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现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新” 打通应考之“脉”
第一章 动量守恒定律
1.动量
[学习目标] 1.知道动量和动量变化量的概念。2.领会探究碰撞中不变量的基本思维方法。3.实验寻求碰撞中的不变量。4.经历科学探究的过程,体会科学实验在物理中的作用,体会物理与生活。
必备知识·自主预习储备
知识点一 寻求碰撞中的不变量
1.实验演示
两小球的碰撞(如图所示)
(1)若mC=mB,则碰后C球____,B球开始运动,最终摆到和C球拉起时____高度。
(2)若mC>mB,则碰后C球继续运动,而B球获得较大速度,摆起的最大高度____C球拉起时的高度。
猜想:①两物体碰撞前后____之和可能不变。
②两物体碰撞前后质量和____乘积的总和不变。
静止
相同
大于
动能
速度
2.利用滑轨完成一维碰撞实验
(1)实验装置如图所示
(2)实验过程
两辆小车都放在滑轨上,用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车,碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的数字计时器测量。
(3)实验数据记录
m1是运动小车的质量,m2是静止小车的质量;v是运动小车碰撞前的速度,v′是碰撞后两辆小车的共同速度。某次实验数据如表:
次数 m1/kg m2/kg v/(m·s-1) v′/(m·s-1)
1 0.519 0.519 0.628 0.307
2 0.519 0.718 0.656 0.265
3 0.718 0.519 0.572 0.321
(4)分析实验数据,得出结论
此实验中两辆小车碰撞前后____之和并不相等,但是____与____的乘积之和却基本不变。
动能
质量
速度
思考 教材P2“问题”中“碰后A球静止,B球运动”的现象产生有什么条件?
提示:完全相同的两个小球。
体验1.思考辨析(正确的打√,错误的打×)
(1)实验时两物体的质量必须相等。 ( )
(2)实验中的不变量是系统中物体各自的质量和速度的乘积之和。 ( )
(3)实验中的不变量是指两物体的速度之和。 ( )
×
√
×
知识点二 动量
1.动量
(1)定义:物体____和____的乘积,即________。
(2)单位:国际单位制中,动量的单位是__________,符号是____________。
(3)矢量性:动量是矢量,其方向跟____的方向相同。
质量
速度
p=mv
千克米每秒
kg·m/s
速度
2.动量的变化量
(1)动量的变化量公式:Δp=p2-p1=____________=______。
(2)矢量性:其方向与____的方向相同。
(3)特例:如果物体在一条直线上运动,分析计算Δp以及判断Δp的方向时,可选定一个正方向,将____运算转化为____运算。
mv2-mv1
mΔv
Δv
矢量
代数
思考 在一维运动中,动量正负的含义是什么?
提示:正号表示动量的方向与规定的正方向相同,负号表示动量的方向与规定的正方向相反。
体验2.思考辨析(正确的打√,错误的打×)
(1)动量的方向与物体的速度方向相同。 ( )
(2)物体的质量越大,动量一定越大。 ( )
(3)物体的动量改变,其动能一定也改变。 ( )
√
×
×
3.填空
如图所示,一个质量为0.2 kg的钢球,以v=3 m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁后弹回,沿着同一直线以v′=3 m/s的速度水平向左运动。以向右为正方向,碰前的动量为__________________,碰后的动量为____________________,碰撞前后钢球的动量变化了____________________。
0.6 kg·m/s
-0.6 kg·m/s
-1.2 kg·m/s
关键能力·情境探究达成
冰壶是以队为单位在冰上进行的一种投掷
性竞赛项目,被大家喻为冰上的“国际象棋”。
观看一场真实地体现冰壶运动精神且享有悠久
历史盛誉的传统比赛项目也是一件乐事。你能
寻找出两冰壶碰撞过程中的不变量吗?
提示:能,两冰壶碰撞过程中的不变量可能是mv,也可能是mv2,还可能是等。
考点1 寻求碰撞中的不变量
1.探究要求及目的
(1)探究要求——一维碰撞
两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条直线运动。(高中阶段仅限于用一维碰撞进行研究)
(2)探究目的——寻找碰撞中的不变量
①碰撞前后物体质量不变,但质量并不描述物体的运动状态,不是我们寻找的“不变量”。
②必须在多种碰撞的情况下都不改变的量,才是我们寻找的“不变量”。
2.实验探究方案
[方案1] 利用等长悬线悬挂完全相同的两个小球实现一维碰撞
实验装置如图所示。
(1)质量的测量:用天平测量质量。
(2)速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度;测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度,根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。
具体计算如下:
根据机械能守恒定律得到小球在最低点的速度:mgL(1-cos θ)=mv2,得v=。
[方案2] 用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞
实验装置如图所示。
(1)质量的测量:用天平测量质量。
(2)速度的测量:利用公式v=,式中Δx为滑块(挡光片)的宽度,Δt为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间。
(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。
【典例1】 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。
(1)下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③接通数字计时器;
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间;
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑥释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2,两滑块通过光电门2后依次被制动;
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为:滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01 ms,通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99 ms,滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35 ms;
⑧测出挡光片的宽度d=5 mm,测得滑块1(包括撞针)的质量为m1=300 g,滑块2(包括弹簧)的质量为m2=200 g。
(2)数据处理与实验结论:
①实验中气垫导轨的作用是:A.________________________________________________________________________________________;
B._______________________________________________________。
②碰撞前滑块1的速度v1为________m/s;碰撞后滑块1的速度v2为________m/s;滑块2的速度v3为________m/s。(结果保留两位有效数字)
大大减小了因滑块和导轨之间的
摩擦而引起的误差
保证两个滑块的碰撞是一维的
0.50
0.10
0.60
③在误差允许的范围内,通过本实验,同学们可以探究出哪些物理量是不变的?通过对实验数据的分析说明理由。(至少回答2个不变量)
a.________________________________________________________;
___________________________________________________________。
b._______________________________________________________;
___________________________________________________________。
见解析
[解析] (2)①大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差;保证两个滑块的碰撞是一维的。
②滑块1碰撞前的速度
v1== m/s
≈0.50 m/s,
滑块1碰撞后的速度
v2== m/s
≈0.10 m/s,
滑块2碰撞后的速度
v3== m/s
≈0.60 m/s。
③a.系统碰撞前后质量与速度的乘积之和不变。
原因:系统碰撞前的质量与速度的乘积之和m1v1=0.15 kg·m/s,系统碰撞后的质量与速度的乘积之和m1v2+m2v3=0.15 kg·m/s。
b.碰撞前后总动能不变。
原因:碰撞前的总动能Ek1==0.037 5 J,
碰撞后的总动能Ek2==0.037 5 J,
所以碰撞前后总动能相等。
规律方法 (1)实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在,利用气垫导轨进行实验,调节时注意利用水平仪,确保导轨水平。
(2)利用气垫导轨结合光电门进行实验探究不仅能保证碰撞是一维的,还可以做出多种情形的碰撞,物体碰撞前后速度的测量简单,误差较小,准确性较高,是最佳探究方案。
[跟进训练]
1.某同学采用如图所示的装置探究碰撞中的不变量,把两个小球用等长的细线悬挂于同一点,让B球静止,拉起A球,由静止释放后使它们相碰,碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1和两球碰撞后摆起的最大角度θ2之外,还需测量_______________________________(写出物理量的名称和符号)才能进行验证。用测量的物理量表示碰撞中的不变量的关系式是____________________
_____________________________。
A球的质量mA和B球的
质量mB
mA=
(mA+mB)
[解析] A球由静止释放到两球碰撞前,根据机械能守恒定律,有
mAgl(1-cos θ1)=。
两球碰撞后到一起运动到最高点,根据机械能守恒定律,有
(mA+mB)gl(1-cos θ2)=(mA+mB)v2。
又碰撞中的不变量满足mAvA=(mA+mB)v,
所以用测得的物理量表示碰撞中的不变量的关系式为mA=(mA+mB)。
考点2 动量及动量的变化量
1.动量的性质
(1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量可用p=mv表示。
(2)矢量性:动量的方向与物体的速度的方向相同。
(3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。
2.动量的变化量
该量为矢量,其表达式为Δp=p′-p,运算遵循平行四边形定则。当p′、p在同一直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
3.动量和动能的比较
项目 动量 动能
物理意义 描述机械运动状态的物理量
定义式 p=mv Ek=mv2
标矢性 矢量 标量
换算关系 p=,Ek=
角度1 对动量的理解
【典例2】 关于动量,下列说法中正确的是( )
A.做匀速圆周运动的物体,动量不变
B.做匀变速直线运动的物体,它的动量一定在变化
C.物体的动量变化,动能也一定变化
D.甲物体动量p1=5 kg·m/s,乙物体动量p2=-10 kg·m/s,所以p1>p2
√
B [动量是矢量,做匀速圆周运动的物体其速度方向时刻在变化,故动量时刻在变化,A错误;做匀变速直线运动的物体其速度大小时刻在变化,所以动量一定在变化,B正确;物体速度方向变化,但大小不变,则其动量变化,而动能不变,C错误;动量的负号只表示方向,不参与大小的比较,故p1<p2,D错误。]
角度2 动量变化及动能变化的计算
【典例3】 [链接教材P4例题]2024年8月5日,中国羽毛球队征战2024巴黎奥运会羽毛球比赛全部结束,中国羽毛球队展现了良好的精神风貌和竞技水平。羽毛球是速度最快的球类运动之一,我国某运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h,假设羽毛球飞来的速度为90 km/h,运动员将羽毛球以342 km/h的速度反向击回。设羽毛球的质量为5 g,试求:
(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量;
(2)运动员的这次扣杀中,羽毛球的速度变化量大小和动能变化量。
[解析] (1)以球飞回的方向为正方向,则
p1=mv1=-5×10-3× kg·m/s
=-0.125 kg·m/s,
p2=mv2=5×10-3× kg·m/s=0.475 kg·m/s,
所以羽毛球的动量变化量为
Δp=p2-p1=0.475 kg·m/s-(-0.125 kg·m/s)
=0.600 kg·m/s,
即羽毛球的动量变化量大小为0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞回的方向相同。
(2)羽毛球的初速度为v1=-25 m/s,
羽毛球的末速度为v2=95 m/s,
所以Δv=v2-v1=95 m/s-(-25 m/s)=120 m/s,
羽毛球的初动能为
Ek==×5×10-3×(-25)2 J≈1.56 J,
羽毛球的末动能为
Ek′==×5×10-3×952 J≈22.56 J,
所以ΔEk=Ek′-Ek=21 J。
[答案] (1)0.600 kg·m/s 方向与羽毛球飞回的方向相同
(2)120 m/s 21 J
规律方法 (1)动量p=mv,大小由m和v共同决定。
(2)动量p和动量的变化量Δp均为矢量,计算时要注意其方向性。
(3)动能是标量,动能的变化量等于末动能与初动能大小之差。
(4)物体的动量变化时动能不一定变化,动能变化时动量一定变化。
【教材原题P4例题】 一个质量为0.1 kg的钢球,以6 m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁后弹回,沿着同一直线以6 m/s的速度水平向左运动(图1.1-3)。碰撞前后钢球的动量变化了多少?
分析 动量是矢量,虽然碰撞前后钢球速度的大小没有变化,但速度的方向变化了,所以动量的方向也发生了变化。为了求得钢球动量的变化量,需要先选定坐标轴的方向,确定碰撞前后钢球的动量,然后用碰撞后的动量减去碰撞前的动量求得动量的变化量。
解 取水平向右为坐标轴的方向。碰撞前钢球的速度为6 m/s,碰撞前钢球的动量为
p=mv=0.1×6 kg·m/s=0.6 kg·m/s
碰撞后钢球的速度v′=-6 m/s,碰撞后钢球的动量为
p′=mv′=-0.1×6 kg·m/s=-0.6 kg·m/s
碰撞前后钢球动量的变化量为
Δp=p′-p=(-0.6-0.6) kg·m/s=-1.2 kg·m/s
动量的变化量是矢量,求得的数值为负值,表示它的方向与坐标轴的方向相反,即Δp的方向水平向左。
[跟进训练]
2.(角度1)关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
B.物体的动能若不变,则动量一定不变
C.动量变化量的方向一定和动量的方向相同
D.动量越大的物体,其惯性也越大
√
A [动量和速度都是矢量,由物体的动量p=mv可知运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向,故A正确;物体的动能若不变,则物体的速度大小不变,但速度方向可能改变,因此动量可能改变,故B错误;动量变化量的方向与动量的方向不一定相同,故C错误;质量是惯性大小的唯一量度,而物体的动量p=mv,动量大小取决于质量与速度大小的乘积,因此动量大的物体惯性不一定大,故D错误。]
3.(角度2)一小孩把一质量为0.5 kg的篮球由静止释放,释放后篮球的重心下降高度为0.8 m 时与地面相撞,反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,求地面与篮球相互作用的过程中:
(1)篮球动量的变化量;
(2)篮球动能的变化量。
[解析] (1)篮球与地面相撞前瞬间的速度为
v1== m/s=4 m/s,方向竖直向下。篮球反弹时的初速度为
v2== m/s=2 m/s,方向竖直向上。
规定竖直向下为正方向,篮球的动量变化量为
Δp=(-mv2)-mv1=-0.5×2 kg·m/s-0.5×4 kg·m/s=-3 kg·
m/s,
即篮球的动量变化量大小为3 kg·m/s,方向竖直向上。
(2)篮球的动能变化量为
ΔEk==×0.5×22 J-×0.5×42 J=-3 J,
即动能减少了3 J。
[答案] (1)3 kg·m/s,方向竖直向上 (2)减少了3 J
学习效果·随堂评估自测
1.在利用摆球测量小球碰撞前后的速度的实验中,下列说法不正确的是( )
A.悬挂两球的细绳长度要适当,且等长
B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度
C.两小球必须都是钢性球,且质量相同
D.两小球碰后可以粘在一起共同运动
√
C [细绳长度适当,便于操作,两绳等长,保证两球对心碰撞,故A正确;由静止释放,初动能为零,可根据机械能守恒定律较准确地计算碰前小球速度,方便简单,故B正确;为保证实验的普适性,两球质地是任意的,质量也需考虑各种情况,但大小相同才能正碰,故C错误;碰后分开或共同运动都是实验所要求的,故D正确。]
2.东风-17高超音速导弹在6×104 m高空进入高超音速滑翔状态,可以进行蛇形的、几乎无法预测的机动,将目前几乎所有的拦截导弹都变成“废铁”。东风-17个头很小,在大气层及边缘飞行,其火箭助推器也不太大,但其射程达到2 500 km。假设东风-17导弹以20倍音速飞行,弹头质量为1.2 t。关于东风-17导弹的描述正确的是( )
A.东风-17导弹做蛇形机动时,其动量不变
B.东风-17导弹做蛇形机动时,动能时刻变化
C.东风-17弹头以20倍音速飞行时动量的大小为8.16×103 kg·m/s
D.东风-17弹头以20倍音速飞行时动能的大小约为2.77×1010 J
√
D [东风-17导弹做蛇形机动时,做曲线运动,速度方向时刻改变,所以其动量p=mv也时刻改变,动能不一定时刻变化,故A、B错误;由p=mv=1.2×103×340×20 kg·m/s=8.16×106 kg·m/s,由Ek=mv2=×1.2×103×(340×20)2J≈2.77×1010J,所以C错误,D正确。]
3.一物体从某高处由静止释放,设所受空气阻力恒定,当它下落h时的动量大小为p1,当它下落2h时动量大小为p2,那么p1∶p2等于
( )
A.1∶1 B.1∶
C.1∶2 D.1∶4
√
B [物体做初速度为零的匀加速直线运动,则有==2a·2h,则p1=mv1=m,p2=mv2=m,所以p1∶p2=1∶,选项B正确。]
4.(新情境题,以足球运动为背景,考查动量变化)如图甲所示,在奥运会的足球赛场上,一足球运动员踢起一个质量为0.4 kg的足球。若足球以10 m/s的速度撞向球门门柱,然后以3 m/s的速度反向弹回(如图乙所示),则这一过程中足球的:
(1)速度的变化量是多少?
(2)动量的变化量是多少?
[解析] (1)设向右为正方向,
则初速度v=10 m/s,
末速度v′=-3 m/s,
速度变化量Δv=v′-v=-13 m/s,
负号表示方向向左。
(2)初动量为
p=mv=0.4×10 kg·m/s=4.0 kg·m/s,
末动量为
p′=mv′=0.4×(-3) kg·m/s=-1.2 kg·m/s,
动量变化量为
Δp=p′-p=-5.2 kg·m/s,负号表示方向向左。
[答案] (1)13 m/s,方向向左 (2)5.2 kg·m/s,方向向左
回归本节知识,自我完成以下问题:
1.研究碰撞中的不变量指的是什么不变?
提示:碰撞前后的总动量。
2.动量发生变化动能一定变化吗?试举一例说明。
提示:不一定,如匀速圆周运动。
3.动量变化的计算一定按照平行四边形定则吗?
提示:不一定,同一直线上可按代数运算。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
?题组一 寻求碰撞中的不变量
1.某同学利用如图所示的光电门和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,下列说法正确的是( )
课时分层作业(一) 动量
题号
1
3
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2
4
6
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7
9
10
11
A.滑块的质量用弹簧测力计测量
B.挡光片的宽度用刻度尺测量
C.挡光片通过光电门的时间用停表测量
D.挡光片通过光电门的时间用打点计时器测量
B [用天平测量滑块的质量,用刻度尺测量挡光片的宽度,A错误,B正确;挡光片通过光电门的时间由数字计时器测量,因此不需要用停表或打点计时器测量,C、D错误。]
√
2.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中,下列因素可导致实验误差的是( )
A.导轨安放水平
B.小车上挡光板倾斜
C.两小车质量不相等
D.两小车碰后连在一起
题号
1
3
5
2
4
6
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11
12
√
B [为避免受重力影响,导轨应水平,选项A不符合题意;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移,导致速度计算出现误差,选项B符合题意;本实验要求两小车碰后连在一起,不要求两小车质量相等,选项C、D不符合题意。]
题号
1
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11
?题组二 动量的理解
3.关于物体的动量,下列说法正确的是( )
A.质量越大的物体动量越大
B.质量和速率都相同的物体动量一定相同
C.一个物体的动量改变,一定有加速度
D.一个物体的加速度不变,其动量一定不变
题号
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11
√
C [物体的动量等于物体的质量与其速度的乘积,即p=mv,质量较大,如果速度较小,则动量不一定大,故A错误;质量和速率都相同的物体,动量大小相同,方向不一定相同,故B错误;一个物体的动量变化,其速度发生变化,故一定有加速度,故C正确;若物体的加速度(不为零)不变,则物体的速度一定是变化的,所以动量一定变化,故D错误。]
题号
1
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11
4.关于动量,下列说法正确的是( )
A.速度大的物体,它的动量一定也大
B.动量大的物体,它的速度一定也大
C.只要物体运动的速度大小不变,物体的动量也保持不变
D.质量一定的物体,动量变化越大,该物体的速度变化一定越大
题号
1
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11
√
D [动量由质量和速度共同决定,只有质量和速度的乘积大,动量才大,选项A、B均错误;动量是矢量,只要速度方向变化,动量也发生变化,选项C错误;由Δp=mΔv知选项D正确。]
题号
1
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?题组三 动量变化的理解及计算
5.一个质量为0.18 kg的垒球以25 m/s的水平速度向左飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 m/s,则这一过程中动量的变化量为( )
A.大小为3.6 kg·m/s,方向向左
B.大小为3.6 kg·m/s,方向向右
C.大小为12.6 kg·m/s,方向向左
D.大小为12.6 kg·m/s,方向向右
题号
1
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11
√
D [规定水平向左为正方向,则初动量为p1=mv1=0.18 kg×25 m/s=4.5 kg·m/s,打击后动量为p2=mv2=0.18 kg×(-45 m/s)=
-8.1 kg·m/s,故动量变化量为Δp=p2-p1=-12.6 kg·m/s,负号表示方向与规定的正方向相反,即向右,故选D。]
题号
1
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11
6.曾有人做过如下实验:几个完全相同的水球紧挨在一起水平排列,水平运动的子弹恰好能穿出第4个水球,如图所示。设子弹受到的阻力恒定,则子弹在穿过每个水球的过程中( )
A.速度变化相同
B.运动时间相同
C.动能变化相同
D.动量变化相同
题号
1
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11
√
C [由于经过每个水球的位移相同,根据t=可知,穿过4个水球的时间逐渐增加,故B错误;根据匀变速直线运动规律Δv=a·Δt可知,a相同,Δt不同,故速度变化量不同,动量变化量也不同,故A、D错误;由W=F·l可知,每个水球对子弹做的功相同,根据动能定理可知,动能变化量相同,故C正确。]
题号
1
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10
11
7.一个质量为m=200 g的小球,以v0=20 m/s的速度竖直向上抛出,不计空气阻力,小球的v-t图像如图所示,取竖直向上为正方向。
(1)小球在t=1 s时的动量是多少?
(2)小球在t=3 s时的动量是多少?
(3)从t=1 s到t=3 s这一段时间内,
动量的变化量是多少?
题号
1
3
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11
[解析] 由v-t图像可知,取竖直向上为正方向。
(1)在t=1 s时,v1=10 m/s,
p1=mv1=0.2×10 kg·m/s=2 kg·m/s。
(2)在t=3 s时,v2=-10 m/s,
p2=mv2=0.2×(-10)kg·m/s=-2 kg·m/s。
(3)Δp=p2-p1=-4 kg·m/s,
负号表示与正方向相反。
题号
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[答案] (1)2 kg·m/s (2)-2 kg·m/s (3)-4 kg·m/s
8.如图所示,PQS是固定于竖直平面内的光滑的圆弧轨道,圆心O在S的正上方。在O和P两点各有一个质量为m的小物块a和b,从同一时刻开始,a自由下落,b沿圆弧下滑。以下说法正确的是( )
A.a比b先到达S,它们在S点的动量不相同
B.a与b同时到达S,它们在S点的动量不相同
C.a比b先到达S,它们在S点的动量相同
D.b比a先到达S,它们在S点的动量相同
题号
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√
A [在物体下落过程中,只有重力对物体做功,故机械能守恒,故有mgh=mv2,解得v=,所以在相同的高度,两物体速度大小相等,即速率相同。由于a的路程小于b的路程,故ta<tb,即a比b先到达S;因为动量是矢量,方向与速度的方向相同,故a、b到达S时,它们在S点的动量不相同,故A正确。]
题号
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9.下列关于动量和动能的说法正确的是( )
A.“嫦娥六号”在绕月球做匀速圆周运动过程中,动能和动量都不变
B.“玉兔二号”巡视车绕着陆器匀速转过一圈的过程中,动能和动量都变化
C.“玉兔二号”巡视车在月球表面沿直线匀速短暂巡视过程中动能和动量都不变
D.“嫦娥六号”在发射过程中动能和动量都不变
题号
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√
C [物体的动量p=mv是矢量,当物体的速度大小、方向发生变化时,物体的动量也发生变化;物体的动能Ek=是标量,只要物体的质量和速度的大小不变,动能就不变。“嫦娥六号”绕月球做匀速圆周运动时,速度大小不变,故动能不变;由于速度方向时刻变化,动量时刻变化;“玉兔二号”巡视车绕着陆器做匀速圆周运动时,动能不变,只是动量改变,所以A、B错误;“玉兔二号”巡视车在月球表面做匀速直线运动时,速度大小和方向都不变,所以动量和动能都不变,C正确;“嫦娥六号”在发射过程中速度增大,质量不变,故动能和动量都增大,D错误。]
题号
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10.一小球静止落下,落到水平桌面后反弹,碰撞过程时间不计且有能量损失。若以出发点为坐标原点,竖直向下为正方向,忽略空气阻力,则小球的动量p随位置坐标x的关系图像正确的是( )
题号
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A B
C D
题号
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√
D [取竖直向下为正方向,则下落时的动量p=mv=m,图像为曲线且向下弯曲,小球与地面碰撞后,向上反弹,速度变为负值,由于碰撞有能量损失,则碰后速度小于碰前速度,上升过程中p′=mv′=,随x减小,动量p减小,且小球不能回到出发点,故选D。]
题号
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11.将质量为0.10 kg的小球从离地面20 m高处竖直向上抛出,抛出时的初速度为15 m/s,g取10 m/s2,忽略空气阻力。求:
(1)当小球落地时,小球的动量;
(2)小球从抛出至落地过程中动量的增量。
题号
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[解析] (1)由=2ax可得小球落地时的速度大小
v== m/s=25 m/s。
取竖直向下为正,则小球落地时的动量
p=mv=0.10×25 kg·m/s=2.5 kg·m/s,方向竖直向下。
题号
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(2)以竖直向下为正方向,小球从抛出至落地动量的增量
Δp=mv-mv0=0.10×25 kg·m/s-0.10×(-15) kg·m/s=4.0 kg·
m/s,方向竖直向下。
题号
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[答案] (1)2.5 kg·m/s,方向竖直向下
(2)4.0 kg·m/s,方向竖直向下
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