人教版(2019)选择性必修一 第一章 动量守恒定律 章末综合练
一、单选题
1.下面的说法错误的是( )
A.物体运动的方向就是它的动量的方向
B.如果物体的速度发生变化,则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零
C.如果合外力对物体的冲量不为零,则合外力一定使物体的动能增大
D.作用在物体上的合外力冲量不一定能改变物体速度的大小
2.如图所示,是一个固定在桌面上处于竖直状态的光滑大圆环,大圆环上套着一个小圆环。小圆环由静止开始从最高点下滑到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小圆环所受支持力先做负功后做正功 B.支持力的冲量为零
C.小圆环所受重力的瞬时功率先增大后减小 D.支持力的功率先增大后减小
3.一物块静止在粗糙斜面底部,斜面固定。如果用平行于斜面的恒力F1将物块从底部拉到斜面的顶部,需要的时间为t;如果用平行于水平面的恒力F2将物块推到斜面顶部的同一位置,所需的时间也为t。在这两次移动物块的过程中( )
A.物块的动量变化相等
B.物块的加速度不相等
C.F1、F2对物块所做的功相等
D.物块的机械能变化不相等
4.如图所示,光滑水平面上的木板右端,有一根轻质弹簧沿水平方向与粗糙木板相连,木板质量。质量为的铁块以水平速度从木板的左端沿板面向右滑行,压缩弹簧后又被弹回,最后恰好没从木板的左端滑出,则在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为( )
A.1.5J B.4.5J
C.3.0J D.6.0J
5.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的速度 ,B球的速度,当A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球速度可能为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
6.下列各种说法中不正确的是( )
A.某一段时间内物体动量的增量不为零,而其中某一时刻物体的动量可能为零
B.某段时间内物体受到的冲量为零,而其中某一时刻物体的动量可能不为零
C.某一段时间内物体受到的冲量不为零,而动量的增量可能为零
D.某一时刻物体动量为零,而动量对时间的变化率不为零
7.如图所示,一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上。槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球(可认为质点)自左端槽口A点的正上方从静止开始下落,与半圆槽相切并从A点进入槽内,则下列说法正确的是( )
A.小球离开右侧槽口以后,将做竖直上抛运动
B.小球在槽内运动的全过程中,只有重力对小球做功
C.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统机械能守恒
D.小球在槽内运动的全过程中,小球与槽组成的系统水平方向上的动量守恒
8.关于冲量,下列说法正确的是( )
A.冲量是物体动量变化的原因
B.作用在静止物体上的力的冲量一定为零
C.动量越大的物体受到的冲量越大
D.冲量的方向就是物体末速度的方向
9.质量为和(未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间极短,其图像如图所示,则( )
A.被碰物体质量为3kg B.被碰物体质量为2kg
C.碰后两物体速度相同 D.此碰撞不一定为弹性碰撞
10.某物体由静止开始做匀加速直线运动,经过时间t1后,在阻力作用下做匀减速直线运动,又经时间t2速度为零,若物体一直在同样的水平面上运动,则加速阶段的牵引力与阻力大小之比为( )
A.t2∶t1 B.(t1+t2)∶t1 C.(t1+t2)∶t2 D.t2∶(t1+t2)
11.某同学用如图所示装置,通过半径相同的、两球的碰撞来“验证动量守恒定律”,实验中必须满足的条件是( )
A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射球每次从轨道的不同位置由静止滚下
D.两球的质量必须相等
12.小球 A的质量为mA=5 kg, 动量大小为 , 小球 沿光滑水平面向右运动 时与静止的小球B发生弹性碰撞, 碰后A的动量大小为, 方向水平向右, 则( )
A.碰后小球 的动量大小为
B.小球 的质量为
C.碰后小球 的动量大小为
D.小球 的质量为
二、填空题
13.质量为和的两小球,如果它们的动量相等,它们的动能之比是________;如果它们的动能相等,它们的动量之比是________。
14.碰撞问题遵守的三条原则
(1)动量守恒:p1+p2=p1′+p2′
(2)动能_________:Ek1+Ek2≥Ek1′+Ek2′
(3)速度要符合实际情况
①碰前两物体同向运动,若要发生碰撞,则应有v后_____v前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v前′___v后′;
②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向______都不改变。
15.如图所示,一子弹击中一块用长为L的细绳拴接的木块,并与木块一起运动,问要使木块能在竖直平面内做完整的圆周运动,子弹的速度至少为________。(设子弹质量为m,木块质量为M,重力加速度为g)
16.(1)做匀速圆周运动的物体动量大小不变。( )
(2)Δp的方向一定与初速度的方向相同。( )
17.物体A(质量为mA,碰前速度为v0)与静止的物体B(质量为mB)发生碰撞,当发生完全非弹性碰撞时损失的机械能最多,物体B的速度最小,vB=_________,当发生弹性碰撞时,物体B速度最大,vB=_____,则碰后物体B的速度范围为________。
三、解答题
18.如图所示,粗的水平面上静止放置三个质量均为m的小木箱,相邻两小木箱的距离均为L。工人用沿水平方向的力推最左边的小木箱使之向右滑动,逐一与其他小木箱碰撞。每次碰撞后小木箱都粘在一起运动。整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速运动。已知小木箱与水平面间的动摩擦因数都为μ,重力加速度为g。设每次碰撞时间极短,小木箱可视为质点。求第一次碰撞和第二次碰撞中木箱损失的机械能之比。
19.如图所示,质量为m1=0.2 kg的小物块A,沿水平面与小物块B发生碰撞并粘在一起,小物块B的质量为m2=1 kg。碰撞前,A的速度大小为v0=3 m/s,B静止在水平地面上.已知A、B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,试求碰后AB在水平面上滑行的时间。
20.如图所示,某同学质量为80kg,在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度水平向右跳到一条向他缓缓飘来的小船上,然后去执行任务,小船的质量是140kg,原来的速度是0.4m/s,该同学上船后又跑了几步,最终停在船上,不计阻力,求此时小船的速度。
21.自动称米机已在粮食工厂中广泛使用,有人认为:米流落到容器中时有向下的冲量会增大分量而不划算;也有人认为:自动装置即刻切断米流时,尚有一些米仍在空中,这些米是多给买者的。因而双方争执起来,究竟哪方说的对呢?请分析说明。
22.以初速度v0与水平方向成60°角斜向上抛出的手榴弹,到达最高点时炸成质量分别为m和2m的两块。其中质量大的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行。
求:(1)质量较小的另一块弹片速度的大小和方向;
(2)爆炸过程有多少化学能转化为弹片的动能?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.动量是矢量,其方向即为速度方向,A正确;
B.速度发生变化,则动量发生变化,根据动量定理可以知道,合外力的冲量不为零,B正确;
CD.如果合外力对物体的冲量不为零,物体的动量一定发生变化,当然可能只有动量的方向发生变化,大小可能不变,如匀速圆周运动,因此动能可能不变,C错误,D正确。
故错误的选C。
2.C
【详解】
A.小圆环在运动过程中只受到重力和支持力作用,且支持力始终沿半径方向,初始阶段背离圆心,之后指向圆心,支持力方向始终与速度方向垂直,所以支持力始终不做功,A错误;
B.根据动量定理可知,动量的变化量等于重力冲量与支持力冲量的矢量和,由于初末速度沿水平方向,即动量变化沿水平方向,而重力冲量竖直向下,所以支持力的冲量肯定不为零,B错误;
C.小圆环在下滑过程中,竖直方向的速度先增加后减小,所以重力的瞬时功率先增大后减小,C正确;
D.因支持力始终不做功,故支持力的功率始终为零,D错误。
故选C。
3.A
【详解】
A.物体初速度均为零,通过的位移相同,所需时间相同,根据速度位移公式为
v2=2ax
可知到达斜面顶端的速度相同,则物块的动量变化相等,A正确;
B.根据速度时间公式可知
v=at
运动时间t相同,末速度v相同,则加速度a相同,B错误;
C.物块上升高度h相等,则重力做功相等,根据动能定理可知
两次推力与克服摩擦力对物块做功之和相同,设斜面倾角为θ,第一次物块受到的摩擦力为,第二次物块受到的摩擦力,由于通过的位移相同,故克服摩擦力做功不等,则F1、F2对物块所做的功不等,C错误;
D.物块机械能变化为
两次移动物块的机械能变化相等,D错误。
故选A。
4.A
【详解】
据题意,当m向右运动过程中,由于摩擦力作用,m做减速运动,M做加速运动,压缩弹簧过程也是由于弹力作用,继续类似运动,知道两者速度相等时,弹簧压缩到最短,设此时速度为,据动量守恒定律有
解得
此后m在弹力作用下减速运动,M加速运动,离开弹簧后在摩擦力作用下,m做加速运动而M作减速运动,知道两者速度相等时相等静止,设此时速度为,据动量守恒定律有
解得
则m从左端运动到把弹簧压缩到最短过程中有据能量守恒定律有
m从左端运动到再次回到左端过程中据能量守恒定律有
联立解得
故A正确,BCD错误。
故选A。
5.C
【详解】
两球组成的系统动量守恒,以两球的初速度方向为正方向,如果两球发生完全非弹性碰撞,有动量守恒定律得
带入数据解得
如果两球发生完全弹性碰撞,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
,
,(不符实际,舍掉)
故两球碰撞后的速度范围是
ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.C
【详解】
由
知,Ft与相等,Ft为零,也为零,但与p′、p无直接关系。又由
可知,p′或p为零,即动量对时间的变化率不为零。故ABD正确,C错误。
本题选不正确项,故选C。
7.C
【详解】
D.小球从下落到最低点的过程中,槽没有动,与竖直墙之间存在挤压,动量不守恒;小球经过最低点往上运动的过程中,斜槽与竖直墙分离,水平方向动量守恒;全过程中有一段时间系统受竖直墙弹力的作用,故全过程系统水平方向动量不守恒,选项D错误;
A.小球运动到最低点的过程中由机械能守恒可得
小球和凹槽一起运动到槽口过程中水平方向动量守恒
小球离开右侧槽口时,水平方向有速度,将做斜抛运动,选项A错误;
BC.小球经过最低点往上运动的过程中,斜槽往右运动,斜槽对小球的支持力对小球做负功,小球对斜槽的压力对斜槽做正功,系统机械能守恒,选项B错,C对。
故选C。
8.A
【详解】
A.根据动量定理知,冲量是引起动量变化的原因,故A正确;
B.根据I=Ft知,作用在静止物体上力的冲量不为零,故B错误;
C.冲量越大,动量的变化量越大,动量不一定大,故C错误;
D.冲量的方向由力的方向决定。根据动量定理知,冲量的方向与动量变化量的方向相同,与速度变化量的方向相同,故D错误。
故选A。
9.A
【详解】
C.由图像可知,碰撞前是静止的,的速度为
碰后的速度为
的速度为
即碰后两物体速度大小相等,方向相反,速度不相同,故C错误;
AB.两物体碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律得
解得
故A正确,B错误;
D.碰撞前总动能
碰撞后总动能
碰撞前后系统动能不变,故碰撞是弹性碰撞,故D错误。
故选A。
10.B
【详解】
整个过程中由动量定理可得
解得
故选B。
11.B
【详解】
A.本实验是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后小球的速度,小球离开轨道后做平抛运动,对斜槽是否光滑没有要求,故A不符合题意;
B.要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平,故B符合题意;
C.要保证碰撞前的速度相同,所以入射小球每次都要从同一位置由静止滚下,故C不符合题意;
D.为了使小球碰后不被反弹,要求入射小球质量大于被碰小球质量,故D不符合题意。
故选B。
12.D
【详解】
AC.规定向右为正方向,碰撞过程中A、B组成的系统动量守恒,所以有
解得
AC错误;
BD.由于是弹性碰撞,所以没有机械能损失,故
解得
B错误,D正确。
故选D。
13. 2:1
【详解】
[1] 由动量和动能的关系
可得质量为和的两小球,如果它们的动量相等,它们的动能之比是为2:1;
[2] 由动量和动能的关系
可得质量为5g和10g的两小球,如果它们的动能相等,它们的动量之比是。
14. 不增加 > ≥ 不可能
【详解】
(2)[1]碰撞过程满足的基本原则是,动量守恒,动能不增加。
(3)[2][3]碰前两物体同向运动,若要发生碰撞,则应有v后>v前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v前′≥v后′。
[4]碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
15.
【详解】
子弹打击木块过程动量守恒,则
mv0=(m+M)v1
木块与子弹由最低点运动到最高点的过程中,机械能守恒
要做完整的圆周运动,则在最高点时满足
联立解得
16. 正确 错误
【详解】
(1)[1]做匀速圆周运动的物体,速度大小不变,所以动量大小不变。
(2)[2]动量变化量的方向与速度变化量方向相同,与初速度方向无直接关系。
17. v0≤vB≤v0
【详解】
[1]当发生完全非弹性碰撞时损失的机械能最多,物体B的速度最小,据动量守恒定律可得
解得B的速度为
[2]当发生弹性碰撞时,物体B速度最大,据动量守恒定律可得
据机械能守恒可得
联立解得B的速度为
[3]则碰后物体B的速度范围为
≤vB≤
18.
【详解】
最后三个木箱匀速运动,则有
水平力推最左边的木箱时,根据动能定理有
木箱发生第一次碰撞,根据动量守恒定律有
碰撞中损失的机城能为
第一次碰后,水平力推两木箱向右运动,根据动能定理有
木箱发生第二次碰撞,根据动量守恒定律有
碰拉中损夫的机械能为
联立解得木箱两次碰撞过程中损失的机械能之比为
19.0.25 s
【详解】
设两物块碰后的共同速度为v1,则由动量守恒定律有
m1v0=(m1+m2)v1
碰后,A、B一起滑行直至停下,设滑行时间为t,则由动量定理有
μ(m1+m2)gt=(m1+m2)v1
解得
t=0.25 s
20.0.473m/s,方向向右
【详解】
规定向右为正方向,设人与船质量分别为m、M,人上船后最终相对静止时共同速度为v,由动量守恒
解得
v≈0.473m/s
结果为正,说明方向向右。
21.见解析
【详解】
设空中米流的质量为m1,已落入秤盘中米的质量为m2,正在落入秤盘中米的质量为Δm,只要分析出秤盘的示数与(m1+Δm+m2)g的关系,问题便得以解决。设称米机的流量为d(单位时间内流出米的质量),称米机出口到容器中米堆上表面的高度为h,因米流出口处速度小,可视为零,故米流冲击米堆的速度
秤的示数F应等于m2、Δm的重力以及Δm对秤盘冲击力F′大小之和。以m2+Δm为研究对象,根据动量定理得
得
又因空中米的质量为
故
则
可见自动称米机的示数恰好等于空中米流、已落入秤盘的米与正在落入秤盘的米的重力之和,不存在划不划算的问题。
22.(1)2.5v0,与爆炸前速度的方向相反;(2)
【详解】
(1)斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动,在最高点处爆炸前的速度大小为
v1=v0cos60°=v0
设v1的方向为正方向,如图所示
由动量守恒定律可得
3mv1=2mv′1+mv2
其中爆炸后大块弹片速度
v′1=2v0
解得
v2=-2.5v0
故质量较小的另一块弹片速度的大小为2.5v0,方向与爆炸前速度的方向相反。
(2)爆炸过程中转化为弹片动能的化学能为
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