高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 动量守恒定律+Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 动量守恒定律+Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 43.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-18 21:05:37 | ||
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文档简介
动量守恒定律
1．关于动量守恒的条件，下面说法正确的是( )
A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒
B．只要系统所受合外力的冲量为零，系统动量守恒
C．系统加速度为零，动量不一定守恒
D．只要系统合外力不为零，则系统在任何方向上动量都不可能守恒
解析：选B 动量守恒条件是系统不受外力或合外力为零。合外力的冲量为零时合外力必为零。则系统动量守恒，故B正确。加速度为零，由牛顿第二定律知合外力必为零，C错误。选择不同研究对象，摩擦力可能是内力也可能是外力，若是内力则动量可以守恒，A错误。合外力不为零说明总动量不守恒，但可能某一方向上合外力为零，此方向上动量可以守恒，故D错误。
2．下列不属于反冲运动的是( )
A．喷气式飞机的运动 B．直升机的运动
C．火箭的运动 D．反击式水轮机的运动
解析：选B 选项A、C、D中，三者都是自身的一部分向一方向运动，剩余部分向反方向运动，而直升机是靠外界空气的反作用力作为动力，所以选B。
3.如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )
A．动量守恒，机械能守恒
B．动量不守恒，机械能不守恒
C．动量守恒，机械能不守恒
D．动量不守恒，机械能守恒
解析：选B 在弹簧压缩至最短的过程中，受到墙对弹簧向右的作用力，系统动量不守恒。子弹射入木块的过程中有动能转化为内能，所以机械能不守恒。
4．两个小球在同一条直线上相向运动，若它们相互碰撞后都停止下来，则两球碰撞前一定满足( )
A．质量相等 B．速度大小相等
C．动量相同 D．总动量为零
解析：选D 两个小球在同一条直线上相向运动，它们相互碰撞，满足动量守恒，所以碰前动量等于碰后动量，总动量为零。动量是矢量，故C项错误。动量取决于质量和速度，所以A、B两项不能确定。
5.如图所示，车厢长度为L，质量为M，静止于光滑水平面上，车厢内有一质量为m的物体以速度v向右运动，与车厢壁来回碰撞N次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为( )
A．v，水平向右 B．0
C.，水平向右 D.，水平向右
解析：选C 取车厢和物体为一个系统，系统满足动量守恒，与物体的往复运动没有关系。系统的初动量为mv，方向向右。碰撞结束后物体相对车厢静止，系统的末动量为(M＋m)v′，所以，车厢的速度v′＝，方向水平向右。
6．在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是( )
A．0.6v B．0.4v
C．0.3v D．0.2v
解析：选A 本题主要考查碰撞中动量守恒定律的应用，意在考查考生应用动量守恒定律分析简单碰撞的能力。mv ＝2mvB －mvA, vA>0, 则vB>0.5v, A正确。
7.[多选]在质量为M的小车中用细线悬挂一小球，球的质量为m0。小车和球以恒定速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此碰撞过程中，下列哪些情况是可能发生的( )
A．小车、木块、小球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足(M＋m0)v＝Mv1＋mv2＋m0v3
B．小球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv＝Mv1＋mv2
C．小球的速度不变，小车和木块的速度都变为v′，满足Mv＝(M＋m)v′
D．小车和小球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足(M＋m0)v＝(M＋m0)v1＋mv2
解析：选BC 在小车与木块相碰的极短时间内，车上悬挂小球的细线来不及摆开一个明显的角度，小球在水平方向不受外力，故在这极短的时间内小球的动量没有发生变化，所以A、D选项不对。而在这一过程中，小车和木块由于它们间有很大的相互作用力，使它们的动量都发生了变化 ，但由于系统所受的外力为零，系统的总动量守恒。小车和木块碰后的速度可能相同(碰后粘在一起运动)，也可能不同(碰后又分开)，故选项B、C均正确。
8．[多选]某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计，那么在这段时间内人和船的运动情况是( )
A．人匀速走动，船则匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成反比
B．人匀加速走动，船则匀加速后退，且两者的速度大小一定相等
C．不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比
D．人走到船尾不再走动，船则停下
解析：选ACD 人和船组成的系统动量守恒，总动量为零，所以不管人如何走动，在任意时刻两者的动量大小相等，方向相反。若人停止运动则船也停止运动，所以A、C、D正确。由动量守恒定律知，m人v人＝－m船v船，所以两者的速度大小不一定相等，故B错误。
9.如图所示，质量为m的人站立于平板车上，人与车总质量为M，人与车以速度v1在光滑水面上向东运动。当此人相对于车以速度v2竖直跳起时，车的速度大小和方向变为( )
A.，向东 B.，向东
C.，向东 D．v1，向东
解析：选D 人和平板车这个系统，在水平方向上合外力等于零，系统在水平方向上动量守恒。设平板车的速度v1的方向为正方向，选地面为参考系。初态平板车和人的总动量为Mv1，末态平板车的动量为(M－m)v1′(因为人在水平方向上没有受到冲量，其水平动量保持不变)。人在水平方向上对地的动量仍为mv1，则有Mv1＝(M－m)v1′＋mv1，即(M－m)v1＝(M－m)v1′，所以v1′＝v1，方向向东，故D正确。
10.质量相等的A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静止于光滑水平桌面上，当用板挡住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图所示。若再次以相同量压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边为( )
A. B.s
C．s D.s
解析：选D 用板挡住A球只释放B球时，弹簧的弹性势能转化为B球的动能，mvB2＝Ep ①，再次以相同量压缩弹簧而同时释放A、B两球，此时A、B组成的系统动量守恒，则弹性势能转化为两球的总动能，因二者质量相同，所以2×mvB′2＝Ep ②，由①②可知vB＝vB′，结合平抛运动知识可知，B球落地点距桌边s′＝s，D选项正确。
11．如图所示，甲车质量m1＝20 kg，车上有质量M＝50 kg的人，甲车(连同车上的人)以v＝3 m/s的速度向右滑行，此时质量m2＝50 kg的乙车正以v0＝1.8 m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长。
解析：人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞
以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象
由水平方向动量守恒得：
(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，
解得v′＝1 m/s
以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，得：(m1＋M)v＝m1v′＋Mu
解得u＝3.8 m/s
因此，只要人跳离甲车的速度u≥3.8 m/s
就可避免两车相撞。
答案：大于等于3.8 m/s
12.如图，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m，开始时橡皮筋松弛，B静止，给A向左的初速度v0。一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B的速度的一半。求：
(1)B的质量；
(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失。
解析：(1)以初速度v0的方向为正方向，设B的质量为mB，A、B碰撞后的共同速度为v，由题意知：碰撞前瞬间A的速度为，碰撞前瞬间B的速度为2v，由动量守恒定律得
m＋2mBv＝(m＋mB)v①
由①式得
mB＝。②
(2)从开始到碰后的全过程，由动量守恒定律得
mv0＝(m＋mB)v③
设碰撞过程A、B系统机械能的损失为ΔE，则
ΔE＝m2＋mB(2v)2－(m＋mB)v2④
联立②③④式得
ΔE＝mv02。⑤
答案：(1) (2)mv02
1．关于动量守恒的条件，下面说法正确的是( )
A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒
B．只要系统所受合外力的冲量为零，系统动量守恒
C．系统加速度为零，动量不一定守恒
D．只要系统合外力不为零，则系统在任何方向上动量都不可能守恒
解析：选B 动量守恒条件是系统不受外力或合外力为零。合外力的冲量为零时合外力必为零。则系统动量守恒，故B正确。加速度为零，由牛顿第二定律知合外力必为零，C错误。选择不同研究对象，摩擦力可能是内力也可能是外力，若是内力则动量可以守恒，A错误。合外力不为零说明总动量不守恒，但可能某一方向上合外力为零，此方向上动量可以守恒，故D错误。
2．下列不属于反冲运动的是( )
A．喷气式飞机的运动 B．直升机的运动
C．火箭的运动 D．反击式水轮机的运动
解析：选B 选项A、C、D中，三者都是自身的一部分向一方向运动，剩余部分向反方向运动，而直升机是靠外界空气的反作用力作为动力，所以选B。
3.如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )
A．动量守恒，机械能守恒
B．动量不守恒，机械能不守恒
C．动量守恒，机械能不守恒
D．动量不守恒，机械能守恒
解析：选B 在弹簧压缩至最短的过程中，受到墙对弹簧向右的作用力，系统动量不守恒。子弹射入木块的过程中有动能转化为内能，所以机械能不守恒。
4．两个小球在同一条直线上相向运动，若它们相互碰撞后都停止下来，则两球碰撞前一定满足( )
A．质量相等 B．速度大小相等
C．动量相同 D．总动量为零
解析：选D 两个小球在同一条直线上相向运动，它们相互碰撞，满足动量守恒，所以碰前动量等于碰后动量，总动量为零。动量是矢量，故C项错误。动量取决于质量和速度，所以A、B两项不能确定。
5.如图所示，车厢长度为L，质量为M，静止于光滑水平面上，车厢内有一质量为m的物体以速度v向右运动，与车厢壁来回碰撞N次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为( )
A．v，水平向右 B．0
C.，水平向右 D.，水平向右
解析：选C 取车厢和物体为一个系统，系统满足动量守恒，与物体的往复运动没有关系。系统的初动量为mv，方向向右。碰撞结束后物体相对车厢静止，系统的末动量为(M＋m)v′，所以，车厢的速度v′＝，方向水平向右。
6．在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是( )
A．0.6v B．0.4v
C．0.3v D．0.2v
解析：选A 本题主要考查碰撞中动量守恒定律的应用，意在考查考生应用动量守恒定律分析简单碰撞的能力。mv ＝2mvB －mvA, vA>0, 则vB>0.5v, A正确。
7.[多选]在质量为M的小车中用细线悬挂一小球，球的质量为m0。小车和球以恒定速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此碰撞过程中，下列哪些情况是可能发生的( )
A．小车、木块、小球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足(M＋m0)v＝Mv1＋mv2＋m0v3
B．小球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv＝Mv1＋mv2
C．小球的速度不变，小车和木块的速度都变为v′，满足Mv＝(M＋m)v′
D．小车和小球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足(M＋m0)v＝(M＋m0)v1＋mv2
解析：选BC 在小车与木块相碰的极短时间内，车上悬挂小球的细线来不及摆开一个明显的角度，小球在水平方向不受外力，故在这极短的时间内小球的动量没有发生变化，所以A、D选项不对。而在这一过程中，小车和木块由于它们间有很大的相互作用力，使它们的动量都发生了变化 ，但由于系统所受的外力为零，系统的总动量守恒。小车和木块碰后的速度可能相同(碰后粘在一起运动)，也可能不同(碰后又分开)，故选项B、C均正确。
8．[多选]某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计，那么在这段时间内人和船的运动情况是( )
A．人匀速走动，船则匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成反比
B．人匀加速走动，船则匀加速后退，且两者的速度大小一定相等
C．不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比
D．人走到船尾不再走动，船则停下
解析：选ACD 人和船组成的系统动量守恒，总动量为零，所以不管人如何走动，在任意时刻两者的动量大小相等，方向相反。若人停止运动则船也停止运动，所以A、C、D正确。由动量守恒定律知，m人v人＝－m船v船，所以两者的速度大小不一定相等，故B错误。
9.如图所示，质量为m的人站立于平板车上，人与车总质量为M，人与车以速度v1在光滑水面上向东运动。当此人相对于车以速度v2竖直跳起时，车的速度大小和方向变为( )
A.，向东 B.，向东
C.，向东 D．v1，向东
解析：选D 人和平板车这个系统，在水平方向上合外力等于零，系统在水平方向上动量守恒。设平板车的速度v1的方向为正方向，选地面为参考系。初态平板车和人的总动量为Mv1，末态平板车的动量为(M－m)v1′(因为人在水平方向上没有受到冲量，其水平动量保持不变)。人在水平方向上对地的动量仍为mv1，则有Mv1＝(M－m)v1′＋mv1，即(M－m)v1＝(M－m)v1′，所以v1′＝v1，方向向东，故D正确。
10.质量相等的A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静止于光滑水平桌面上，当用板挡住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图所示。若再次以相同量压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边为( )
A. B.s
C．s D.s
解析：选D 用板挡住A球只释放B球时，弹簧的弹性势能转化为B球的动能，mvB2＝Ep ①，再次以相同量压缩弹簧而同时释放A、B两球，此时A、B组成的系统动量守恒，则弹性势能转化为两球的总动能，因二者质量相同，所以2×mvB′2＝Ep ②，由①②可知vB＝vB′，结合平抛运动知识可知，B球落地点距桌边s′＝s，D选项正确。
11．如图所示，甲车质量m1＝20 kg，车上有质量M＝50 kg的人，甲车(连同车上的人)以v＝3 m/s的速度向右滑行，此时质量m2＝50 kg的乙车正以v0＝1.8 m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长。
解析：人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞
以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象
由水平方向动量守恒得：
(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，
解得v′＝1 m/s
以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，得：(m1＋M)v＝m1v′＋Mu
解得u＝3.8 m/s
因此，只要人跳离甲车的速度u≥3.8 m/s
就可避免两车相撞。
答案：大于等于3.8 m/s
12.如图，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m，开始时橡皮筋松弛，B静止，给A向左的初速度v0。一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B的速度的一半。求：
(1)B的质量；
(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失。
解析：(1)以初速度v0的方向为正方向，设B的质量为mB，A、B碰撞后的共同速度为v，由题意知：碰撞前瞬间A的速度为，碰撞前瞬间B的速度为2v，由动量守恒定律得
m＋2mBv＝(m＋mB)v①
由①式得
mB＝。②
(2)从开始到碰后的全过程，由动量守恒定律得
mv0＝(m＋mB)v③
设碰撞过程A、B系统机械能的损失为ΔE，则
ΔE＝m2＋mB(2v)2－(m＋mB)v2④
联立②③④式得
ΔE＝mv02。⑤
答案：(1) (2)mv02