1.3 动量守恒定律 同步练习题(word版含答案)

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名称 1.3 动量守恒定律 同步练习题(word版含答案)
格式 doc
文件大小 692.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-23 12:58:31

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文档简介

1.3 动量守恒定律
一、单选题
1.“天宫课堂”授课时,航天员叶光富在中国空间站尝试太空转身。某次尝试时他把上半身向左运动,下半身将会向哪一侧运动(  )
A.向前 B.向后 C.向右 D.向左
2.如图所示,质量为0.5kg的小球在距离车底面高20m处以一定的初速度向左平抛,落在以7.5m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中,车底涂有一层油泥,车与油泥的总质量为4kg,设小球在落到车底前瞬时速度是25m/s,g取10m/s2,则当小球与小车相对静止时,小车的速度是( )
A.5m/s B.4m/s C.8.5m/s D.9.5m/s
3.如图所示,A、B两小球质量均为m,用轻弹簧相连接,静止在水平面上。两者间的距离等于弹簧原长。现用锤子敲击A球,使A获得速度v,两者运动一段时间后停下,则(  )
A.两球组成的系统动量守恒
B.摩擦力对A做的功等于A动能的变化
C.摩擦力对B所做的功等于B机械能的变化
D.最终A、B、弹簧所组成的系统损失的机械能可能小于
4.如图所示,在光滑水平地面上有A、B两个木块,A、B之间用一轻弹簧连接。A靠在墙壁上,用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态。若突然撤去力F,则下列说法中正确的是(  )
A.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒
B.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,机械能也不守恒
C.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒
D.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,但机械能不守恒
5.如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系绳小球拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,那么在以后的过程中(  )
A.小球向左摆动时,小车向右运动,且系统动量守恒
B.小球向左摆动时,小车向右运动,系统机械能不守恒
C.小球向左摆到最高点,小球的速度为零而小车速度不为零
D.小球向左摆到最高点,小球的速度为零小车速度也为零
6.如图所示,水平地面上固定一竖直挡板,倾角为θ、质量为M的斜面体右侧用楔子P固定于地面,一质量为m的球体静止于挡板与斜面体之间,设所有接触面均光滑.若将固定斜面体的楔子P取走,小球下落且未脱离斜面的过程中,下列说法正确的是(  )
A.球将做自由落体运动
B.球对竖直挡板的压力相对于球静止时不变
C.球与斜面体组成的系统机械能守恒
D.球与斜面体组成的系统动量守恒
二、多选题
7.如图所示,小球、、的质量分别为、、,与间通过铰链用轻杆连接,杆长为,、置于水平地面上现让两轻杆并拢,将由静止释放至下降到最低点的过程中,、、在同一竖直平面内运动,忽略一切摩擦,重力加速度为,则(  )
A.、、组成的系统动量守恒
B.、之间的轻杆对先做正功后做负功
C.与桌面接触时只有竖直方向的速度
D.与桌面接触时的速度大小小于
8.如图所示,一带有光滑半圆弧槽的物体B静止在光滑水平面上,轨道最低点有一可看成质点的小球C,水平面上有一物体A以初速度撞向B,然后和B粘在一起,此后小球C刚好能运动到圆弧槽的最高点,则下列说法正确的是(  )
A.小球第一次滑到的最高点为圆弧槽的最右端
B.小球从最低点到第一次滑到最高点,动能一直在增加
C.A、B、C组成的系统机械能守恒,水平方向动量守恒
D.小球在圆弧槽内一直相对于圆弧槽左右摆动
9.如图所示,轻杆垂直于转轴,中心焊接在转轴上,以角速度开始转动。下面说法正确的是(  )
A.系统动量守恒 B.系统角动量守恒
C.系统所受合外力等于0 D.系统所受合力矩等于0
10.A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动,发生碰撞前后的v-t图线如图所示,由图线可以判断( )
A.A、B的动量变化量一定相同
B.A、B的质量之比为5:3
C.A的动能增加量一定等于B的动能减少量
D.A对B做多少负功,B对A就做多少正功
11.如图,花样滑冰运动员所穿冰鞋的冰刀与冰面间的动摩擦因数是相同的,为表演一个动作,处于静止状态的两运动员站在一起互推一把后各自自由滑行,下列说法正确的是(  )
A.质量大的运动员滑行的初速度小 B.质量大的运动员滑行时加速度小
C.质量大的运动员滑行时间长 D.质量大的运动员滑行距离短
三、填空题
12.光滑水平面上两小球a、b用不可伸长的松弛细绳相连.开始时a球静止,b球以一定速度运动直至绳被拉紧,然后两球一起运动,在此过程中两球的总动量__________(填“守恒”或“不守恒”);机械能__________ (填“守恒”或“不守恒”).
13.“草船借箭”是我国古典名著《三国演义》中赤壁之战的一个故事。假设草船的总质量,静止在水中,岸上曹兵开弓射箭,在同一时刻有支箭射到船上,射在草船上的每支箭质量,速度,方向水平,箭与船的作用时间均为,不计水的阻力,则射箭后草船的速度为___________,每支箭对草船的平均作用力为___________N。
四、解答题
14.甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平面上游戏,甲和他的冰车的质量为,乙和他的冰车的质量也是。游戏时甲推一个质量的箱子,以大小为的速度向东滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来。不计水平面的摩擦力。
(1)若甲以向东的速度将箱子推给乙,甲的速度变为多少?
(2)甲至少以多大的速度将箱子推给乙,才能避免相撞?(题中各速度均以地面为参考系)
15.甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1m/s。甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1m/s和2m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。
16.举出生活中动量守恒、能量守恒、机械能守恒的例子。
17.如图所示,半径、质量的半圆形滑槽,静止放置在水平地面上,一质量的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处由静止滑下。不计一切摩擦,小球可看成质点,取重力加速度大小,求:
(1)小球的最大速度;
(2)滑槽移动的最大距离;
(3)滑槽对地面的最大压力。
18.如图所示,一辆长L =8m的载货卡车质量为M = 1500kg,车箱载有m =500kg的圆柱形钢锭,并用钢丝绳固定在车厢中,钢锭离车厢右端距离l =4m。卡车以v0 =8m/s的速度匀速行驶,当卡车行驶到某一十字路口前,车头距人行横道S0=25m处时发现绿灯还有t0 =4s转为黄灯,司机决定让车以a = 1m/s2加速度加速通过这个路口,重力加速度g = 10m/s2:
(1)请通过计算判断卡车能否在绿灯转黄灯前车尾通过x =5m宽的人行横道;
(2)当卡车刚加速行驶t =2s时发现有行人要通过人行横道,司机立刻紧急刹车使车所受阻力恒为f=1.2×104N而做减速运动,刹车瞬间车厢固定钢锭的钢丝绳脱落,钢锭匀速撞向车头(不计钢锭与车厢间的摩擦),求从卡车开始刹车到钢锭撞上车头经历的时间;
(3)在第(2) 问情形中,若钢锭与车头碰撞时钢锭没有反弹,且相撞时间极短可忽略不计。请通过计算判断卡车停止运动时车头是否压上人行横道线。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
叶光富在中国空间站可近似认为所受合力为0,根据动量守恒,转身时,上半身向左运动时,上半身有向左的动量,则他的下半身会具有向右的动量,这样总动量才能守恒。故下半身会向右运动。故ABD错误,C正确;
故选C。
2.A
【详解】
小球做平抛运动,下落时间为
t = = 2s
竖直方向速度大小为
vy = gt = 20m/s
小球在落到车底前瞬时速度是25m/s,根据速度的分解有
vx = m/s = 15m/s
小球与车在水平方向上动量守恒,以向右为正方向
- mvx + Mv = (M + m)v′
解得
v′ = 5m/s
故选A。
3.D
【详解】
A .由于小球运动过程中有摩擦力作用,合外力不为0,所以两球组成的系统动量不守恒,则A错误;
B.摩擦力对A做的功不等于A动能的变化,因为对A除了摩擦力做功,还有弹簧的弹力做功,所以B错误;
C.摩擦力对B所做的功不等于B机械能的变化,因为对B球分析弹簧弹力也做了功,也是外力,所以C错误;
D.由于有摩擦力作用,则最后弹簧可能处于压缩或伸长状态,具有一定的弹性势能,所以最终A、B、弹簧所组成的系统损失的机械能可能小于,则D正确;
故选D。
4.C
【详解】
AB.若突然撤去力F,木块A离开墙壁前,墙壁对木块A有作用力,所以A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但由于A没有离开墙壁,墙壁对木块A不做功,所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒。故AB错误;
CD.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零,所以系统动量守恒且机械能守恒。故C正确D错误。
故选C。
5.D
【详解】
AB.小球向左摆动时,小车向右运动,小球受到的重力使系统合外力不为零,故系统动量不守恒,但该过程只有重力做功,故系统机械能守恒,AB错误;
CD.系统在水平方向合外力为零,水平方向满足动量守恒,可得
故小球向左摆到最高点,小球的速度为零小车速度也为零,C错误,D正确。
故选D。
6.C
【详解】
A.小球下落过程中,受到斜面体以及挡板的作用力,则不能做自由落体运动,A错误;
B.球静止时,竖直挡板对球的支持力和斜面体对球的支持力的合力等于球的重力。球下落过程中,有竖直向下的加速度,系统处于失重状态,由牛顿运动定律知竖直挡板对球的支持力和斜面体对球的支持力的合力小于球的重力,所以球对竖直挡板压力相对于球静止时减小,B错误;
C.因为过程中只有球的重力对系统做功,则球体与斜面体组成系统机械能守恒,C正确;
D.球与斜面体组成的系统水平方向受挡板的弹力作用,水平方向动量不守恒;竖直方向受到的合外力也不为零,竖直方向动量也不守恒,则系统的动量不守恒,D错误。
故选C。
7.BC
【详解】
A.A、B、C组成的系统水平方向不受外力,则系统水平方向动量守恒,在竖直方向上合外力不为零,动量不守恒,所以A、B、C组成的系统动量不守恒,故A错误;
B.开始时C的速度为零,当A与桌面接触时,根据速度的合成和分解可知C的速度也为零,所以C的动能先增大后减小,则轻杆对C先做正功后做负功,故B正确;
C.A与桌面接触时A、B、C水平方向的速度相等,设为v,由水平动量守恒得
0=(m+m+2m)v
解得
v=0
所以A与桌面接触时没有水平方向的速度,只有竖直方向的速度,故C正确;
D.设A与桌面接触时的速度大小为vA.根据机械能守恒定律
解得
故D错误。
故选BC。
8.BD
【详解】
A.滑块A与B碰撞后的瞬时,B得到一定的速度,此时小球C的速度为零,然后小球C相对槽向左滑动,则小球第一次滑到的最高点为圆弧槽的最左端,A错误;
B.小球从最低点到第一次滑到最高点时,小球的速度从0达到最大,则小球的动能一直在增加,B正确;
C.因为A与B碰撞过程要损失机械能,则A、B、C组成的系统机械能不守恒;但是系统水平方向受力为零,则水平方向动量守恒,C错误;
D.小球C运动到圆弧槽的最高点后,将沿槽下滑,到最低点时速度大于槽的速度,然后沿右侧槽上滑,如此往复运动,则小球在圆弧槽内一直相对于圆弧槽左右摆动,D正确。
故选BD。
9.AC
【详解】
AC.整个系统具有极佳的对称性,在绕轴旋转的过程中,机械能守恒能够保证两个小球时时刻刻均为匀角速度转动,合外力为零,所以系统动量守恒,机械能守恒。故AC正确;
B.同时对中心转轴来看,对称性能保证角动量守恒和合外力矩为零,但如果对其他参考点来看,圆周运动角动量并不能保证守恒,故B错误;
D.系统所受力矩都是同向(沿转动方向),故系统所受合力矩不等于零。故D错误;
故选AC。
10.CD
【详解】
A.两物体碰撞过程动量变化量大小相等,方向相反,A错误;
B.由图可知,在碰撞前
碰撞后
取碰撞前A的速度方向为正方向,由动量守恒定律的
解得
B错误;
C.设A的质量为3m,B的质量为5m,碰撞过程中A的动能增加量为
碰撞过程中B的动能减少量为
C正确;
D.在碰撞过程中,A、B间的作用力为作用力与反作用力,大小相等、方向相反、位移大小相等,所以A对B做多少负功,B对A就做多少正功,D正确。
故选CD。
11.AD
【详解】
A.两运动员互推的过程遵循动量守恒,总动量为零
所以质量大的运动员后退的初速度小,故A正确;
B.他们都在各自的摩擦力作用小做减速运动,由于其动摩擦因素相同,根据
可知,他们减速的加速度大小相同,故B错误;
C.滑行的时间
故质量大的初速度小,运动时间短,故C错误;
D.由
可知质量大的初速度小,运动的位移短,故D正确。
故选AD。
12. 守恒 不守恒
【详解】
将a b组成系统,对系统受力分析知合外力为零,故系统动量守恒;而在此过程拉力对b做负功,机械能不守恒.
13. 1 29.4
【详解】
不计水的阻力,箭与船的总动量守恒,根据动量守恒定律得
解得
对一支箭分析,根据动量定理
解得
由牛顿第三定律可知,每支箭对草船的平均作用力
14.(1)2m/s;(2)7.8m/s
【详解】
(1)取向东方向为正方向,由动量守恒有
解得
(2)设甲至少以速度将箱子推出,推出箱子后甲的速度为v甲,乙的速度为v乙,取向东方向为正方向。则根据动量守恒得
当甲与乙恰好不相撞时
v甲=v乙
联立解得
15.3∶2
【详解】
取甲的初速度方向为正,由动量守恒定律得
m甲v甲-m乙v乙=m乙v'乙-m甲v'甲
解得
=
代入数据得
=
16.见解析
【解析】
【详解】
在打台球的时候,两球之间的碰撞因碰撞时间极短,可认为动量守恒;小孩在荡秋千时,上下游荡过程中阻力可忽略不计,小孩的机械能守恒;若有空气阻力影响,旁边的大人每到最低位置时都猛推小孩一次,让它摆回原来的高度,此过程中,大人对小孩做的功转化为克服小孩的阻力做功,整个过程中能量是守恒的。
17.(1)2m/s;(2)0.2m;(3)30N
【详解】
解:(1)由题意可知,小球滑到滑槽的最低点时速度最大,小球和滑槽组成系统在水平方向动量守恒,且机械能守恒,因此有
mvm=Mv
联立解得
vm=2m/s
v=1m/s
(2)由“人船模型”可得
mvm=MvM
由于M=2m,所以有
xm: xM =2:1
小球滑到左侧最高点时,位移最大,则有
xm+xM=2R
解得
xM=0.2m
(3)当小球滑到滑槽的最低点时小球对滑槽压力最大,此时小球和滑槽的相对速度最大,由牛顿第二定律,则有
解得
FN=20N
由牛顿第三定律,可得滑槽对地面的最大压力
Fmax=FN+Mg=30N
18.(1)能;(2);(3)压上了人行横道线
【解析】
【详解】
(1)设载货卡车在时间内做匀加速运动的位移为,由运动学公式可得
解得
由于,所以卡车能在绿灯转黄灯前车尾通过人行横道。
(2)设当卡车加速行驶时速度为,位移为,由运动学公式可得
设卡车从开始刹车到钢锭撞上车头运动的时间为t',卡车速度为v2,位移为s2,钢锭位移为,卡车匀减速运动的加速度大小为a1,由运动学公式及它们间的位移关系可得
解得
(3)设卡车和钢锭发生完全非弹性碰撞后的共同速度为v3,对碰撞过程由动量守恒定律可得
设卡车和钢锭一起再次做匀减速运动的加速度大小为,位移为,由动力学方程和运动学公式可得
解得
由于,所以卡车停止运动时车头压上了人行横道线。
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