四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:1.2动量 跟踪训练(含解析)

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名称 四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:1.2动量 跟踪训练(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2020-07-12 12:47:08

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1.2动量
1.对一定质量的物体,下列说法不正确的是(  )
A.物体的动能发生变化,其动量一定变化
B.物体的动量发生变化,其动能一定变化
C.物体所受的合外力不为零,物体的动量一定变化,但物体的动能不一定变化
D.物体所受的合外力为零时,物体的动量变化量一定为零
2.质量为60 kg的建筑工人,不慎从高空跌下,幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来.已知弹性安全带的缓冲时间是1.5 s,自由下落时间是1秒,则安全带所受的平均冲力的大小为
A.500 N B.1 000 N C.600 N D.1 100 N
3.一质量为0.2kg的小钢球由距地面5m高处自由下落,与地面碰撞后又以等大的动量被反弹,碰撞作用时间为0.1s。若取向上为正方向,g取10m·s-2,下列说法中正确的是(  )
A.小钢球碰地前后的动量变化是2kg·m/s
B.小钢球碰地过程中受到的合冲量是4N·s
C.地面受到小钢球的平均压力为40N
D.引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力的冲量
4.2018年3月22日,一架中国国际航空CA103客机,从天津飞抵香港途中遭遇鸟击,飞机头部被撞穿约一平方米的大洞,雷达罩被砸穿,所幸客机及时安全着陆,无人受伤.若飞机的速度为700m/s,小鸟在空中的飞行速度非常小,小鸟的质量为0.4kg.小鸟与飞机的碰撞时间为2.5×10-4s.则飞机受到小鸟对它的平均作用力的大小约为
A.104N B.105N C.106N D.107N
5.如图所示,物体B被钉牢在放于光滑水平地面的平板小车上,物体A以速率v沿水平粗糙车板向着B运动并发生碰撞。则(  )
A.对于A与B组成的系统动量守恒
B.对于A、B与小车组成的系统动量守恒
C.对于A与小车组成的系统动量守恒
D.以上说法都不正确
6.如图所示,AB 为固定的光滑圆弧轨道,O 为圆心,AO 水平,BO 竖直,轨道半径为 R,当地重力加速度为 g,将质量为 m 的小球(可视为质点)从 A 点由静止释放,经时间 t 到达 B,在小球从 A 点运动到 B 点的过程中( )
A.小球所受合力的冲量水平向右
B.小球所受支持力的冲量大小是
C.小球受到的重力的冲量为 0,重力做的功不为 0
D.小球受到的支持力的冲量为 0,支持力做的功也是 0
7.如图所示,小车的所有面都光滑,小车 M 与小车上的滑块 m 通过弹簧相连,小车和滑块都静止,上表面水平,今给小车和滑块同时施加大小相等方向相反的力 F 和 F’,此后这个系统( )
A.动量守恒,机械能也守恒
B.动量不守恒,机械能守恒
C.动量不守恒,机械能不守恒
D.动量守恒,机械能不守恒
8.人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着玩手机,经常出现手机砸伤人脸的情况。若手机的质量为150g,从离人脸约20cm的高度无初速度掉落,砸到人脸后手机未反弹,人脸受到手机的冲击时间约为0.1s,重力加速度g=10m/s2,下列计算正确的是( )
A.手机与人脸作用过程中,手机的动量变化量大小约为0.3kg·m/s
B.人脸对手机的冲量大小约为0.3N·s
C.人脸对手机的冲量大小约为1.0N·s
D.手机对人脸的平均冲力大小约为4.5N
9.图甲为蹦极的场景,运动员及携带装备的总质量为75kg,弹性绳原长为10m。运动员从蹦极台自由下落,下落过程中的速度-位移图像如图乙所示。已知弹性绳的弹力与伸长量的关系符合胡克定律,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是(  )
A.整个下落过程中,运动员及携带装备与弹性绳组成的系统机械能守恒
B.运动员及携带装备从静止开始下落15m的过程中重力的冲量为1125N·s
C.弹性绳的劲度系数约为150N/m
D.弹性绳长为24m时,运动员的加速度大小约为5m/s2
10.一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中.若把在空中下落的过程称为过程I,进入泥潭直到停住的过程称为过程II,空气阻力忽略不计.则( )
A.过程I中钢珠动量的改变量等于重力的冲量
B.过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程I中重力冲量的大小
C.过程II中钢珠克服阻力所做的功等于过程I与过程II中钢珠所减少的总重力势能
D.过程II中损失的机械能等于过程I中钢珠所增加的动能
11.如图所示,一火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,控制系统使箭体与卫星分离,已知箭体质量为m1.卫星质量为m2,分离后箭体以速率v1沿原方向飞行,忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离前系统的总动量为________,分离后卫星的速率为________.
12.高空作业须系安全带。如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带刚对人产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动),重力加速度为g,设竖直向上为正方向,则此过程人的动量变化量为______。此后经历时间t安全带达到最大伸长量,若在此过程中安全带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_____。
13.某同学利用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验,操作步骤如下:
①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器,使其出口处切线与水平桌面相平;
②在一块长平木板表面先后钉上白纸和复写纸,将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放,a球碰到木板,在白纸上留下压痕P;
③将木板向右水平平移适当距离,再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放,撞到木板上,在白纸上留下压痕P2;
④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘,仍让小球a从步骤③中的释放点由静止释放,与b球相碰后,两球均撞在木板上,在白纸上留下压痕P1、P3。
(1)下列说法正确的是__________。
A.小球a的质量一定要大于小球b的质量
B.弹簧发射器的内接触面及桌面一定要光滑
C.步骤②③中入射小球a的释放点位置一定相同
D.把小球轻放在桌面右边缘,观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平
(2)本实验必须测量的物理量有_________。
A.小球的半径r
B.小球a、b的质量m1、m2
C.弹簧的压缩量x1,木板距离桌子边缘的距离x2
D.小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3
(3)用(2)中所测的物理量来验证两球碰撞过程中动量是否守恒,当满足关系式______时,则证明a、b两球碰撞过程中动量守恒。
14.如图所示,质量为M的平板车P高h,质量为m的小物块Q的大小不计,位于平板车的左端,系统原来静止在光滑水平地面上。一不可伸长的轻质细绳长为R,一端悬于Q正上方高为R处,另一端系一质量也为m的小球(大小不计)。今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角,由静止释放,小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短,且无能量损失。已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍,Q与P之间的动摩擦因数为μ,M=4m,重力加速度为g。求:
(1)求小球刚到达最低点的速度大小和碰撞后小物块Q的速度vQ大小;
(2)小物块Q在平板车上运动的时间t;
(3)平板车P的长度L。
15.在水平地面的右端B处有一面墙,一小物块放在水平地面上的A点,质量m=0.5kg,AB间距离s=5m,如图所示.小物块以初速度v0=8m/s从A向B运动,刚要与墙壁碰撞时的速度v1=7m/s,碰撞后以速度v2=6m/s反向弹回.重力加速度g取10m/s2.求:
(1)小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小;
(2)小物块与地面间的动摩擦因数μ;
(3)若碰撞时间t=0.05s,碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小.
参考答案
1.B
【解析】
A、对于一定质量的物体,物体的动能发生变化,则速度的大小一定变化,则动量一定变化,故A正确;
B、物体的动量发生变化,可能是速度的方向发生变化,若大小不变,则动能不变,故B错误;
C、物体所受的合外力不为零,物体的动量一定变化,但物体的动能不一定变化,如匀速圆周运动的速度大小不变速度方向不断变化,物体的动能不变而动量变化,故C正确;
D、物体所受的合外力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动的状态,速度不变,所以物体的动量一定不发生变化,故D正确;
说法不正确的故选B.
【点睛】
解决本题的关键知道速度变化时,可能是速度方向变化,可能是速度大小变化,可能是速度大小和方向都改变,知道动量是矢量,动能是标量.
2.B
【解析】
从人开始下落,到到达最低点根据动量定理,取竖直向下为正,有:
解得
A.500 N,与结论不相符,选项A错误;
B.1000 N,与结论相符,选项B正确;
C.600 N,与结论不相符,选项C错误;
D.1100 N,与结论不相符,选项D错误;
3.B
【解析】
小钢球由距地面5m高处自由下落,碰地前的速度大小
若取向上为正方向,碰地前的动量
反弹后的动量
A.小钢球碰地前后的动量变化是
故A错误;
B.根据动量定理,小钢球碰地过程中受到的合冲量是
故B正确;
C.地面受到小钢球的平均压力为
故C错误;
D.引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力和小钢球重力的合力的冲量,故D错误。
故选B。
4.C
【解析】
鸟与飞机撞击时系统动量守恒,以飞机的初速度方向为正方向,由于鸟的质量远小于飞机的质量,鸟的速度远小于飞机的速度,鸟的动量远小于飞机的动量,可以忽略不计,由动量守恒定律可知,碰撞后鸟与飞机的速度相等,为v=700m/s,对小鸟,由动量定理得:,解得:,接近106N,C正确.
【点睛】
本题考查了求鸟对飞机的撞击力,鸟撞击飞机过程中内力远大于外力,系统动量守恒,由动量守恒定律求出撞击后鸟的速度,然后应用动量定理可以求出撞击力.
5.B
【解析】
A.对于A与B组成的系统,由于受到小车给A的摩擦力和小车通过钉子施加给B的作用力,因此系统合外力不为零,故系统动量不守恒,故A错误;
B.对于A、B与小车组成的系统,摩擦力和小车与B之间的作用力都属于内力,系统合外力为零,因此系统动量守恒,故B正确;
C.对于A与小车组成的系统,受到B通过钉子施加给小车的作用力,系统的合外力不为零,因此系统动量不守恒,故C错误;
D.由于B正确,因此D错误。
故选B。
6.AB
【解析】
A.根据动量定理,动量的变化水平向右,因此合力的冲量水平向右,A正确;
BCD.根据机械能守恒
可得动量的变化
重力的冲量
方向竖直向下,根据动量定理
做出矢量方向三角形,可得支持力的冲量
在整个运动过程中只有重力做功,支持力不做功,因此B正确,CD错误。
故选AB。
7.D
【解析】
由于整个系统所受合外力为零,因此动量守恒;物体向两边运动时,两个力都做负功,向中间运动时两个力都正功,合外力做功不为零,因此机械能不守恒,D正确,ABC错误。
故选D。
8.AD
【解析】
A.20cm=0.20m;150g=0.15kg;根据自由落体运动的规律,得下落的速度为:
m/s
手机与眼睛作用后手机的速度变为0,所以手机与眼睛作用过程中动量变化为:
-0.30kg?m/s
A正确;
BC.手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力,选取向上为正方向,则有:
代入数据可得:Iy=0.45N?s,BC错误;
D.由冲量的定义:
代入数据可得:
N
D正确。
故选AD。
9.AC
【解析】
A.整个下落过程中,运动员及携带装备与弹性绳组成的系统除重力和弹力外没有其它外力做功,满足机械能守恒条件,故A正确;
B.运动员及携带装备从静止开始下落15m的过程中如果是自由落体,重力的冲量为


由题可知后面有弹性绳作用,时间变长,重力的冲量进一步增大,故B错误;
C.由开始下落到最低点全程使用动能定理
带入数据解得
故C正确;
D.弹性绳长为24m时,由牛顿第二定律
带入数据解得
方向向上,故D错误。
故选AC。
10.AC
【解析】
过程Ⅰ中钢珠只受到重力,根据动量定理分析得知,钢珠动量的改变量等于重力的冲量.故A正确.对全过程分析,根据动量定理可知,则阻力的冲量的大小等于过程Ⅱ和过程Ⅰ中重力冲量的大小总和.故B错误.对于整个过程:钢珠动能的变化量,根据动能定理得知,整个过程重力做功等于钢珠克服阻力做功,而整个重力做功等于整个过程中钢珠所减少的重力势能,所以过程Ⅱ中钢珠克服阻力所做的功等于过程Ⅰ与过程Ⅱ中钢珠所减少的重力势能之和.故C正确.根据功能关系分析得知,过程Ⅱ中损失的机械能等于过程Ⅱ中钢珠克服阻力做功,等于过程Ⅰ中钢珠所增加的动能和过程Ⅱ减小的重力势能.故D错误.故选AC.
【点睛】
本题一要灵活选择研究的过程;二是运用动量定理研究冲量,运用动能定理研究动能的改变量是常用的思路.
11. (m1+m2)v0
【解析】(1)分离前系统的总动量为;
(2)根据动量守恒: ,解得 。
12.
【解析】
下落距离时的速度为:,所以动量变化为:;
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:。
13.AD BD
【解析】
(1)[1].A.小球a的质量一定要大于小球b的质量,以防止入射球碰后反弹,选项A正确;
B.弹簧发射器的内接触面及桌面不一定要光滑,只要a球到达桌边时速度相同即可,选项B错误;
C.步骤②③中入射小球a的释放点位置不一定相同,但是步骤③④中入射小球a的释放点位置一定要相同,选项C错误;
D.把小球轻放在桌面右边缘,观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平,选项D正确。
故选AD。
(2) [2].小球离开斜槽后做平抛运动,设其水平位移为L,则小球做平抛运动的时间
小球的竖直位移
解得

碰撞前入射球a的水平速度

碰撞后入射球a的水平速度

碰撞后被碰球b的水平速度
如果碰撞过程系统动量守恒,则
m1v1=m1v2+m2v3

整理得
则要测量的物理量是:小球a、b的质量m1、m2和小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3,故选BD。
(3)[3].由以上分析可知当满足关系式
时,则证明a、b两球碰撞过程中动量守恒。
14.(1) ;vQ=;(2);(3)L=
【解析】
(1)小球由静止摆到最低点的过程中,根据机械能守恒
解得
小球与物块Q相撞时,动量守恒,机械能守恒,则有
mv0=mv1+mvQ
解得
v1=0,
(2)碰后,小球静止下来,Q在平板车上滑行的过程中系统的动量守恒,则有
mvQ=Mv+m(2v)
解得
物块Q在板上滑行过程中,由动量定理可得
解得,小物块Q在长木板P上运动时间为
(3)设平板车长L,由能的转化和守恒定律知
解得平板车P的长度为
15.(1)1.5m/s2;(2)0.15;(3)130N
【解析】
(1)从A到B过程是匀减速直线运动,根据速度位移公式,有:
=﹣1.5m/s2
(2)从A到B过程,由动能定理,有:
可得:
μ=0.15
(3)对碰撞过程,规定向左为正方向,由动量定理,有:
F△t=mv2﹣m(﹣v1)
可得:
F=130N