2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练 第一章动量守恒定律(含解析)

文档属性

名称 2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练 第一章动量守恒定律(含解析)
格式 zip
文件大小 830.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-07-26 22:48:50

文档简介

1.6 反冲现象 火箭——2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练
【夯实基础】
知识点一 反冲
1.(多选)下列属于反冲现象的是( )
A.乒乓球碰到墙壁后弹回
B.用枪射击时,子弹向前飞,枪身后退
C.用力向后蹬地,人向前运动
D.章鱼向某个方向喷出水,身体向相反的方向运动
2.电影《火星救援》中,宇航员在太空中与飞船之间相距7.5 m,飞船无法实施救援活动,为了靠近飞船,男主角剪破自己的宇航服,反向喷出气体使自己飞向飞船.假设气体能以50 m/s的速度喷出,宇航员连同装备共100 kg,开始时宇航员和飞船保持相对静止,宇航员必须在100 s内到达飞船,喷出气体的质量至少为( )
A.0.1 kg B.0.15 kg C.0.2 kg D.0.25 kg
3.物理是源自生活的科学,只要细心观察,生活中处处皆是物理。下列关于生活中的情景说法正确的是( )
A.在没有空气的宇宙空间,火箭无法利用反冲进行加速
B.当静止的章鱼向前喷水时,利用反冲可使身体向后运动
C.在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间,以减小码头对船的冲量
D.体操运动员在落地时总要屈腿是为了减小动量的变化量,使运动员避免受伤
【提升能力】
4.新冠病毒的一个主要传播途径就是飞沫传播。有关专家研究得出人在打喷嚏时,一次可以喷出10万个唾液飞沫,这些飞沫以每小时150千米的速度在空气中传播。某人感冒打喷嚏时气流喷出的速度大小为v,假设打一次喷嚏大约喷出体积为V的空气,用时约。己知空气的密度为ρ,估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力大小为( )
A. B. C. D.
5.图为一空间探测器的示意图,是四台喷气式发动机,的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,的连线与y轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定的速率向方向平动。要使探测器改为向偏的方向以原来的速率平动,则可( )
A.先开动适当时间,再开动适当时间
B.先开动适当时间,再开动适当时间
C.开动适当时间
D.先开动适当时间,再开动适当时间
6.将静置在地面上,质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内火箭以相对地面的速度竖直向下喷出质量为m的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是( )
A. B. C. D.
【综合素养】
7.解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务,假设鱼雷快艇的总质量为M,以速度v前进,现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后,快艇速度减为原来的,不计水的阻力,则鱼雷的发射速度为( )
A. B. C. D.
8.一只质量为1.4kg的乌贼吸入0.1kg的水,静止在水中.遇到危险时,它在百分之一秒时间内把吸入的水向后全部喷出,以2m/s的速度向前逃窜.以下说法正确的是( )
A.该乌贼与喷出的水的动量变化大小相等、方向相同
B.该乌贼喷出的水的速度大小为28m/s
C.该乌贼在这一次逃窜过程中消耗的能量为39.2J
D.该乌贼喷出水的过程中对水的平均作用力大小为280N
9.如图,一艘小船原来静止在平静的水面上,现前舱有水需要用抽水机抽往后舱,不计水面对船舱的阻力,则在抽水过程中,关于船舱的运动,以下说法正确的是( )
A.若前后舱是分开的,则前舱将向前运动
B.若前后舱是分开的,则前舱将向后运动
C.若前后舱不分开(不相通),则船将向前运动
D.若前后舱不分开(不相通),则船将会一直静止在水面上
答案以及解析
1.答案:BD
解析:A.乒乓球碰到墙壁后弹回是因为受到了墙壁的作用力,不是反冲。故A错误;
B.用枪射击时,子弹向前飞,枪身后退,子弹与枪身是系统中的两部分,属于反冲现象。故B正确;
C.用力向后蹬地,人向前运动,是人脚与外部地面的作用,不属于反冲。故C错误;
D.章鱼向某个方向喷出水,身体向相反的方向运动,章鱼向某个方向喷水时,章鱼受到沿喷水方向相反的作用力,向喷水的反方向运动,二者相互作用力是系统内力,是反冲现象。故D正确。
故选BD。
2.答案:B
解析:设宇航员反冲获得的最小速度为u,则有,设喷出气体的质量为m,宇航员连同装备的质量为M,喷出气体的过程系统动量守恒,以气体的速度方向为正方向,由动量守恒定律得,解得,选项B正确.
3.答案:B
解析:火箭的加速利用了反冲原理,靠喷出气流的反作用力进行加速,没有空气也可以,A错误;静止的章鱼向前喷水时,利用反冲可以使身体向后运动,B正确;在船头和码头安装旧轮胎是为了延长作用时间,以减小码头对船的作用力,C错误;体操运动员在落地时屈腿能延长与地面的作用时间t,由动量定理可知,可以减小地面对运动员的冲击力,使运动员避免受伤,D错误。故选B。
4.答案:B
解析:打一次喷嚏喷出的空气质量为:。设打一次喷嚏喷出的空气受到的作用力为F,根据动量定理得解得:,根据牛顿第三定律可得人受到的平均反冲力为,故B正确,ABD错误。故选:B。
5.答案:A
解析:先开动适当时间,探测器受到的推力沿方向,探测器沿方向减速运动,再开动适当时间,又产生沿方向的推力,探测器的合速度可以沿偏的方向,并以原来的速率平动,A正确。先开动适当时间,探测器受到的推力沿方向,将沿方向加速运动,速率大于,再开动适当时间,又产生沿方向的推力,探测器的合速度大于,B错误。开动适当时间,探测器受到的推力沿方向,将获得沿方向的速度,沿方向的速率不变,合速度大于,C错误。先开动适当时间,探测器受到的推力沿方向,将沿方向加速运动,速率大于,再开动适当时间,探测器受到的推力沿方向,将获得沿方向的速度,合速度大于,D错误。
6.答案:D
解析:火箭模型在极短时间点火,设火箭模型获得的速度为v,根据动量守恒定律有,得,选项D正确.
7.答案:A
解析:设快艇的速度方向为正方向,根据动量守恒定律有,解得.
8.答案:BD
解析:AB、取喷射出水分后的瞬间乌贼的速度方向为正方向,速度大小为,水的速度为,根据动量守恒定律得:;乌贼与喷出的水的动量变化大小相等、方向相反将数据代入上式解得:,故A错误,B正确;C、乌贼消耗能量转化为水的动能和自身动能,,故C错误;D、以乌贼为研究对象,运用动量定理得:,解得,由牛顿第三定律,乌贼对喷出水流的平均作用力为:,故D正确;故选:BD。
9.答案:AC
解析:若前后舱是分开的,不计水的阻力,则系统在水平方向动量守恒,系统总动量保持为零,用抽水机把前舱的水抽往后舱,水的速度向后,水的动量向后,则前舱向前运动,故A正确,B错误;若前后舱不分开,用抽水机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C正确,D错误。故选AC。1.2 动量定理——2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练
【夯实基础】
知识点一 冲量
1.下面关于物体动量和冲量的说法正确的是( )
A.当力与物体的位移垂直时,该力的冲量为零
B.物体所受合外力越大,它的动量变化就越快
C.物体所受合外力的冲量越大,它的动量也越大
D.做曲线运动的物体,在任何时间内所受合外力的冲量一定不为零
2.下列说法中正确的是( )
A.根据,可把牛顿第二定律表述为:物体动量的变化率等于它所受的合外力
B.力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量,它反映了力的作用对时间的累积效应,是一个标量
C.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
D.冲量的方向就是物体运动的方向
知识点二 动量定理的应用
3.下列关于生活中的现象和物理学内容,说法正确的是( )
A.物体所受的合外力不变,它的动量变化率一定不变
B.物体的末动量方向一定和它所受的总冲量方向相同
C.只要力的作用时间和力的大小的乘积相同,物体所受的冲量一定相同
D.物体所受的合外力为零时,它的动量一定为零
【提升能力】
4.在一次摸高测试中,一质量为70 kg的同学先下蹲,再用力蹬地的同时举臂起跳,在刚要离地时其手指距地面的高度为1.95 m;离地后身体形状近似不变,手指摸到的最大高度为2.40 m,若从蹬地到离开地面的时间为0.2 s,则在不计空气阻力情况下,起跳过程中他对地面的平均压力约为(重力加速度g取)( )
A.1050 N B.1400 N C.1750 N D.1900 N
5.某高中学校上体育课时,一学生为了检查篮球内的气体是否充足,于是将篮球自离地面高0.8 m处以3 m/s的初速度竖直向下抛出,球与地面相碰后竖直向上弹起的最大高度为0.45 m.已知篮球的质量为1 kg,球与地面接触时间为0.5 s,若把在这段时间内球对地面的作用力当成恒力处理,则此力的大小为(空气阻力不计,)( )
A.6 N B.16 N C.26 N D.36 N
6.从同一高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上易碎,掉在软泥的地上不易碎.这是因为( )
A.掉在水泥地上,玻璃杯的动量大
B.掉在水泥地上,玻璃杯的动量变化大
C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变慢,掉在软泥地上的玻璃杯动量改变快
D.掉在水泥地上,玻璃杯受到的冲量和掉在软泥地上一样大,但与水泥地的作用时间短,因而受到水泥地的作用力大
7.人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g,从离人头约20cm的高度无初速度掉落,砸到头部后手机未反弹,头部受到手机的冲击时间约为0.2s,取重力加速度;下列分析正确的是( )
A.手机接触头部之前的速度约为1m/s
B.手机对头部的冲量大小约为0.48N·s
C.手机对头部的作用力大小约为1.2N
D.手机与头部作用过程中手机动量变化约为
【综合素养】
8.如图甲所示,质量为0.5 kg的木块静止在光滑的水平面上,0时刻起在木块右端施加一水平向右、大小按图乙所示随时间t变化的拉力F,图像为一半圆,4 s后撤去力F。则整个过程中木块所受拉力F的冲量大小以及木块在4 s末的速度大小分别为( )
A. B. C. D.
9.一细绳系着小球,在光滑水平面上做匀速圆周运动,小球质量为m,速度大小为v,做匀速圆周运动的周期为T,则以下说法中不正确的是( )
A.经过时间,小球动量变化量为0
B.经过时间,小球动量变化量大小为
C.经过时间,细绳对小球的冲量大小为
D.经过时间,重力对小球的冲量大小为
答案以及解析
1.答案:B
解析:力的冲量是力与作用时间的乘积,跟力与物体的位移的夹角大小无关,A错误。根据动量定理有,动量变化的快慢为,所以物体所受合外力越大,它的动量变化就越快;物体所受合外力的冲量越大,它的动量变化越大;B正确,C错误。合外力的冲量等于动量的变化,做曲线运动的物体,如做匀速圆周运动的物体,转一圈时动量的变化量等于0,则合外力的冲量为零,D错误。故选B。
2.答案:A
解析:牛顿第三定律的另一种表达形式为,其中表示动量的变化率,A正确;冲量是矢量,B错误;冲量反映了力对时间的累积效应,只要有力作用一段时间,就有冲量,与物体的运动状态无关,C错误;冲量的方向与力的方向相同,而力的方向与物体运动的方向却不一定相同,D错误。
3.答案:A
解析:根据可得,可见物体所受的合外力不变,它的动量变化率不变,选项A正确;物体动量变化量一定和它所受的总冲量方向相同,物体的末动量方向不一定和它所受的总冲量方向相同,选项B错误;只要力的作用时间和力的大小的乘积相同,物体所受的冲量大小一定相同,但冲量是矢量,有可能方向不同,选项C错误;物体所受的合外力为零时,动量的变化量一定为零,但它的动量不一定为零,如做匀速直线运动的物体,选项D错误.
4.答案:C
解析:跳起后重心升高的高度为,由,解得人离开地面时的速度,人跳起过程,根据动量定理可得,地面对他的平均作用力约为,根据牛顿第三定律,起跳过程中他对地面的平均压力约为,故选C。
5.答案:C
解析:设篮球与地面碰前速度大小为,碰后速度大小为,由运动学规律,对球下落过程,有,代入数据得,对球上升过程有,代入数据得,设竖直向上为正方向,则对碰撞过程,由动量定理得,代入数据得,由牛顿第三定律可知,球对地面的作用力大小为,故C正确.
6.答案:D
解析:由同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上和软泥地上时的速度相同,动量相同,故选项A错误;最后玻璃杯的速度都减为零,动量变化量相同,故选项B错误;由动量定理可知,玻璃杯落在水泥地上作用时间短,动量变化得快,受到的作用力大,故选项C错误,D正确.
7.答案:B
解析:A..手机做自由落体运动,故手机接触头部之前的速度约为,选项A错误。
C.手机落到头上后速度减为0,设头部对手机的作用力为F,因为手机落在头上没反弹,速度减为0,故由动量定理得故解得,选项C错误;
B.根据力的作用是相互的,则手机对头部的作用力也是2.4N,作用时间是0.2s,故手机对头部的冲量大小为,选项B正确;
D.手机的动量变化量为,选项D错误。
8.答案:C
解析:整个过程中木块所受拉力F的冲量大小等于图线与t轴所围的面积,即;根据动量定理可得,木块在4 s末的速度大小为,故选C。
9.答案:A
解析:经过时间,小球转过了180°,速度方向正好相反,若规定计时起点的速度方向为正,则动量变化量为,细绳对小球的冲量为,故动量变化量和冲量大小为,A错误,C正确;经时间,小球转过了90°,根据矢量合成法则可得,动量变化量大小为,重力对小球的冲量大小为,B、D正确.A符合题意.1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞——2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练
【夯实基础】
知识点一 碰撞
1.质量为3m,速度为v的小车, 与质量为2m的静止小车碰撞后连在一起运动,则两车碰撞后的总动量是( )
A. B.2mv C.3mv D.5mv
知识点二 弹性碰撞和非弹性碰撞
2.(多选)如图所示,光滑水平面上有大小相同的两球在同一直线上运动。两球质量关系为,规定向右为正方向,两球的动量均为,运动中两球发生碰撞,碰撞前后B球动量变化量的大小为,则( )
A.左方是A球,碰前两球均向右运动 B.右方是A球,碰后两球均向右运动
C.碰撞后两球速度大小之比为2:5 D.经过验证两球发生的碰撞是弹性碰撞
3.(多选)如图所示,运动的球A(质量、初速度都确定)在光滑水平面上与一个原来静止的球B(质量可改变)发生弹性碰撞,则( )
A.要使B球获得最大动能,应让B球质量与A相等
B.要使B球获得最大速度,应让B球质量远小于A球质量
C.要使B球获得最大动量,应让B球质量远大于A球质量
D.若B球质量远小于A球质量,B球将获得最大动能、最大速度及最大动量
【提升能力】
4.在光滑的水平面的同一直线上,自左向右地依次排列质量均为m的一系列小球,另一质量为m的小球A以水平向右的速度v运动,依次与上述小球相碰,碰后即粘合在一起,碰撞n次后,剩余的总动能为原来的,则n为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
5.如图所示,在光滑水平地面上质量为2kg的小球A以3m/s速度向右运动,与静止的质量为1kg的小球B发生正碰,碰后B的速度大小可能为( )
A.1.5m/s B.2.5m/s C.3.5m/s D.4.5m/s
6.甲、乙两辆玩具汽车,质量分别为,在光滑水平面上沿同一直线运动,速度分别是,甲从后面追上乙,并发生正碰,碰后两物体的速度可能是( )
A. B.
C. D.
7.在足够长的光滑倾斜长直轨道上,先后将甲、乙两个小球分别以相同的初速度在同一位置沿轨道向斜上方弹出,两小球相遇时发生了完全非弹性碰撞,它们运动的图像如图所示。已知小球甲的质量为1 kg,重力加速度g取。则下列说法正确的是( )
A.小球乙的质量为2 kg
B.两小球碰撞过程中的机械能损失为25 J
C.轨道倾角满足
D.两小球回到出发点时的速度大小为10 m/s
【综合素养】
8.如图所示,一水平台面除长为的段粗糙外,其余部分均是光滑的。质量的物块A以的速度从左侧滑上台面,与静止在P处质量的物块B发生碰撞(碰撞时间极短,只考虑一次碰撞)。已知物块与粗糙台面间的动摩擦因数均为,物块均可视为质点,取。则碰后物块B在粗糙台面上滑行的时间不可能是( )
A.2.0s B.1.6s C.1.2s D.1.0s
9.如图所示,光滑水平面上有两木块,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
答案以及解析
1.答案:C
解析:两车碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律得
则两车碰撞后的总动量
故选C。
2.答案:BD
解析:AB.根据动量公式,可知A球质量大,A球运动的速度小,且球的速度为正,故碰前两球均向右运动,要使两球发生碰撞,由于A球运动的速度小,故右方是A球。碰撞前后B球动量变化量的大小为4kg·m/s,则碰后B球动量为,碰后A球动量增加4kg·m/s,为,碰后两球动量均为正,则碰后两球均向右运动,故A错误,B正确;
C.根据动量公式,,碰撞后两球速度大小之比为5:2,故C错误;
D.碰撞前系统的总动能为,同理碰撞后系统的总动能为,可知碰撞过程中系统的动能守恒,所以两球发生的碰撞是弹性碰撞,故D正确。
故选BD。
3.答案:ABC
解析:设A球的质量为球质量为,碰前A球的速度为。A与发生弹性碰撞,根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得,,解得,当两球质量相等时,碰后A的速度为零,B获得了A碰前的全部动能,B球获得了最大动能,A正确;当A球质量远大于B球质量时,B球获得最大速度,接近碰前A速度的2倍,B正确;当A球质量远小于B球质量时,A球几乎原速率反弹,A球被弹回的速度最大,B球动量接近A球初始动量的2倍,B球获得最大动量,C正确;由上面三项分析可知,D错误。故选A、B、C。
4.答案:C
解析:本题考查的是碰撞问题,由于碰撞过程中系统动量和动能都守恒,故碰7次后原动能为8个小球平分;答案C;
5.答案:BC
解析:由题意知
如果两球发生完全非弹性碰撞。碰后两者速度相等,设为v,碰撞过程中系统动量守恒,以A的初速度为正方向,由动量守恒定律得
代入数据解得
如果两球发生完全弹性碰撞,碰撞过程中系统动量守恒,机械能守恒,以A的初速度为正方向,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
代入数据解得
可知碰后B的速度范围是
故BC正确,AD错误。
故选BC。
6.答案:AB
解析:碰撞的过程中动量守恒,碰撞之后的动能不可能超过碰撞之前的动能。如果碰撞是弹性碰撞,没有损失动能,此时乙的速度最大,根据,


解得。
如果碰撞是完全非弹性碰撞,损失动能最多,此时乙的速度最小,根据,解得。
因此碰后甲的速度范围是,乙的速度范围是,故选A、B。
7.答案:B
解析:两小球碰撞过程中动量守恒,有,得,A错误;碰撞过程中机械能损失为,B正确;甲、乙两小球碰撞后一起运动的加速度大小,轨道光滑,由牛顿第二定律可知,甲、乙两小球碰撞后一起运动的加速度大小,可知,则,C错误;碰撞位置到出发点的距离等于乙球碰撞前运动的距离,根据图像与时间轴所围面积可知,碰撞位置距离出发点为,由,得两小球回到出发点时的速度,D错误。故选B。
8.答案:A
解析:两物块的碰撞过程,根据动量守恒定律,若发生完全非弹性碰撞,有,解得碰后物块B的速度;若发生弹性碰撞,有,根据机械能守恒定律,有,解得碰后物块B的速度;可知碰后物块B的速度满足;根据牛顿第二定律,有,解得碰后物块B的加速度大小,由运动学规律可知,当时,有,解得,即最短时间为1.0s;当物块B恰好到达Q点时,有,解得,即最长时间为,此时物块B的初速度为,满足条件,则碰后物块B在粗糙台面上滑行的时间范围为,故选A。
9.答案:A
解析:子弹击中A的过程中,子弹和组成的系统所受的合外力为零,则系统动量守恒,选项A正确;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,选项B错误;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,选项C错误;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,选项D错误.1.3 动量守恒定律——2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练
【夯实基础】
知识点一 动量守恒定律
1.下列关于系统动量守恒的说法正确的是( )
①只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒
②系统内有摩擦力,系统动量可能守恒
③系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒
④如果系统所受合外力远大于内力,可近似认为系统动量守恒
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
2.关于动量守恒定律,以下说法错误的是( )
A.系统不受外力时,动量一定守恒
B.动量守恒定律也适用于高速运动的物体和微观粒子
C.一个系统的动量守恒,则机械能也守恒
D.两物体组成的系统,受到的合外力为零,则两物体动量的改变量大小一定相等
知识点二 动量守恒定律的应用
3.下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是( )
A.甲、乙 B.丙、丁 C.甲、丙 D.乙、丁
【提升能力】
4.如图所示,在一光滑绝缘的水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块.由静释放后,两个物块向相反方向运动.在物块的运动过程中,下列表述不正确的是( )
A.质量小的物块所受的冲量大些
B.任一时刻,两个物块的动量大小总是相等的
C.两个物块的机械能不守恒
D.两个物块构成的系统动量守恒
5.质量相等的三个小球,在光滑的水平面上以相同的速率运动,它们分别与原来静止的三球发生碰撞,碰撞后a继续沿原方向运动,b静止,c沿反方向弹回,则碰撞后三球中动量数值最大的是( )
A.A球 B.B球 C.C球 D.不能确定
6.如图所示,物块的质量分别为,,物块A右侧固定有一轻质弹簧.开始时B静止于光滑的水平面上,A以的速度沿着两者连线向B运动,某一时刻弹簧的长度最短,则以下说法正确的是( )
A.弹簧最短时A的速度大小为1 m/s
B.弹簧最短时A的速度大小为2 m/s
C.从B与弹簧接触到弹簧最短的过程中A克服弹簧弹力做的功与弹簧弹力对B所做的功相等
D.从B与弹簧接触到弹簧最短的过程中弹簧对的冲量相同
【综合素养】
7.设两球相撞,碰撞前后都在同一直线上运动,若它们碰撞前的速度分别为、,碰后的速度分别为、,则两个小球的质量之比等于( )
A. B. C. D.
8.如图所示,小明站在静止于光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱,木箱最终以速率v向右匀速运动。已知木箱的质量为m,小明与小车的总质量为,木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞,反弹回来后被小明接住。求:
(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度的大小;
(2)小明接住木箱后三者一起运动的速度的大小。
答案以及解析
1.答案:A
解析:动量守恒的条件是系统不受外力或所受合外力为零,所以只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒,①正确;系统内的摩擦力是内力,只要系统不受外力或所受合外力为零,系统动量就守恒,②正确;系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但系统在某一方向不受外力或所受合外力为零,在该方向上系统的动量守恒,③正确;系统所受外力不为零,但内力远大于外力时,外力可以忽略不计,动量近似守恒,如果系统所受合外力远大于内力,系统动量不守恒,④错误。故选A。
2.答案:C
解析:系统不受外力时,动量守恒,A正确;动量守恒定律既适用于低速、宏观物体,也适用于高速、微观物体,B正确;系统所受合外力为零时,动量守恒,只有重力或系统内弹力做功时,机械能守恒,所以系统动量守恒其机械能不一定守恒,C错误;两物体组成的系统,受到的合外力为零,系统动量守恒,两物体动量的改变量大小相等、方向相反,D正确。故选C。
3.答案:C
解析:在光滑水平面上,子弹射入木块的过程中,系统所受外力之和为零,系统动量守恒,甲符合题意;剪断细线,弹簧恢复原长的过程中,墙壁对滑块M有作用力,系统所受外力之和不为零,系统动量不守恒,乙不符合题意;细线断裂前后木球与铁球组成的系统所受合外力均为零,系统动量守恒,丙符合题意;木块下滑过程中,木块和斜面所受外力之和不为零,系统动量不守恒,丁不符合题意。故选C。
4.答案:A
解析:根据牛顿第三定律知,两个物块间库仑力大小相等,作用时间相等,由知,两个物块所受的冲量大小相等,故A错误.对于两物块组成的系统所受合外力为零,则系统的动量守恒,初始系统总动量为零,根据动量守恒定律知,任一时刻,两个物块的动量大小总是相等,方向相反,故B、D正确.库仑力对两物块做正功,系统的电势能逐渐减少,则系统的机械能增加,故C正确.
5.答案:C
解析:在三个小球发生碰撞的过程中,系统动量都是守恒的,根据动量守恒关系式,整理可得,取初速度方向为正方向,可得出C球的动量数值是最大的,C正确.
6.答案:B
解析:取向右为正方向,及弹簧组成的系统运动过程中动量守恒,弹簧最短时速度相等,根据动量守恒定律可知,代入数据解得,选项A错误,B正确;在此过程中A克服弹簧弹力做的功为,代入数据得,而弹簧弹力对B所做的功为,代入数据得,故两者不相等,选项C错误;此过程弹簧对A的冲量为,代入数据得,弹簧对B的冲量为,代入数据得,故此过程中弹簧对的冲量大小相同,方向相反,选项D错误.
7.答案:A
解析:两球碰撞过程动量守恒,根据动量守恒定律得,整理得,选项A正确,B、C、D错误.
8.答案:(1)
(2)
解析:(1)取水平向左为正方向,小明推木箱的过程,由动量守恒定律有
解得
(2)小明接木箱的过程,由动量守恒定律有
解得1.1 动量——2023-2024学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册课时分层练
【夯实基础】
1.物体在竖直平面内做匀速圆周运动,运动一周的过程中( )
A.物体的动量一直变化,动能始终不变 B.物体的动能一直变化,动量始终不变
C.物体的动量和动能始终不变 D.物体的动量和动能一直变化
2.(多选)在“探究碰撞中的不变量”实验中,关于实验结论的说明,正确的是( )
A.只需找到一种情景的“不变量”即可,结论对其他情景也同样适用
B.只找到一种情景的“不变量”还不够,其他情景未必适用
C.实验中要寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变
D.进行有限次实验找到的“不变量”具有偶然性,结论还需要检验
3.物体的动量变化量的大小为5 kg·m/s,这说明( )
A.物体的动量在减小 B.物体的动量在增大
C.物体的动量大小一定变化 D.物体的动量大小可能不变
【提升能力】
4.下列关于动量的说法正确的是( )
A.质量大的物体动量一定大
B.质量和速率都相同的物体,动量一定相同
C.一个物体速度改变,它的动量一定改变
D.一个物体动量改变,它的动能一定改变
5.质量为m的物体沿某一条直线运动,已知物体的初动量的大小为4 kg·m/s,经过时间t后,其动量的大小变为10 kg·m/s,则该物体动量的变化量的大小可能正确的是( )
A.6 kg·m/s B.8 kg·m/s C.10 kg·m/s D.20 kg·m/s
【综合素养】
6.做平抛运动的物体,在相等的时间内,物体动量的变化量( )
A.始终相同 B.只有大小相同
C.只有方向相同 D.以上说法均不正确
7.下列说法中正确的是( )
A.动量大的物体动能一定大 B.动能大的物体动量一定大
C.动能为零的物体动量一定为零 D.动量为零的物体动能不一定为零
8.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.物体的动量变化,其动能一定变化
B.如果物体所受合外力不做功,则物体的动能不变,其动量也一定不变
C.如果物体所受合外力的冲量不为零,则物体的动量不为零,其动能也一定不变
D.物体的动量变化越快,其所受的合外力一定越大
答案以及解析
1.答案:A
解析:做匀速圆周运动的物体速度大小不变,方向时刻变化,动量为矢量,则物体的动量一直变化:动能为标量,则物体的动能始终不变。故选A。
2.答案:BCD
解析:在“探究碰撞中的不变量”实验中,只找到一种情景的“不变量”还不够,其他情景未必适用,A错误,B正确;寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变,C正确;有限次实验的结果偶然性较大,得出的结论需要检验,D正确。
3.答案:D
解析:由物体的动量变化量的大小,无法确定物体的动量如何变化,A、B错误;物体动量变化量大小为,物体的动量可能大小不变,只有方向变化,比如图中两种情况,C错误,D正确。故选D。
4.答案:C
解析:动量是质量和速度的乘积,即,动量由质量和速度共同决定,A错误;动量是矢量,其方向与速度方向相同,质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相等,但方向不一定相同,B错误;一个物体速度发生改变,其动量一定改变,C正确;动量发生变化,可能是速度的方向变化,而速度大小没有变化,所以其动能可能不变,D错误。故选C。
5.答案:A
解析:取初动量方向为正,则初动量,末动量有两种可能:末动量为正,,则动量的变化量的大小;末动量为负,,则动量的变化量的大小,故A正确.
6.答案:A
解析:解:根据动量定理,动量变化量等于合外力的冲量,自由落体所受的力是恒力,在相等时间内物体合外力冲量相同,动量变化量相同,A正确。故选A.
7.答案:C
解析:根据动能和动量的关系:,则动量大的物体动能不一定大,动能大的物体动量也不一定大,但动能为零的物体速度一定为零,则动量也一定为零,动量为零的物体动能也一定为零,故ABD错误,C正确;故选:C。
8.答案:D
解析:A、动量是矢量,动能是标量,动量变动能不一定变,例如一个做匀速圆周运动的物体,动量变化,动能不变,故A错误;
B、如果物体所受合外力不做功,则物体的动能不变,如果物体所受合外力不为零,速度的速度一定变化,则动量一定变化,故B错误;
C、合外力对物体的冲量不为零,物体的动量可能为0,该物体的动能可能不发生改变,比如匀速圆周运动,故C错误;
D、根据动量定理可知,物体的动量变化越快,其所受的合外力越大,故D正确。
故选:D。