2022-2023学年北京市中关村中学知春分校高一(下)月考物理试卷(6月份)
一、单选题:本大题共18小题,共72分。
1.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是( )
A. 只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒
B. 系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒
C. 只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒
D. 只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒
2.下列说法中正确的是( )
A. 物体的速度大小保持不变,则其动量不变
B. 物体的动量保持不变,则其速度方向一定不变
C. 物体的动能保持不变,则其动量一定不变
D. 速度大的物体,动量就一定大
3.两只完全相同的鸡蛋、自同一高度由静止释放,分别落在海绵和石头上,鸡蛋完好未反弹,鸡蛋碎了。不计空气阻力,对比、鸡蛋,下列说法正确的是( )
A. 下落过程中鸡蛋所受重力的冲量大 B. 下落过程中鸡蛋的末动量大
C. 碰撞过程中鸡蛋动量减小的更多 D. 碰撞过程中鸡蛋的动量变化率大
4.如图所示,木块与水平桌面间的接触是光滑的,子弹沿水平方向射入木块后留在其中,将弹簧压缩到最短。若将子弹、木块和弹簧合在一起作为系统,则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧被压缩至最短的整个过程中( )
A. 动量不守恒,机械能不守恒 B. 动量守恒,机械能不守恒
C. 动量不守恒,机械能守恒 D. 动量守恒,机械能守恒
5.如图所示,质量为的小球静止于光滑水平面上,在球与墙之间用轻弹簧连接。现用完全相同的小球以水平速度与相碰后粘在一起压缩弹簧。不计空气阻力,若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为,从球被碰后开始到回到原静止位置的过程中墙对弹簧的冲量大小为,则下列表达式中正确的是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
6.物体在竖直平面内做匀速圆周运动,运动一周的过程中,下列说法正确的是( )
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
7.下列说法正确的是( )
A. 质量一定的物体若动能发生变化,则动量一定变化
B. 质量一定的物体,若动量发生变化,则动能一定变化
C. 做匀速圆周运动的物体,其动能和动量都保持不变
D. 一个力对物体有冲量,则该力一定会对物体做功
8.质量为的铁锤,以速度,竖直打在木桩上,经过时间后停止,则在打击时间内,铁锤对木桩的平均冲力的大小是( )
A. B. C. D.
9.如图所示,是固定于竖直平面内的光滑的圆周轨道,圆心在的正上方。在、两点各有一质量为的小物块和,从同一时刻开始,自由下落,沿圆弧下滑。以下说法正确的是( )
A. 比先到达,它们在点的动量不相等
B. 与同时到达,它们在点的动量不相等
C. 比先到达,它们在点的动量相等
D. 比先到达,它们在点的动量相等
10.蹦极是一项刺激的极限运动,如图,运动员将一端固定的弹性长绳绑在腰或踝关节处,从几十米高处跳下忽略空气阻力。在某次蹦极中质量为的人在弹性绳绷紧后又经过人的速度减为零,假设弹性绳长为。若运动员从跳下到弹性绳绷紧前的过程称为过程Ⅰ,绳开始绷紧到运动员速度减为零的过程称为过程Ⅱ。重力加速度下列说法正确的是( )
A. 过程Ⅱ中绳对人的平均作用力大小为
B. 过程Ⅱ中运动员重力的冲量与绳作用力的冲量大小相等
C. 过程Ⅱ中运动员动量的改变量等于弹性绳的作用力的冲量
D. 过程Ⅰ中运动员动量的改变量与重力的冲量相等
11.一小车静止在光滑水平面上,甲、乙两人分别站在左右两侧,整个系统原来静止.如图所示,当两人同时相向走动时( )
A. 要使小车向左运动,甲的速度大小一定比乙大
B. 要使小车向左运动,甲的质量一定比乙大
C. 要使小车向左运动,甲的动量大小一定比乙大
D. 要使小车保持静止,甲、乙的速度大小一定相等
12.高空坠物极易对行人造成伤害。若一个的石块从一居民楼的层坠下,与地面的撞击时间约为,则该石块对地面产生的冲击力约为( )
A. B. C. D.
13.如图所示,质量为的木块位于光滑水平面上,在木块与墙之间用轻弹簧连接,开始时木块静止在位置,现有一质量为的子弹以水平速度射向木块并嵌入其中,则当木块回到位置时的速度以及此过程中墙对弹簧的冲量的大小分别为( )
A. , B. ,
C. , D. ,
14.两个小木块、中间夹着一根轻弹簧,将弹簧压缩后用细线将两个木块绑在一起,使它们一起在光滑水平面上沿直线运动,这时它们的运动图线如图中线段所示,在末,细线突然断了,、都和弹簧分离后,运动图线分别如图中、线段所示。从图中的信息可知( )
A. 木块、都和弹簧分离后的运动方向相反
B. 木块、都和弹簧分离后,系统的总动量增大
C. 木块、分离过程中木块的动量变化较大
D. 木块的质量是木块质量的
15.某城市创卫工人用高压水枪冲洗墙面上的广告,如图所示,若水柱截面为,水流以速垂直射到墙面上,之后水速减为零,已知水的密度为,则水对墙面的冲力为( )
A.
B.
C.
D.
16.将质量为的模型火箭点火升空,燃烧的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为喷出过程中重力和空气阻力可忽略( )
A. B. C. D.
17.如图所示,跳水运动员从某一峭壁上水平跳出,跳入湖水中,已知运动员的质量,初速度若经过时,速度为,则在此过程中,运动员动量的变化量为,不计空气阻力( )
A. B.
C. D.
18.高空作业须系安全带,如果质量为的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚刚产生作用前人下落的距离为可视为自由落体运动。此后经历时间安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本大题共2小题,共6分。
19.在空中某一位置,以大小为的速度水平抛出一质量为的物块,经时间,物体下落一段距离后,其速度大小仍为,但方向与初速度相反,如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 风力对物体做功为零
B. 风力对物体做负功
C. 物体机械能减少
D. 风力和重力的合力对物体的冲量大小为
20.如图甲所示,在光滑水平面上,轻质弹簧一端固定,物体以速度向右运动压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量为,现让弹簧一端连接另一质量为的物体如图乙所示,物体以的速度向右压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量仍为,则( )
A. 物体的质量为 B. 物体的质量为
C. 弹簧压缩最大时的弹性势能为 D. 弹簧压缩最大时的弹性势能为
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
21.用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验,小车的前端粘有橡皮泥,后端连接通过打点计时器的纸带,在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力,轻推一下小车,使之运动,小车与静止的小车相碰后粘在一起向前运动。
下列操作正确的是______。
A.两小车粘上橡皮泥是为了改变两车的质量
B.两小车粘上橡皮泥是为了碰撞后粘在一起
C.先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车
D.先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源
实验获得的一条纸带如图乙所示,根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分,用刻度尺测得各点到起点的距离。根据碰撞前后小车的运动情况,应选纸带上______段来计算小车的碰前速度。
测得小车含橡皮泥的质量为,小车含橡皮泥的质量为,如果实验数据满足关系式______,则可验证小车、碰撞前后动量守恒。
22.如图为验证动量守恒定律的实验装置示意图。
实验中必须满足的条件是______。
A.斜槽轨道末端的切线必须水平
B.斜槽轨道尽量光滑以减少误差
C.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
D.入射球和被碰球的质量必须相等,且大小相同
如图所示,两小球的质量分别为、,图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球多次从位置静止释放,找出其平均落地点的位置,然后把被碰小球静置于轨道的末端,再将入射球从位置静止释放,与小球相碰,并重复多次。、的平均落地点分别为、,用刻度尺测出点到落地点、、的距离分别为、、,为了验证碰撞前后动量是否守恒,该同学只需验证表达式______成立。即表示碰撞中动量守恒。用中所给的字母表示
若两球发生弹性碰撞。则、、之间一定满足的关系是______填选项前的符号。
A.
B.
C.
四、计算题:本大题共3小题,共30分。
23.光滑水平桌面上有两个物块、,它们的质量均为,且位于同一直线上。开始时,两个物块均静止,让以一定初速度与碰撞,碰后他们粘在一起,求:
二者粘在一起时的速度大小:
碰撞中系统损失的动能。
24.年在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下,长直助滑道与弯曲滑道平滑衔接,滑道高,是半径圆弧的最低点。质量的运动员从处由静止开始匀加速下滑,加速度,到达点时速度 。取重力加速度。
求长直助滑道的长度;
求运动员在段所受合外力的冲量的大小;
若不计段的阻力,画出运动员经过点时的受力图,并求其所受支持力的大小。
25.如图所示,在光滑的水平面上静止放一质量为的木板,木板表面光滑,右端固定一轻质弹簧。质量为的木块以速度从板的左端水平向右滑上木板,求:
弹簧的最大弹性势能;
弹被簧压缩直至最短的过程中,弹簧给木块的冲量;
当木块和板分离时,木块和板的速度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A、根据动量守恒定律的条件可知,只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒。故A正确;
B、系统中所有物体的加速度为零时,系统所受的合外力为零,即系统的总动量一定守恒。故B错误;
C、若系统内存在着摩擦力,而系统所受的合外力为零,系统的动量仍守恒。故C错误;
D、系统中有一个物体具有加速度时,系统的动量也可能守恒,比如碰撞过程,两个物体的速度都改变,都有加速度,单个物体受外力作用,系统的动量却守恒。故D错误;
故选:。
系统动量守恒的条件是合外力为零.系统内存在着摩擦力或一个物体具有加速度时,系统的动量可能守恒.
本题考查对动量守恒条件的理解,抓住守恒条件:合外力为零,通过举例的方法进行分析.
2.【答案】
【解析】A、根据,物体运动速度变化,则动量变化。但速度是矢量,大小不变,可能方向改变,故动量可能改变,故A错误;
B、根据,物体的动量不变,则物体的速度大小方向均不变,故B正确。
C、根据可知,物体的动能不变,则物体的速度大小不变,但速度方向可能变化,故动量可能会改变,故C错误。
D、根据根据可知,动量大小由速度大小和质量决定,故速度大的物体,动量不一定大。故D错误。
故选:。
动量是矢量,有大小有方向,动能是标量,只有大小,没有方向。根据此标准判断各个选项。
解决本题的关键知道动量是矢量,速度变化,动量一定定变化,动能变化,速度大小必然变化。
3.【答案】
【解析】解:、鸡蛋、自同一高度由静止释放,都做自由落体运动,运动时间相同,根据冲量的,可得下落过程中鸡蛋、所受重力的冲量相同,故A错误;
B、鸡蛋、自同一高度由静止释放,都做自由落体运动,与海绵和与石头接触前瞬间速度相同,根据公式,可知下落过程中鸡蛋、的末动量相同,故B错误;
C、鸡蛋从同一高度掉下,与海绵和与石头接触前瞬间速度相同,动量相同,与海绵和石头作用后速度均变为零,鸡蛋动量的变化相同,故C错误;
D、鸡蛋与石头作用时间短,鸡蛋与海绵作用时间长,由动量定理得:,解得碰撞过程中鸡蛋的动量变化率为:,相同,所以碰撞过程中鸡蛋的动量变化率更大,故D正确。
故选:。
鸡蛋从同一高度掉下,落在石头上,鸡蛋与石头作用时间短,而鸡蛋落在海绵垫上,鸡蛋与海绵垫作用时间长,根据速度相等的关系,分析动量和动量变化的关系,根据动量定理分析碰撞过程中鸡蛋的动量变化率关系。
本题应用动量定理分析生活现象,要抓住相等的条件进行分析,明确缓冲的原理。
4.【答案】
【解析】解:系统在从子弹开始射入到弹簧被压缩至最短的整个过程中,由于墙壁对弹簧有力的作用,所以系统所受的外力之和不为零,所以系统动量不守恒。在整个过程中,由于子弹射入木块的过程中有内能产生,所以系统机械能不守恒。故A正确;BCD错误;
故选:。
系统动量守恒的条件是不受外力或所受的外力之和为零,根据判断系统动能和势能之和是否保持不变,判断系统机械能是否守恒.
解决本题的关键掌握系统动量守恒的条件,以及知道当系统只有动能和势能之间相互转化时,系统机械能守恒.
5.【答案】
【解析】解:、碰撞过程,取向左为正方向,由动量守恒定律得
碰撞后,一起压缩弹簧,当的速度减至零时弹簧的弹性势能最大,由能量守恒定律得:
最大弹性势能
联立解得
从球被碰后开始到回到原静止位置的过程中,取向右为正方向,对及弹簧整体,由动量定理得。
故选:。
根据动量守恒定律求出、碰撞后共同速度。碰撞后,一起压缩弹簧,当的速度减至零时弹簧的弹性势能最大,由能量守恒定律求最大弹性势能。对及弹簧整体,由动量定理求墙对弹簧的冲量大小。
分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可正确解题。在运用动量定理和动量守恒定律时都要选择正方向,用符号表示速度的方向。
6.【答案】
【解析】解:动量是矢量,由可知,其方向与速度方向相反,故动量一直变化,而动能为标量,,故动能不变,故A正确,BCD错误。
故选:。
明确匀变速直线运动的性质,知道匀速圆周运动的线速度的大小不变,方向时刻改变,再根据动量和动能的定义明确动量和动能是否发生变化。
解决本题的关键知道匀速圆周运动的线速度的大小不变,方向时刻改变,同时明确动量和动能的表达式以及性质。
7.【答案】
【解析】解:、质量一定的物体,若动能变化,则说明速度大小一定变化,故动量一定变化,故A正确;
B、质量一定的物体,若动量发生变化,可能是只有速度方向变化,则此时动能不变化,故B错误;
C、匀速圆周运动中,物体的速度大小不变,但方向时刻在变化,故动能标量不变,动量矢量变化,故C错误;
D、一个力对物体有了冲量,则物体的速度一定改变,但可能只有方向改变,如匀速圆周运动,此时该力对物体不做功,故D错误。
故选:。
根据动能及冲量的定义进行分析,注意明确动能为标量,而动量及冲量为矢量。
在高中物理中有矢量和标量之分,在学习时一定要明确哪些量是矢量,它们有什么样的性质。
8.【答案】
【解析】解:对铁锤应用动量定理,设木桩对铁锤的平均作用力为,以向上为正方向,则有
解得
根据牛顿第三定律可知铁锤对木桩的平均冲力的大小,故C正确,ABD错误。
故选:。
由题意可知铁锤的初末动量,根据动量定理,可以求出木桩对铁锤的作用力,利用牛顿第三定律,可求出铁锤对木桩的平均冲力大小。
本题考查动量定理的应用,应用是要注意正方向的选取,要明确初末动量。
9.【答案】
【解析】解:在物体下落的过程中,只有重力对物体做功,故机械能守恒
故有
解得
所以在相同的高度,两物体的速度大小相同,即速率相同。
由于的路程小于的路程。故,即比先到达。
又到达点时的速度竖直向下,而的速度水平向左。
故两物体的动量大小相等,方向不相同,故A正确,BCD错误。
故选:。
要求物体运动的时间,则要找出两个物体运动的速率大小关系:根据机械能守恒定律,相同高度速率相同。动量是矢量,等于物体的质量和速度的乘积。
两物体运动的路程关系:,但在相同的高度速率相同,这是本题的突破口。所以挖掘出隐含条件是解题的关键。
10.【答案】
【解析】解:、根据匀变速直线运动速度位移公式得:,代入数据解得绳在刚绷紧时人的速度为:,规定竖直向上为正方向,在绷紧的过程中,根据动量定理得:,代入数据解得绳对人的平均作用力大小为:,故A错误;
B、运动员整个运动的过程中动量的变化为零,根据动量定理可知重力冲量与弹性绳作用力的冲量等大反向,所以过程Ⅱ中运动员重力的冲量与绳作用力的冲量大小不相等,故B错误;
C、根据动量定理可知,运动员在弹性绳绷紧后即过程Ⅱ中,动量的改变量等于弹性绳作用力的冲量与重力冲量的和,故C错误;
D、过程Ⅰ中运动员只受重力,做自由落体运动,根据动量定理可知运动员动量的改变量与重力的冲量相等,故D正确。
故选:。
根据匀变速直线运动速度位移公式求解速度,根据动量定理求出绳对人的平均作用力大小;根据动量定理判定在不同过程中其动量变化和冲量的大小关系。
本题以蹦极是一项刺激的极限运动为背景,考查了动量定理、运动学公式相结合的问题,解决此题的关键是要注意合外力的冲量等于动量的变化量,使用动量定理解题时一定要规定正方向。
11.【答案】
【解析】解:、甲、乙两人及小车组成的系统不受外力,系统动量守恒,整个系统原来静止.
以向右为正方向,由动量守恒定律得:,
若小车向左运动,则甲乙的动量和必须向右,而甲向右运动,乙向左运动,所以甲的动量一定比乙的大,
甲的动量大小大于乙的动量大小,由于不知道两者间的质量关系,无法确定两者间的速度关系,故ABD错误,C正确;
D、甲、乙两人及小车组成的系统动量守恒,系统初动量为零,要使小车保持静止,由动量守恒定律可知,甲、乙的动量之和为零,由于不知道甲、乙的质量关系,则无法判断甲、乙的速度关系,故D错误;
故选:.
甲、乙两人及小车组成的系统不受外力,系统动量守恒,根据动量守恒定律分析即可求解.
本题主要考察了动量守恒定律的直接应用,注意速度的矢量性,难度适中.
12.【答案】
【解析】解:每层楼高约为,鸡蛋下落的总高度,自由下落时间:,
与地面的碰撞时间约为:,全过程根据动量定理可得:,
解得冲击力:,则B正确,ACD错误
故选:。
求出自由下落的时间,全过程根据动量定理求解即可。
本题主要是考查动量定理,利用动量定理解答问题时,要注意分析运动过程中物体的受力情况,能够根据全过程动量定理求解。
13.【答案】
【解析】解:子弹射入木块过程,由于时间极短,子弹与木块间的内力远大于系统外力,系统的动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得:
解得:
子弹射入木块后,子弹和木块系统在弹簧弹力的作用下先向右做减速运动,后向左做加速运动,回到位置时速度大小不变,即当木块回到位置时的速度大小为:,
子弹和木块弹簧组成的系统受到的合力即墙对弹簧的作用力,以向右为正方向,对子弹与木块组成的系统,根据动量定理得:
,负号表示方向向左,墙对弹簧的冲量的大小为:,故B正确,ACD错误。
故选:。
子弹射入木块过程,由于时间极短,子弹与木块间的内力远大于系统外力,系统的动量守恒,可由动量守恒定律列式求解子弹和木块的共同速度。系统在弹簧弹力的作用下先向右做减速运动,后向左做加速运动,回到位置时速度大小不变,根据动量定理可求得此过程中墙对弹簧的冲量的大小。
子弹射入木块是一种常见的物理模型,由于时间极短,内力远大于外力,系统的动量守恒。要知道动量定理是求变力冲量常用的方法。
14.【答案】
【解析】解:、图象的斜率表示速度,故木块、都和弹簧分离后的运动方向相同,故A错误;
B、两个木块系统包括弹簧水平方向不受外力,总动量守恒,故木块、都和弹簧分离后,系统的总动量不变,故B错误;
C、木块、分离过程中木块的速度增加了,故B木块的动量变大,由于系统的总动量不变,故B的动量增加等于木块的动量减小,故C错误;
D、两个木块分离前速度:;分离后,的速度,的速度,根据动量守恒定律,有:解得:,故D正确;
故选:。
图象的斜率表示速度,两个木块系统包括弹簧水平方向不受外力,总动量守恒。
本题关键是通过图象得到两个木块的运动情况,然后结合动量守恒定律列式分析,基础题目。
15.【答案】
【解析】解:设时间内有体积的水打在钢板上,则这些水的质量为:,
以这部分水为研究对象,它受到钢板的作用力为,以水运动的方向为正方向,由动量定理有:,
即:,负号表示水受到的作用力的方向与水运动的方向相反;
由牛顿第三定律可以知道,水对钢板的冲击力大小也为故B正确ACD错误。
故选:。
取时间内的水研究对象,根据动量定理列式求解即可。
本题关键是研究对象的选择,然后根据动量定理列式求解即可,基础问题。
16.【答案】
【解析】解:开始总动量为零,规定气体喷出的方向为正方向,根据动量守恒定律得,,
解得火箭的动量,负号表示方向相反,故A正确,、、D错误。
故选:。
本题考查了动量守恒定律的基本运用,知道喷出燃气的动量和火箭的动量大小相等,方向相反,基础题。
17.【答案】
【解析】解:运动员只受重力,则由动量定理可知动量的变化量为:;故A正确,BCD错误.
故选:
对运动员受力分析,根据动量定理即可正确求得运动员动量的变化量.
本题考查动量定理的应用,要注意本题中由于方向不明确,故不能直接用末动量减初动量来求动量的变化量.
18.【答案】
【解析】【分析】
先根据求解自由落体运动的时间;然后对运动全程根据动量定理列式求解平均拉力。
本题关键是明确物体的受力情况和运动情况,然后对自由落体运动过程和全程封闭列式求解,注意运用动量定理前要先规定正方向。
【解答】
对自由落体运动,有:,解得:,规定向下为正方向,对运动的全程,根据动量定理,有:;解得:
。
故选A.
19.【答案】
【解析】解:、设风力对物体做功,根据动能定理得,,则,风力对物体做负功,故A错误,B正确;
C、假设物体在竖直方向做自由落体运动,时间内下落的高度为,物体的重力势能减小量为,而物体的动能变化为零,则物体机械能减少,但物体在下落高度后,竖直方向的速度为零,所以竖直方向不可能是自由落体运动,故C错误;
D、取物体开始的速度方向为正方向,根据动量定理得,风力和重力的合力对物体的冲量大小为:,故D正确。
故选:。
水平方向风力做功,根据动能定理求解风力对物体做功;
根据动量定理求解风力和重力的合力对物体的冲量大小。
本题整合了动能定理、动量定理、自由落体运动等多个知识点,采用运动的分解方法进行分析,掌握做功正负的判断方法以及动量定理的应用方法。
20.【答案】
【解析】解:当弹簧固定时,当弹簧压缩量最大时,弹性势能最大,的动能转化为弹簧的弹性势能,根据系统的机械能守恒得:弹簧被压缩过程中最大的弹性势能等于的初动能,设的质量为,即有:
当弹簧一端连接另一质量为的物体时,与弹簧相互作用的过程中将向右运动,、速度相等时,弹簧的弹性势能最大,选取的初速度的方向为正方向,
由动量守恒定律得:,
由机械能守恒定律得:,
联立得:
联立得:
故AC正确,BD错误。
故选AC。
本题考查了求弹簧的弹性势能、的速度,分析清楚物体运动过程是正确解题的前提与关键,应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可正确解题。
21.【答案】
【解析】解:、粘上橡皮泥,是为了碰撞后粘在一起,不是为了改变车的质量,故A错误,B正确;
、为了打点稳定以及充分利用纸带打出更多的点,应先接通电源然后再让小车运动,故C正确,D错误;
故选:。
两小车碰撞前小车做匀速直线运动,在相等时间内小车位移相等,且运送速度较大,由题图乙所示纸带可知,应选择纸带上的段求出小车碰撞前的速度;
选择小车运动方向为正方向,设打点计时器打点时间间隔为,由题图乙所示纸带可知,碰撞前小车的速度,碰撞后小车的速度,如果碰撞前后系统动量守恒,则:,即,整理得:。
故答案为:;;。
为使两车碰撞后粘在一起,在小车前段粘有橡皮泥,为充分利用纸带,实验时应先接通电源然后再释放纸带,根据实验注意事项分析答题。
实验前已经平衡摩擦力,小车在木板上运动时所受合力为零,小车做匀速直线运动,小车做匀速直线运动在相等时间内的位移相等,分析图示纸带,然后答题。
根据图示图象求出小车碰撞前后的速度,然后求出碰撞前后系统的动量,确定实验需要验证的表达式。
本题考查了实验数据处理,认真审题理解题意是解题的前提,知道小车的运动过程,应用动量守恒定律即可。
22.【答案】
【解析】解:、小球离开轨道后做平抛运动,斜槽轨道末端的切线必须水平,故A正确;
B、实验时只要入射球从斜槽轨道同一位置由静止释放,入射球到达斜槽末端时的速度大小就相等,斜槽轨道是否光滑对实验没有影响,故B错误;
C、为使入射球到达斜槽末端时的速度大小相等,入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放,故C正确;
D、为使两球发生对心正碰,入射球和被碰球的大小应相同,为防止碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,故D错误。
故选:。
如果碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:,
小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间相等,
上式两边同时乘以得:,得:,
表达式成立,即表示碰撞中动量守恒。
如果碰撞为弹性碰撞,碰撞过程系统动量守、机械能守恒,由机械能守恒定律得:
,
小球做平抛运动的时间相等,则,
,即,
碰撞过程系统动量守恒,则,
解得:,,
整理得:,,故B正确,AC错误。
故选:。
故答案为:;;。
小球离开斜槽后做平抛运动,斜槽末端切线必须水平;实验过程入射球必须从斜槽上同一位置由静止释放;为使两球发生对心碰撞且碰撞后入射球不反弹,两球大小要相等且入射球的质量大于被碰球的质量;根据实验原理与实验注意事项分析答题。
两球碰撞过程系统动量守恒,应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式。
两球发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出实验需要验证的表达式。
本题考查了验证动量守恒定律实验,理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提,应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可解题。
23.【答案】解:与碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
,
解得:;
对系统,由能量守恒定律得:
,
解得:;
答:二者粘在一起时的速度大小;
碰撞中系统损失的动能。
【解析】两物块碰撞过程系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出碰撞后的速度。
由能量守恒定律可以求出损失的动能。
本题考查了动量守恒定律的应用,根据题意分析清楚物块的运动过程是解题的前提,应用动量守恒定律与能量守恒定律即可解题。
24.【答案】【小题】
解:从到根据速度位移关系可得:,解得:;
【小题】
解:根据动量定理可得:;
【小题】
解:运动员经过点时受到重力和支持力,如图所示
;
根据动能定理可得:,
根据第二定律可得:,解得:。
【解析】本题主要是考查运动学计算公式、动量定理、动能定理和向心力的计算;利用动量定理解答问题时,要注意分析运动过程中物体的受力情况,知道合外力的冲量才等于动量的变化。
从到根据速度位移关系求解的长度;
根据动量定理求解合外力的冲量的大小;
根据受力情况画出运动员经过点时受力示意图;根据动能定理、列方程求解支持力的大小。
解析如答案。
解析如答案。
解析如答案。
25.【答案】解:弹簧被压缩到最短时,木块与木板具有相同的速度,此时弹簧的弹性势能最大。设共同速度为,从木块开始沿木板表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中,、系统的动量守恒,取向右为正方向,则有:
由能量关系,得:弹簧的最大弹性势能
解得:
对木块,根据动量定理得:
得,方向向左
从木块滑上木板直到二者分离,系统的机械能守恒,设分离时、的速度分别为和
根据动量守恒定律有:
根据机械能守恒定律有:
解得:,方向向左,,方向向右
【解析】弹簧的弹性势能最大时,、的速度相同。、组成的系统所受的合外力为零,系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出共同速度。再由能量守恒定律或机械能守恒定律可以求出弹簧的最大弹性势能。
对木块,运用动量定理可求弹簧给木块的冲量;
当木块和板分离时,对系统运用动量守恒定律和机械能守恒定律列式,可求得木块和板的速度。
本题要分析清楚物体的运动过程,知道两个物体的速度相同时弹性势能最大,应用动量守恒定律与能量守恒定律即可正确解题。
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