力冲量大小为3N·s
C.t=2s时物块的动量大小为2kg·m/s
D.t=4s时F的功率为3W
9.如图所示,钟表挂在竖直墙面上,秒针尾部有一质量为m的圆形小片P,在秒针做匀速圆周运动过程中,以下分析正确的是( )
A.在任意相等时间内,P所受重力对P做的功相等
B.在任意相等时间内,P所受重力对P的冲量不相等
C.秒针对P的作用力所做的功等于P的机械能变化量
D.秒针对P的作用力的冲量等于P的动量变化量
10.如图所示,光滑水平面上有A、B两木块,A、B紧靠在一起,子弹以水平速度向原来静止的A射去,子弹击穿A留在B中。下面说法正确的是( )
A.子弹击中A的过程中,子弹和A、B组成的系统动量守恒
B.子弹击中A的过程中,A和B组成的系统动量守恒
C.子弹击中A的过程中,子弹和A组成的系统动量守恒
D.子弹击穿A后,子弹和A组成的系统动量守恒
11.如图,小物块a、b和c静置于光滑水平地面上。现让a以速度v向右运动,与b发生弹性正碰,然后b与c也发生弹性正碰。若b和c的质量可任意选择,碰后c的最大速度接近于( )
A.8v B.6v C.4v D.2v
12.一个人站在阳台上,以相同的速率υ0分别把三个球竖直向上抛出、竖直下抛出、水平抛出,不计空气阻力,最后在落到地面时.则下列说法正确的是( )
A.上抛球的速度最大 B.三个球动量大小一样大
C.平抛球的速度最大 D.三个球动能一样大
13.如图所示,物体Q与弹簧连结,并静止在光滑的水平面上,物体P以一定的速度v沿水平方向碰在Q的弹簧上。若P的质量小于Q的质量,下列说法中正确的是( )
A.P物体受到的冲量比Q物体受到的冲量大
B.P物体和Q物体受到的冲量大小一定相等
C.P物体动量的改变量一定大于Q物体动量的改变量
D.P物体速度变化比Q物体速度变化快
14.在光滑的水平面上静止放置一个光滑的斜面体,斜面的倾角为,高度为,将一个可看做质点的小球从斜面顶端由静止释放,斜面体的质量是小球质量的两倍,小球运动到斜面底部的过程中(,)( )
A.斜面体对小球做负功
B.斜面体的机械能守恒
C.斜面体和小球组成系统的动量不守恒
D.斜面体运动距离为
二、填空题
15.将质量为m=1kg的小球,从距水平地面高h=5m处,以v0=10m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10m/s2。求:
(1)抛出后0.4s内重力对小球的冲量_____________;
(2)平抛运动过程中小球动量的增量Δp=_____________。
16.质量为m=100㎏的小船静止在水面上,船上左、右两端各站着质量分别为m甲=40㎏,m乙=60㎏的游泳者,当他们在同一水平线上,甲朝左,乙朝右,同时以相对河岸3m/s的速率跃入水中时,小船运动方向为_______,运动速率为_____m/s.
17.在粗糙的水平面上用水平恒力推动质量为的物体,由静止开始运动,经过了撤去外力后,又经过物体停止运动,则物体与水平面间的动摩擦因数为________。
18.A、B两球沿同一条直线相向运动,所给的x-t图像记录了它们碰撞前后的运动情况,其中a、b分别为A、B碰撞前的x-t图像,c为它们碰撞后的x-t图像,若A球质量为1kg,根据图像可以求出B球质量是_________kg,碰撞过程中损失的机械能供是______________J.
三、综合题
19.如图所示,甲、乙两个物块放在光滑的水平面上,用细线连接,轻弹簧压缩在两物块之间,物块丙静止在光滑水平面上,与甲、乙在一条直线上.甲、乙、丙的质量分别为2m、m、m,使甲、乙一起以速度v0向右匀速运动,乙与丙碰撞后粘在一起,甲、乙、丙以共同速度一起向右运动过程中,连接甲、乙的细线断开,最后,甲的速度刚好为零,求:
(1)乙与丙碰撞过程中损失的机械能;
(2)弹簧被压缩时具有的弹性势能。
20.图示是甲、乙两球在光滑的水平面上发生正碰前的位移时间图象及碰撞后甲的位移时间图象(乙碰后的位移时间图象没有画出),已知甲的质量为l kg,乙的质量为3 kg.
①求碰后甲的速度和乙的速度.
②试判断碰撞过程是不是弹性碰撞.
21.如图所示,轻质弹簧上端连接物体A,下端连接放在地上的物体B,两物体质量均为m,静止时弹簧的形变量为x0。质量为2m的物体C从A的正上方自由下落,与物体A相碰后粘在一起运动,当A和C一起运动到最高点时,B对地面的压力恰好为零。已知重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。求∶
(1)弹簧的劲度系数k;
(2)物体C刚下落时与物体A的距离。
22.如图所示,质量为1 kg的钢球从5 m 高处自由下落,又反弹到离地面3.2 m高处,若钢球和地面之间的作用时间为0.1 s,求钢球对地面的平均作用力大小.(g取10 m/s2)
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.甲同学沿倾斜滑道从A点匀速下滑,有摩擦力做功,所以机械能不守恒,故A错误;
B.甲同学沿倾斜滑道从A点匀速下滑,受力平衡,倾斜滑道对甲同学的力竖直向上,与重力等大反向,所以倾斜滑道对甲同学的冲量竖直向上,故B错误;
C.撞在一起的过程极短,内力远大于外力,所以甲、乙两同学构成的系统动量守恒,C正确;
D.撞在一起,两同学共速,相当于完全非弹性碰撞,动能损失最大,所以此过程中甲、乙两同学构成的系统机械能不守恒,故D错误。
故选C。
2.C
【详解】
若是非弹性碰撞,有
解得
若为弹性碰撞,则有
,
解得
,
所以B球的速度取值范围为
故选C。
3.C
【详解】
A.转动过程中,人的动量大小不变,方向不断变化,则动量变化,选项A错误;
B.转动一圈,人动量的变化为零,则由动量定理可知,人所受合力的冲量为零,选项B错误;
C.根据I=mgt可知,转动一圈,人所受重力的冲量不为零,选项C正确;
D.转动到最高点时,人的加速度不为零,则所受合力不为零,选项D错误。
故选C。
4.A
【详解】
A.动量、冲量、动量改变量都是既有大小又有方向的物理量,是矢量,选项A正确;
B.速度、加速度是矢量,速率是标量,选项B错误;
C.路程、时间都是标量,位移是矢量,选项C错误;
D.长度、质量、时间都是标量,选项D错误。
故选A。
5.C
【详解】
C.两车相撞过程,系统的动量守恒,相撞后,总动量沿A原来的方向,根据动量守恒定律得知,碰撞前的总动量的方向与A原来的速度方向,由于A、B是相向运动,动量又是矢量,则得,A车的动量一定大于B车的动量,故C正确;
ABD.由于两车的质量关系未知,无法判断速度大小、动能大小的关系,故ABD错误。
故选C。
6.B
【详解】
牛顿为了检验万有引力定律的正确性,首次进行了“月-地检验”,选项A错误;系统内一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和一定为负值,选项B正确;物体做匀速圆周运动时,合外力做功为零,动能不变,动量的方向不断变化,所以动量改变,选项C错误;开普勒通过深入研究第谷的数据提出了行星运动三大定律定律,选项D错误;故选B.
7.D
【详解】
甲、乙物体碰撞过程中动量守恒,选取碰撞前甲物体的速度方向为正方向,有
代入数据得
选项D正确,ABC错误。
故选D。
8.B
【详解】
A.0~1s内,根据动量定理得
解得,t=1s时物块的速率为,故A错误;
B.前3s内合外力冲量大小为
故B正确;
C.0~2s内,根据动量定理得
解得,t=2s时物块的动量大小为,故C错误;
D.0~4s内,根据动量定理得
解得,t=4s时物块的速率为
则t=4s时F的功率为,故D错误。
故选B。
9.C
【详解】
A.在任意相等的时间内,P运动的竖直位移不一定相等,所以P所受重力对P做的功不一定相等,故A错误;
B.根据冲量的定义可知,在任意相等时间内,P所受重力对P的冲量相等,故B错误;
C.秒针对P的作用力属于重力之外的力,其所做的功等于P的机械能变化量,故C正确;
D.根据动量定理可知,秒针对P的作用力与重力的合力对P的冲量等于P的动量变化量,故D错误。
故选C。
10.A
【详解】
A.子弹击中A的过程中,子弹和A、B组成的系统所受的合外力为零,则动量守恒,故A正确;
B.子弹击中A的过程中A和B组成的系统受到子弹的作用力,合外力不为零,则动量不守恒,故B错误;
C.子弹击中A的过程中,子弹和A组成的系统受到B对A的作用力,则动量不守恒,故C错误;
D.子弹击穿A后,子弹受到B的作用力,则子弹和A组成的系统动量不守恒,故D错误。
故选A。
11.C
【详解】
设a、b、c的质量分别为ma、mb、mc。a与b碰撞后二者的速度分别为va和vb1,根据动量守恒定律有
①
根据机械能守恒定律有
②
联立①②解得
③
由③式可知,当时,有
④
设b与c碰撞后二者的速度分别为vb2和vc,同理可得
⑤
⑥
联立⑤⑥解得
⑦
由⑦式可知,当时,有
⑧
所以若b和c的质量可任意选择,碰后c的最大速度接近于4v,故选C。
12.BD
【详解】
AC.由机械能守恒定律
可知在相同高度以相同速率抛出的物体,落地时速率相同,方向不同,故AC错误;
B.小球落地时,速度大小相等,由
可知三个球动量大小一样大,故B正确;
D.由
可知三个球动能一样大,故D正确。
故选BD。
13.BD
【详解】
AB.碰撞过程中P物体与Q物体受到的合力大小相等,作用时间相同,由公式可知,P物体受到的冲量与Q物体受到的冲量大小相等,故A错误,B正确;
C.由动量定理得可知,P物体动量的改变量一定等于Q物体动量的改变量,故C错误;
D.由公式
得
由于F大小相等,P的质量小于Q的质量,则P物体速度变化比Q物体速度变化快,故D正确。
故选BD。
14.ACD
【详解】
AB.对于小球和斜面体组成系统,只有重力做功,系统的机械能守恒,斜面体的机械能增大,小球机械能减小,所以斜面的支持力对小球做负功,故A正确,B错误;
C.小球在竖直方向有分加速度,斜面体和小球组成系统合外力不为零,则系统的动量不守恒,故C正确;
D.小球和斜面体组成的系统在水平方向不受外力,所以系统在水平方向上动量守恒。设小球的水平位移为,斜面体的位移为,取水平向左为正方向,设小球质量为m,则斜面体的质量为2m,根据水平方向动量守恒得
得
又
解得
故D正确。
故选ACD。
15. ,方向竖直向下 ,方向竖直向下
【详解】
(1)由公式可知,抛出后0.4s内重力对小球的冲量
冲量的方向与重力方向相同即竖直向下;
(2)由公式可知,小球在空中运动的时间为
由动量定理可知,平抛运动过程中小球动量的增量
方向与重力方向相同即竖直向下。
16. 向左 0.6
【详解】
试题分析:取向右为正方向,有:v甲=-3m/s,v乙=3m/s,由动量守恒定律得:m甲v甲+m乙v乙+Mv=0,
代入数据,解得小船运动的速度:v=-0.6m/s,负号表示速度方向与正方向相反即向左.
17.
【详解】
对物体的整个过程由动量定律
而,,代入数据可得
18. 5J
【详解】
x-t图象的斜率表示速度,碰撞前A球速度为
B球速度为
碰撞后的共同速度为
规定B球初速度方向为正,AB碰撞过程,根据动量守恒定律,有
解得
由能量守恒定律可知,碰撞过程损失的机械能
代入数据解得
19.(1) (2)
【详解】
(1)乙、丙碰撞过程动量守恒定律有:
得:
则碰撞中损失的机械能为:
(2)设最后乙丙速度为v2,由动量守恒有:
得:
则由动量守恒得弹簧压缩时具有的弹性势能为:
20.①0.3m/s;0.1m/s
②是弹性碰撞
【详解】
①由图像可知,碰前甲的速度为零,乙的速度为v2=0.2m/s
碰后甲的速度由图像可知为,方向沿碰撞前乙的运动方向
根据动量守恒定律,
带入数据得:
因速度为正值,故乙碰撞前后速度方向不变.
②碰撞前系统的总动能为
碰撞后的总动能为
因为碰撞前后系统没有动能损失,因此为弹性碰撞.
21.(1);(2)
【详解】
(1)初始状态静止时弹簧压缩量为x0,则
得
(2)令物体C与物体A碰撞前的速度为v0,粘在一起的速度为v,由动量守恒定律得
求得
当物体A和C一起运动到最高点时,物体B对地压力为0,此时弹簧为伸长状态,伸长量为
物体A和C从碰撞点到最高点,由机械能守恒得了
得
所以
由动能定理得
得
22.
【详解】
试题分析:由动能定理可以求出小球落地与反弹时的速度,然后由动量定理求出小球对地面的冲击力.
钢球落到地面时的速度大小为
反弹时向上运动的速度大小为
分析钢球和地面的作用过程,取向上为正方向,因此有v0的方向为负方向,vt的方向为正方向,再根据动量定理得(FN-mg)t=mvt-(-mv0),
代入数据解得FN=190 N,
由牛顿第三定律知钢球对地面的平均作用力大小为190 N.答案第1页,共2页