2020届高考化学一轮复习人教版动量守恒定律力学三大观点课时作业Word版含答案
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2020届一轮复习人教版 动量和动量定理 课时作业一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。
其中1~4为单选,5~10为多选)1.[2018·长春一中月考]光滑水平面上半径相等的两金属小球A 和B 相向运动并发生对心碰撞,碰后两球均静止,若两球的质量之比为m A ∶m B =1∶3,则两球碰前的速度关系为( )A .方向相同,大小之比为1∶3B .方向相同,大小之比为3∶1C .方向相反,大小之比为1∶3D .方向相反,大小之比为3∶1答案 D解析 根据动量守恒,m A v A -m B v B =0,所以v A v B =m B m A=31,D 正确。
2.[2017·安徽合肥一模]质量为0.2 kg 的球竖直向下以6 m/s 的速度落至水平地面,再以4 m/s 的速度反向弹回。
取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化量Δp 和合外力对小球做的功W ,下列说法正确的是( )A .Δp =2 kg·m/s W =-2 JB .Δp =-2 kg·m/s W =2 JC .Δp =0.4 kg·m/s W =-2 JD .Δp =-0.4 kg·m/s W =2 J答案 A解析 取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量:Δp =m v 2-m v 1=0.2×4 kg·m/s -0.2×(-6) kg·m/s =2 kg·m/s ,方向竖直向上。
由动能定理知,合外力做的功:W =12m v 22-12m v 21=12×0.2×42J -12×0.2×62 J =-2 J ,A 正确,B 、C 、D 错误。
3. 如图所示,质量为m 的人立于平板车上,人与车的总质量为M ,人与车以速度v 1在光滑水平面上向东运动。
2020届一轮复习人教版 动量守恒定律 课时作业1.(2018·天津高考)质量为0.45 kg 的木块静止在光滑水平面上,一质量为0.05 kg 的子弹以200 m/s 的水平速度击中木块,并留在其中,整个木块沿子弹原方向运动,则木块最终速度的大小是________ m/s 。
若子弹在木块中运动时受到的平均阻力为4.5×103N ,则子弹射入木块的深度为________ m 。
答案 20 0.2解析 根据动量守恒定律可得mv 0=(M +m )v , 解得v =mv 0M +m =0.05×2000.45+0.05m/s =20 m/s ; 系统减小的动能转化为克服阻力产生的内能, 故有fd =12mv 20-12(M +m )v 2,解得d =12mv 20-12M +m v 2f=12×0.05×2002-12+24.5×103m =0.2 m 。
2.(2018·全国卷Ⅰ)一质量为m 的烟花弹获得动能E 后,从地面竖直升空。
当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E ,且均沿竖直方向运动。
爆炸时间极短,重力加速度大小为g ,不计空气阻力和火药的质量。
求:(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间; (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。
答案 (1)1g2E m (2)2E mg解析 (1)设烟花弹上升的初速度为v 0,由题给条件有E =12mv 20①设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t ,由运动学公式有 0-v 0=-gt ② 联立①②式得t =1g2Em③(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h 1,由机械能守恒定律有E =mgh 1④火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间其速度分别为v 1和v 2。
由题给条件和动量守恒定律有14mv 21+14mv 22=E ⑤ 12mv 1+12mv 2=0⑥ 由⑥式知,烟花弹两部分的速度方向相反,向上运动部分做竖直上抛运动。
一. 冲量1. 定义:力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I =Ft2. 冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应.3. 冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同).如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同.如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t 内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向.对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出.4. 高中阶段只要求会用I=Ft 计算恒力的冲量.对于变力的冲量,高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求.5. 要注意的是:冲量和功不同.恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量.特别是力作用在静止的物体上也有冲量.二.动量1.动量: p =mv ,是矢量,它的方向由__________方向决定.2.动量的变化(也叫动量的变化量、动量的改变量、动量的增量等等)(1)定义: 动量的变化=__________-__________(2)表达式: Δp =p ′-p =Δ(mv)=m Δv =mv ′-mv3. 动量与动能的关系:k mE P 2=,注意动量是矢量,动能是标量,动量改变,动能不一定改变,但动能改变动量是一定要变的三.动量定理1. 动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化.既I =Δp2. 动量定理的理解①动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度.这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和).②动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系.③现代物理学把力定义为物体动量的变化率:tP F ∆∆=(牛顿第二定律的动量形式). ④动量定理的表达式是矢量式.在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正.四.动量守恒定律1.动量守恒定律: 相互作用的一个系统不受外力或者所受外力和为0,这个系统的总动量保持不变. 表达式: ①m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′,表示作用前后系统的总动量相等.②Δp 1+Δp 2=0(或Δp =0),表示相互作用物体系统总动量增量为零.③Δp 1=-Δp 2,表示两物体动量的增量大小相等方向相反.2.动量守恒定律的条件(1)系统不受外力或系统所受的合外力为零.(2)系统所受的合外力不为零,但比系统内力小得多.如爆炸过程中的重力比相互作用力小很多,可忽略重力,认为爆炸过程符合动量守恒定律.(3)系统所受的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统总动量的分量保持不变.3.动量守恒定律的适用范围牛顿定律的适用范围是: 低速运动的物体、宏观物体,动量守恒定律却不受此种限制.动量守恒定律是自然界中最重要、最普遍的规律之一.五.碰撞与爆炸1.碰撞与爆炸具有一个共同特点: 即相互作用的力为变力,作用的时间极短,作用力很大,且远远大于系统受的外力,故均可用动量守恒定律来处理.2.爆炸过程中,因有其他形式的能转化为动能,所以系统的机械能会增加.3.由于碰撞(或爆炸)的作用时间极短,因此作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,即认为碰撞(或爆炸)后还是从碰撞(或爆炸)前瞬间的位置以新的动量开始运动.4.碰撞的分类:按碰撞过程中动能的损失情况,可将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞.(1)弹性碰撞: 碰撞过程中机械能不损失,碰撞前后系统总动能守恒,Ek 1′+Ek 2′=Ek 1+Ek 2(2)非弹性碰撞: 碰撞过程中机械能有损失,系统总动能不守恒,Ek 1′+Ek 2′≠Ek 1+Ek 2(3)完全非弹性碰撞: 碰撞后两物体“合”为一体,具有共同的速度,这种碰撞动能损失最大.5. 碰撞现象满足的规律(1)动量守恒定律. (2)机械能不增加. (3)速度要合理.①碰前两物体同向运动,若要发生碰撞,则应有v 后>v 前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v 前′≥v 后′.②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.③ 以质量为m 1,速度为v 1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2′ 12m 1v 21=12m 1v 1′2 +12m 2v 2′2 解得v 1′=(m 1-m 2)v 1m 1+m 2,v 2′=2m 1v 1m 1+m 2结论:①m1=m2,则交换速度 ②m1>m2, 大撞小,一起前进③若m1<m2,小撞大,小反弹,大前进 ④若m1≫m2,则v1′=v1,v2′=2v1 ⑤若m1≪m2,则v1′=-v1,v2′=0★要点一 基本概念的理解【典型例题】【例1】关于物体的动量,下列说法中正确的是( ) AA .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 .物体的加速度不变,其动量一定不变C .动量越大的物体,其速度一定越大D .物体的动量越大,其惯性也越大【例2】下列论述中错误的是( ) BA .相互作用的物体,如果所受合外力为零,则它们的总动量保持不变B .动量守恒是指相互作用的各个物体在相互作用前后的动量不变C .动量守恒是相互作用的各个物体组成的系统在相互作用前的动量之和与相互作用之后的动量之和是一样的D .动量守恒是相互作用的物体系在相互作用过程中的任何时刻动量之和都是一样的★要点二动量守恒的判断【典型例题】【例1】木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上.在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩,如图所示.当撤去外力F后,下列说法中正确的是( )A.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量守恒 B.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量不守恒C.a离开墙壁后,a、b组成的系统动量守恒 D.a离开墙壁后,a、b组成的系统动量不守恒BC[在a离开墙壁前、弹簧伸长的过程中,对a和b构成的系统,由于受到墙给a的弹力作用,所以a、b构成的系统动量不守恒,因此B选项正确,A选项错误;a离开墙壁后,a、b构成的系统所受合外力为零,因此动量守恒,故C选项正确,D选项错误.]【例2】如图,A、B两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧,放在平板小车C上后,A、B、C 均处于静止状态.若地面光滑,则在细绳被剪断后,A、B从C上未滑离之前,A、B在C上向相反方向滑动的过程中( )A.若A、B与C之间的摩擦力大小相同,则A、B及弹簧组成的系统动量守恒,A、B、C及弹簧组成的系统动量守恒B.若A、B与C之间的摩擦力大小相同,则A、B及弹簧组成的系统动量不守恒,A、B、C及弹簧组成的系统动量守恒C.若A、B与C之间的摩擦力大小不相同,则A、B及弹簧组成的系统动量不守恒,A、B、C及弹簧组成的系统动量不守恒D.若A、B与C之间的摩擦力大小不相同,则A、B及弹簧组成的系统动量不守恒,A、B、C及弹簧组成的系统动量守恒解析当A、B两物体及弹簧组成一个系统时,弹簧的弹力为内力,而A、B与C之间的摩擦力为外力.当A、B与C之间的摩擦力大小不相等时,A、B及弹簧组成的系统所受合外力不为零,动量不守恒;当A、B 与C之间的摩擦力大小相等时,A、B及弹簧组成的系统所受合外力为零,动量守恒.对A、B、C及弹簧组成的系统,弹簧的弹力及A、B与C之间的摩擦力均属于内力,无论A、B与C之间的摩擦力大小是否相等,系统所受的合外力均为零,系统的动量守恒.故选项A、D正确.【对应练习】1. 如图1所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( ) ACDA.两手同时放开后,系统总动量始终为零 B.先放开左手,后放开右手,动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向左D.无论何时放手,只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零图12. 质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接,以恒定的速度v沿光滑水平面运动,与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞,如图4所示,碰撞时间极短,在此过程中,下列哪个或哪些说法是可能发生的?( ) A.M、m0、m速度均发生变化,分别为v1、v2、v3,而且满足(M+m0)v=Mv1+m0v2+mv3B.m0的速度不变,M和m的速度变为v1和v2,而且满足Mv=Mv1+mv2C.m0的速度不变,M、m的速度都变为v′,且满足Mv=(M+m)v′D.M、m0、m速度均发生变化,M和m0速度都变为v,m速度变为v2,而且满足(M+m)v0=(M+m0)v1+mv2图4解:碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒,m的速度在瞬间不变,以M的初速度方向为正方向,若碰后M和m的速度变v1和v2,由动量守恒定律得:Mv=Mv1+mv2若碰后M和m速度相同,由动量守恒定律得:Mv=(M+m)v′.故BC正确,AD错误.故选:BC.★要点三 动量守恒的应用【典型例题】【例1】一质量为2m 的物体P 静止于光滑水平地面上,其截面如图所示.图中ab 为粗糙的水平面,长度为L ;bc 为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab 与bc 均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m 的木块以大小为v 0的水平初速度从a 点向左运动,在斜面上上升的最大高度为h ,返回后在到达a 点前与物体P 相对静止.重力加速度为g.求:(1)木块在ab 段受到的摩擦力f ;(2)木块最后距a 点的距离s.解析 木块m 和物体P 组成的系统在相互作用过程中遵守动量守恒、能量守恒.(1)以木块开始运动至在斜面上上升到最大高度为研究过程,当木块上升到最高点时两者具有相同的速度,根据动量守恒,有mv 0=(2m +m)v ①根据能量守恒,有12mv 20=12(2m +m)v 2+fL +mgh ② 联立①②得f =mv 203L -mgh L =mv 20-3mgh 3L③ (2)以木块开始运动至最后与物体P 在水平面ab 上相对静止为研究过程,木块与物体P 相对静止,两者具有相同的速度,根据动量守恒,有mv 0=(2m +m)v ④根据能量守恒,有12mv 20=12(2m +m)v 2+f(L +L -s)⑤ 联立③④⑤得s =v 20L -6ghL v 20-3gh【例2】如图,A 、B 、C 三个木块的质量均为m ,置于光滑的水平桌面上,B 、C 之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线(细线未画出)把B 和C 紧连,使弹簧不能伸展,以至于B 、C 可视为一个整体.现A 以初速度v 0沿B 、C 的连线方向朝B 运动,与B 相碰并粘合在一起.以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C 与A 、B 分离.已知C 离开弹簧后的速度恰为v 0.求弹簧释放的势能.解析 设碰后A 、B 和C 的共同速度的大小为v ,由动量守恒定律得3mv =mv 0①设C 离开弹簧时,A 、B 的速度大小为v 1,由动量守恒定律得3mv =2mv 1+mv 0②设弹簧的弹性势能为Ep ,从细线断开到C 与弹簧分开的过程中机械能守恒,有12(3m)v 2+Ep =12(2m)v 21+12mv 20③ 由①②③式得弹簧所释放的势能为Ep =13mv 20④【针对练习】1. 质量为M 、内壁间距为L 的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m 的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间.如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v ,小物块与箱壁碰撞N 次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为( )图1 图2A. 12mv 2B.12mM m +M v 2C.12N μmgL D .N μmgL解析 小物块与箱子作用过程中满足动量守恒,小物块最后恰好又回到箱子正中间.二者相对静止,即为共速,设速度为 v 1,m v =(m +M )v 1,系统损失动能ΔE k =12m v 2-12(M +m )v 21=12Mm v 2M +m,A 错误、B 正确;由于碰撞为弹性碰撞,故碰撞时不损失能量,系统损失的动能等于系统产生的热量,即ΔE k =Q =NμmgL ,C 错误,D 正确.2. 如图2所示,三辆完全相同的平板小车a 、b 、c 成一直线排列,静止在光滑水平面上.c 车上有一小 孩跳到b 车上,接着又立即从b 车跳到a 车上.小孩跳离c 车和b 车时对地水平速度相同.他跳到a 车上相对a 车保持静止.此后( )A .a 、b 两车运动速率相等B .a 、c 两车运动速率相等C .三辆车的速率关系v c >v a >v bD .a 、c 两车运动方向相同3. 如图所示,小球A 系在细线的一端,线的另一端固定在O 点,O 点到水平面的距离为h.物块B 质量是小球的5倍,至于粗糙的水平面上且位于O 点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h 16.小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g ,求物块在水平面上滑行的时间t.★要点五 动量和能量观点的综合应用【例1】如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M =8 kg 的平板小车,车上有一个质量m =1.9 kg 的木块,木块距小车左端6 m(木块可视为质点),车与木块一起以v =1 m /s 的速度水平向右匀速行驶.一颗质量m 0=0.1 kg 的子弹以v 0=179 m/s 的速度水平向左飞来,瞬间击中木块并留在其中.如果木块刚好不从车上掉下来,求木块与平板小车之间的动摩擦因数μ.(g =10 m/s 2)解析 以子弹和木块组成的系统为研究对象,设子弹射入木块后两者的共同速度为v 1,以水平向左为正方向,则由动量守恒有:m 0v 0-m v =(m +m 0)v 1① 解得v 1=8 m/s它们恰好不从小车上掉下来,则它们相对平板小车滑行距离x =6 m 时它们跟小车具有共同速度v 2,则由动量守恒定律有(m +m 0)v 1-M v =(m +m 0+M )v 2② 解得v 2=0.8 m/s由能量守恒定律有 μ(m 0+m )gx =12(m +m 0)v 21+12M v 2-12(m 0+m +M )v 22③由①②③,解得μ=0.54 【例2】如图所示,AOB 是光滑水平轨道,BC 是半径为R 的光滑的1/4固定圆弧轨道,两轨道恰好相切.质量为M 的小木块静止在O 点,一个质量为m 的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内,并留在其中和小木块一起运动,且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均可以看成质点).求:(1)子弹射入木块前的速度;(2)若每当小木块返回到O 点或停止在O 点时,立即有相同的子弹射入小木块,并留在其中,则当第9颗子弹射入小木块后,小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少?【针对练习】1. 如图14所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为μ.使木板与重物以共同的速度v0向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.设木板足够长,重物始终在木板上.重力加速度为g.解析 第一次与墙碰撞后,木板的速度反向,大小不变,此后木板向左做匀减速运动,速度减到0后向右做加速运动,重物向右做匀减速运动,最后木板和重物达到一共同的速度v ,设木板的质量为m ,重物的质量为2m ,取向右为正方向,由动量守恒定律得2mv 0-mv 0=3mv ①设木板从第一次与墙碰撞到和重物具有共同速度v 所用的时间为t 1,对木板应用动量定理得,2μmgt 1=mv -m(-v 0)② 由牛顿第二定律得2μmg =ma ③ 式中a 为木板的加速度在达到共同速度v 时,木板离墙的距离l 为l =v 0t 1-12at 21④ 从开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为 t 2=l v⑤ 所以,木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经过的时间为t =t 1+t 2⑥ 由以上各式得t =4v 03μg. 2. 如图7所示,小球a 、b 用等长细线悬挂于同一固定点O .让球a 静止下垂,将球b 向右拉起,使细线水平.从静止释放球b ,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°.忽略空气阻力,求:(ⅰ)两球a 、b 的质量之比;(ⅱ)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b 在碰前的最大动能之比.解析 (ⅰ)设球b 的质量为m 2,细线长为L ,球b 下落至最低点但未与球a 相碰时的速率为v ,由机械能守恒定律得m 2gL =12m 2v 2 ①式中g 是重力加速度的大小.设球a 的质量为m 1;在两球碰后的瞬间,两球共同速度为v ′,以向左为正.由动量守恒定律得m 2v =(m 1+m 2)v ′ ②设两球共同向左运动到最高处时,细线与竖直方向的夹角为θ,由机械能守恒定律得12(m 1+m 2)v ′2=(m 1+m 2)gL (1-cos θ) ③ 联立①②③式得m 1m 2=11-cos θ-1 ④ 代入题给数据得m 1m 2=2-1 ⑤(ⅱ)两球在碰撞过程中的机械能损失为Q =m 2gL -(m 1+m 2)gL (1-cos θ)⑥ 联立①⑥式,Q 与碰前球b 的最大动能E k (E k =12m 2v 2)之比为Q E k =1-m 1+m 2m 2(1-cos θ)⑦ 联立⑤⑦式,并代入题给数据得Q E k =1-221. 如图所示,光滑水平面上小球A 和B 向同一方向运动,设向右为正方向,已知两小球的质量和运动速度分别为m A =3kg 、m B =2kg 和vA=4m/s 、vB=2m/s .则两将发生碰撞,碰撞后两球的速度可能是( ) ABA .v ′A =3 m/s 、 v ′B =3.5 m/s B .v ′A =3.2 m/s 、v ′B =3.2 m/sC .v ′A =-2 m/s 、 v ′B =11 m/sD .v ′A =5 m/s 、 v ′B =0.5 m/s2. 静止在湖面上的船,有两个人分别向相反方向抛出质量为m 的相同小球,甲向左抛,乙向右抛,甲先抛,乙后抛,抛出后两球相对于岸的速率相同,下列说法中,正确的是( )(设水的阻力不计). DA .两球抛出后,船往左以一定速度运动,抛乙球时,乙球受到的冲量大B .两球抛出后,船往右以一定速度运动,抛甲球时,甲球受到的冲量大C .两球抛出后,船的速度为零,抛甲球和抛乙球过程中受到的冲量大小相等D .两球抛出后,船的速度为零,抛甲球时受到的冲量大解:设小船的质量为M ,小球的质量为m ,甲球抛出后,根据动量守恒定律有:mv=(M+m )v ′,v ′的方向向右.乙球抛出后,规定向右为正方向,根据动量守恒定律有:(M+m )v ′=mv+Mv ″,解得v ″为负值,方向向左.根据动量定理得,所受合力的冲量等于动量的变化,对于甲球,动量的变化量为mv ,对于乙球动量的变化量为mv-mv ′,知甲的动量变化量大于乙球的动量变化量,所以抛出时,人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大.故D 正确.3. 两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上.现在,其中一人向另一个人抛出一个篮球,另一人接球后再抛回.如此反复进行几次后,甲和乙最后的速率关系是( )A .若甲最先抛球,则一定是v 甲>v 乙B .若乙最后接球,则一定是v 甲>v 乙C .只有甲先抛球,乙最后接球,才有v 甲>v 乙D .无论怎样抛球和接球,都是v 甲>v 乙解析:因系统动量守恒,故最终甲、乙动量大小必相等.谁最后接球谁的质量中包含了球的质量,即质量大,根据动量守恒:m 1v 1=m 2v 2,因此最终谁接球谁的速度小.4. 如图 所示,水平光滑轨道的宽度和弹簧自然长度均为 d.m 2的左边有一固定挡板,m 1由图示位置静止释放.当m 1与m 2第一次相距最近时m 1速度为v 1,在以后的运动过程中( )BDA .m 1的最小速度是0B .m 1的最小速度是m 1-m 2m 1+m 2v 1C.m2的最大速度是v1 D.m2的最大速度是m1m1+m2v15. 如图2所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线、同一方向运动,速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度.(不计水的阻力)图2解析:设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为v min,抛出货物后船的速度为v1,甲船上的人接到货物后船的速度为v2,由动量守恒定律得12m×v0=11m×v1-m×v min① 10m×2v0-m×v min=11m×v2②为避免两船相撞应满足v1=v2③联立①②③式得v min=4v0.④6. 如图所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止,物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10 m/s2,求(1)物块在车面上滑行的时间t;(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0'不超过多少。
2020届一轮复习人教版功能关系能量守恒定律课时作业一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。
其中1~6为单选,7~10为多选)1.关于弹性势能,下列说法中正确的是()A.当弹簧变长时弹性势能一定增大B.当弹簧变短时弹性势能一定减小C.在拉伸长度相同时,k越大的弹簧的弹性势能越大D.弹簧在拉伸时弹性势能一定大于压缩时的弹性势能答案 C解析当弹簧处于压缩状态时,弹簧变长时弹力做正功,弹性势能减小。
弹簧变短时,弹力做负功,弹性势能增加,故A、B错误。
当拉伸长度相同时,k 越大的弹簧的弹性势能越大,故C正确。
当k相同时,伸长量与压缩量相同的弹簧,弹性势能也相同,故D错误。
2.如图所示,光滑细杆AB、AC在A点连接,AB竖直放置,AC水平放置,两个相同的中心有小孔的小球M、N,分别套在AB和AC上,并用一细绳相连,细绳恰好被拉直,现由静止释放M、N,在运动过程中,下列说法中正确的是()A.M球的机械能守恒B.M球的机械能增大C.M和N组成的系统机械能守恒D.绳的拉力对N做负功答案 C解析细杆光滑,故M、N组成的系统机械能守恒,N的机械能增加,绳的拉力对N做正功、对M做负功,M的机械能减少,故C正确,A、B、D错误。
3. [2017·福建福州模拟]如图所示,竖立在水平面上的轻弹簧,下端固定,将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接),用力向下压球,使弹簧被压缩,并用细线把小球和地面拴牢如图甲所示。
烧断细线后,发现球被弹起且脱离弹簧后还能继续向上运动如图乙所示。
那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中,(不计空气阻力)下列说法正确的是()A.弹簧、小球所构成的系统机械能守恒B.球刚脱离弹簧时动能最大C.球所受合力的最大值等于重力D.小球所受合外力为零时速度最小答案 A解析烧断细线后,小球受重力和弹力作用,故弹簧、小球所构成的系统机械能守恒,A正确;小球受到重力和向上的弹力两个力,弹簧的弹力先大于重力,小球加速上升,后弹力小于重力,小球减速上升,所以球的动能先增大后减小,当加速度等于零时,此时所受的合力为零,即小球受到的弹簧的弹力等于小球的重力时速度最大,动能最大,此时弹簧尚处于压缩状态,故B、D错误;小球脱离弹簧后还能继续向上运动,由简谐运动的对称性可知,小球所受合力的最大值(在最低点)大于重力,C错误。
第六章动量1、解动量、动量变化量的概念;知道动量守恒的条件;会利用动量守恒定律分析碰撞、反冲等相互作用问题。
2、本专题综合应用动力、动量和能量的观点来解决物体运动的多过程问题.本专题是高考的重点和热点,命题情景新,联系实际密切,综合性强,侧重在计算题中命题,是高考的压轴题.3、动量和动量的变化量这两个概念常穿插在动量守恒定律的应用中考查;动量守恒定律的应用是本部分的重点和难点,也是高考的热点;动量守恒定律结合能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题,以及动量守恒定律与圆周运动、核反应的结合已成为近几年高考命题的热点。
4、本专题在高考中主要以两种命题形式出现:一是综合应用动能定理、机械能守恒定律和动量守恒定律,结合动力方法解决多运动过程问题;二是运用动能定理和能量守恒定律解决电场、磁场内带电粒子运动或电磁感应问题.由于本专题综合性强,因此要在审题上狠下功夫,弄清运动情景,挖掘隐含条件,有针对性的选择相应的规律和方法.第27讲力的观点、能量观点和动量观点的综合应用1、本专题是力三大观点在力中的综合应用,高考对本专题将作为计算题压轴题的形式命题.2、好本专题,可以帮助同们熟练应用力三大观点分析和解决综合问题.3、用到的知识、规律和方法有:动力方法(牛顿运动定律、运动规律);动量观点(动量定理和动量守恒定律);能量观点(动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律).一、力的三个作用效果与五个规律分类对应规律公式表达力的瞬时作用效果牛顿第二定律F合=ma力对空间积累效果动能定理W合=ΔE kW合=12m v22-12m v12机械能守恒定律E1=E2mgh1+12m v12=mgh2+12m v22力对时间积累效果动量定理F合t=p′-pI 合=Δp动量守恒定律m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′二、常见的力模型及其结论模型名称模型描述模型特征模型结论“速度交换”模型 相同质量的两球发生弹性正碰m 1=m 2,动量、动能均守恒v 1′=0,v 2′=v 0(v 2=0,v 1=v 0)“完全非弹性碰撞”模型两球正碰后粘在一起运动动量守恒、能量损失最大v =m 1m 1+m 2v 0(v 2=0,v 1=v 0) “子弹打木块”模型子弹水平射入静止在光滑的水平面上的木块中并最终一起共同运动恒力作用、已知相对位移、动量守恒F f x相对=12m 1v 02-12(m 1+m 2)v 2 “人船”模型 人在不计阻力的船上行走已知相对位移、动量守恒、开始时系统静止x 船=mM +m L ,x 人=MM +mL考点一 动量与动力观点的综合应用 1.解动力问题的三个基本观点(1)力的观点:运用牛顿运动定律结合运动知识解题,可处理匀变速运动问题. (2)能量观点:用动能定理和能量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题. (3)动量观点:用动量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题.¥ 2.力规律的选用原则(1)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式,可用牛顿第二定律.(2)研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时,一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题.(3)若研究的对象为一物体系统,且它们之间有相互作用,一般用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决问题,但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件.(4)在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律,系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量,即转变为系统内能的量.(5)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时,需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转换.这种问题由于作用时间都极短,因此用动量守恒定律去解决.★典型案例★(多选)如图甲,长木板A静止在光滑水平面上,质量为m B=2 kg的另一物体B(可看作质点)以水平速度v0=2 m/s滑上长木板A的表面。
2020届一轮复习人教版验证动量守恒定律课时作业1.如图9所示,在验证动量守恒定律实验时,小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续匀速运动,在小车A后连着纸带,纸带穿过电磁打点计时器,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板右端下面垫放薄木片用以平衡摩擦力.图9(1)若获得纸带如图10所示,并测得各计数点间距(已标在图上).A为运动起始的第一点,则应选________段来计算A的碰前速度,应选________段来计算A和B碰后的共同速度(填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”).图10(2)已测得小车A的质量为m1=0.30kg,小车B的质量为m2=0.20kg,由以上测量结果可得碰前系统总动量为________kg·m/s,碰后系统总动量为______ kg·m/s.(结果保留四位有效数字)(3)实验结论:___________________________________________________________ ____.答案(1)BC DE(2)1.035 1.030(3)在实验误差允许范围内,碰前和碰后的总动量相等,碰撞过程中,系统的动量守恒解析(1)A与B碰后粘在一起继续运动,速度减小,相等时间内的间隔减小,可知通过BC段来计算A的碰前速度,通过DE段计算A和B碰后的共同速度.(2)A碰前的速度:v1=xBCt=0.345 00.1m/s=3.450 m/s碰后共同速度:v2=xDEt=0.206 00.1m/s=2.060 m/s.碰前总动量:p1=m1v1=0.3×3.450 kg·m/s=1.035 kg·m/s碰后的总动量:p2=(m1+m2)v2=0.5×2.060 kg·m/s=1.030 kg·m/s (3)在实验误差允许范围内,A、B碰撞前后总动量相等,碰撞过程中,系统动量守恒.3.某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.(1)本实验必须测量的物理量有________.A.斜槽轨道末端到水平地面的高度HB.小球a、b的质量m a、m bC.小球a、b的半径rD.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCF.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)根据实验要求,m a________(填“大于”“小于”或“等于”)m b.(3)放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?(不必做分析)____________________________________________________.(4)为测定未放小球b时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐,如图给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为________cm.(5)按照本实验方法,验证动量守恒定律的表达式是___________ __________________________________________________________.答案:(1)BE(2)大于(3)b球先落地,对实验结果无影响(4)45.97(45.95~45.99均正确)(5)m a OB=m a OA+m b OC解析:(1)必须测量的物理量有两小球的质量m a、m b,各落点A、B、C到O点的距离OA、OB、OC,B、E正确.(2)为使a球碰b球后不反弹,必须有m a>m b.(3)b球被碰飞出后,a球还要在水平段运动一小段,因此,b球先落地,但不影响实验结果.(4)画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心位置大约在45.97 cm.(5)若动量守恒,应有m a v a=m a v′a+m b v′b,v a是小球a单独下落离开轨道时的速度,v′a、v′b是两球碰后离开轨道时的速度,又v=xt,则有m a·OBt=m a·OAt+m b·OCt,即m a OB=m a OA+m b OC.4.气垫导轨(如图甲所示)工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,大大减小了滑块运动时的阻力.为了验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.图乙所示为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分,在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰撞前两滑块的动量大小分别为________、________,两滑块的总动量大小为________;碰撞后两滑块的总动量大小为________.重复上述实验,多做几次.若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.答案:0.2abs10.2abs30.2ab(s1-s3)0.4abs2解析:打点周期T=1b,打s1、s2、s3均用时5b.碰前其中一滑块的动量p1=m v1=m s1t=abs15=0.2abs1.碰前另一滑块的动量p2=m v2=m s3t=abs35=0.2abs3,故碰前总动量p=p1-p2=0.2ab(s1-s3),同理碰后总动量p′=2m s2t=0.4abs2. [能力提升]5.为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量),某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B,按下述步骤进行实验:步骤1:在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣,以便二者相撞以后能够立刻结为整体;步骤2:安装好实验装置如图甲,铝质轨道槽的左端是倾斜槽,右端是长直水平槽,倾斜槽和水平槽由一小段弧连接,轨道槽被固定在水平桌面上,在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机;步骤3:让滑块B静置于水平槽的某处,滑块A从斜槽某处由静止释放,同时开始频闪拍摄,直到A、B停止运动,得到一幅多次曝光的数码照片;步骤4:多次重复步骤3,得到多幅照片,挑出其中最理想的一幅,打印出来,将刻度尺紧靠照片放置,如图乙所示.(1)由图乙分析可知,滑块A与滑块B碰撞位置________.A.在P5、P6之间B.在P6处C.在P6、P7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒,需要直接测量或读取的物理量是________.①A、B两个滑块的质量m1和m2②滑块A释放时距桌面的高度③频闪照相的周期④照片尺寸和实际尺寸的比例⑤照片上测得的x45、x56和x67、x78⑥照片上测得的x34、x45、x56和x67、x78、x89⑦滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式____________________________.(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议:________________________________________________________.答案:(1)B(2)①⑥m1(x45+2x56-x34)=(m1+m2)(2x67+x78-x89)(3)将轨道的一端垫起少许,平衡摩擦力,使得滑块碰撞前后都做匀速运动(其他合理答案也可)解析:(1)由题图可得x 12=3.00 cm, x 23=2.80 cm ,x 34=2.60 cm ,x 45=2.40 cm ,x 56=2.20 cm ,x 67=1.60 cm ,x 78=1.40 cm ,x 89=1.20 cm.根据匀变速直线运动的特点可知A 、B 相撞的位置在P 6处.(2)为了探究A 、B 相撞前后动量是否守恒,就要得到碰撞前后的动量,所以要测量A 、B 两个滑块的质量m 1、m 2和碰撞前后的速度.设照相机拍摄时间间隔为T ,则P 4处的速度为v 4=x 34+x 452T,P 5处的速度为v 5=x 45+x 562T ,因为v 5=v 4+v 62,所以A 、B 碰撞前在P 6处的速度为v 6=x 45+2x 56-x 342T;同理可得碰撞后AB 在P 6处的速度为v ′6=2x 67+x 78-x 892T.若动量守恒则有m 1v 6=(m 1+m 2)v ′6,整理得m 1(x 45+2x 56-x 34)=(m 1+m 2)(2x 67+x 78-x 89).因此需要测量或读取的物理量是①⑥.(3)若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度.。
2020届一轮复习人教版 动量动量定理 课时作业1.(2018·全国卷Ⅱ)高空坠物极易对行人造成伤害。
若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的撞击时间约为2 ms ,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为( )A .10 NB .102 NC .103 ND .104N答案 C解析 设鸡蛋落地瞬间的速度为v ,每层楼的高度大约是3 m ,由动能定理可知:mgh =12mv 2,解得:v =2gh =2×10×3×25 m/s =1015 m/s 。
落地时受到自身的重力和地面的支持力,规定向上为正方向,由动量定理可知:(N -mg )t =0-(-mv ),解得:N ≈1×103 N ,根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N ,故C 正确。
2.(2017·全国卷Ⅲ)(多选)一质量为2 kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动。
F 随时间t 变化的图线如图所示,则( )A .t =1 s 时物块的速率为1 m/sB .t =2 s 时物块的动量大小为4 kg·m/sC .t =3 s 时物块的动量大小为5 kg·m/sD .t =4 s 时物块的速度为零答案 AB解析 前2 s 内物块做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a 1=F 1m =22m/s 2=1 m/s 2,t =1 s 时物块的速率v 1=a 1t 1=1 m/s ,A 正确;t =2 s 时物块的速率v 2=a 1t 2=2 m/s ,动量大小为p 2=mv 2=4 kg·m/s,B 正确;物块在2~4 s 内做匀减速直线运动,加速度的大小a 2=F 2m=0.5 m/s 2,t =3 s 时物块的速率v 3=v 2-a 2t 3=(2-0.5×1) m/s=1.5 m/s ,动量大小p 3=mv 3=3 kg·m/s,C 错误;t =4 s 时物块的速度v 4=v 2-a 2t 4=(2-0.5×2) m/s=1 m/s ,D 错误。
2020届一轮复习人教版 机械能守恒定律及其应用 课时作业一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。
其中1~6为单选,7~10为多选)1.质量为m 的物体,从静止开始以a =g 2的加速度竖直向下运动h 米,下列说法中不正确的是( )A .物体的动能增加了mgh 2B .物体的机械能减少了mgh 2 C .物体的势能减少了mgh 2D .物体的势能减少了mgh答案 C解析 因向下的加速度小于重力加速度,可判断物体一定受到阻力作用,由牛顿第二定律可求出合力F =ma =12mg ,可得阻力f =12mg ,合力做功W =12mgh ,动能增加12mgh ,A 正确;阻力做功W f =-12mgh ,机械能减少12mgh ,B 正确;重力做功W G =mgh ,则重力势能减少mgh ,D 正确,C 错误。
2.[2017·安徽合肥一模]一个质量为m 的小铁块沿半径为R 的固定半圆轨道上边缘由静止滑下,到半圆底部时,小铁块所受向心力为小铁块重力的1.5倍,则此过程中小铁块损失的机械能为( )A.18mgRB.14mgRC.12mgRD.34mgR 答案 B解析 已知小铁块滑到半圆底部时,小铁块所受向心力为小铁块重力的1.5倍,由牛顿第二定律得:1.5mg =m v 2R 。
对铁块的下滑过程运用动能定理得:mgR -W=12m v 2,联立解得:W =14mgR ,B 正确。
3. [2017·山东滨州市一模]两物块A 和B 用一轻弹簧连接,静止在水平桌面上,如图甲,现用一竖直向上的力F 拉动物块A ,使之向上做匀加速直线运动,如图乙,在物块A 开始运动到物块B 将要离开桌面的过程中(弹簧始终处于弹性限度内),下列说法正确的是( )A .力F 先减小后增大B .弹簧的弹性势能一直增大C .物块A 的动能和重力势能一直增大D .两物块A 、B 和轻弹簧组成的系统机械能先增大后减小答案 C解析 对A 物块由牛顿第二定律得:F -mg +kx =ma ,解得:F =m (g +a )-kx ,由于x 先减小后反向增大,故拉力一直增大,A 错误;在A 上升过程中,弹簧从压缩到伸长,所以弹簧的弹性势能先减小后增大,B 错误;在上升过程中,由于物块A 做匀加速运动,所以物块A 的速度增大,高度升高,则物块A 的动能和重力势能增大,C 正确;在上升过程中,除重力与弹力做功外,还有拉力做正功,所以两物块A 、B 和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大,D 错误。
2020届一轮复习人教版动量、冲量、动量定理课时作业1.(冲量)(2017·广东中山西区期中)质量为m的木箱放置在光滑的水平地面上,在与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下由静止开始运动,经过时间t速度变为v,则在这段时间内拉力F与重力的冲量大小分别为()A.Ft,0B.Ft cos θ,0C.mv,mgtD.Ft,mgtF的冲量就是F与时间t的乘积,即I F=Ft;重力的冲量就是重力与时间t的乘积,即I G=mgt。
2.(动量、动能的变化量)质量为0.2 kg的球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面,再以4 m/s的速度反向弹回。
取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化量Δp和合外力对小球做的功W,下列说法正确的是()A.Δp=2 kg·m/s W=-2 JB.Δp=-2 kg·m/s W=2 JC.Δp=0.4 kg·m/s W=-2 JD.Δp=-0.4 kg·m/s W=2 J,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量Δp=mv2-mv1=0.2×4 kg·m/s-0.2×(-6) kg·m/s=2 kg·m/s,方向竖直向上。
由动能定理,合外力做的功W=×0.2×42 J-×0.2×62 J=-2 J。
3.(冲量、动能变化量的比较)(2017·北京顺义区统考)如图所示,两个质量相等的小球从同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下,下滑到达斜面底端的过程中()A.两小球所受重力做功相同B.两小球所受合外力的冲量相同C.两小球到达斜面底端所用时间相同D.两小球到达斜面底端时动能不同,设斜面倾角为θ,高为h,则有加速度a=g sin θ,位移x=,根据匀变速直线运动有x=at2=gt2sin θ,运动时间t=,两个斜面高度相同而倾角不同,所以运动时间不同,选项C错误。
2020届一轮复习人教版动量守恒定律及应用课时作业一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~8题有多项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2017·宁夏沙坡头区月考)质量为1 kg的物体做直线运动,其速度—时间图象如图所示,则物体在前10 s内和后10 s内所受外力的冲量分别是()A.10 N·s,10 N·sB.10 N·s,-10 N·sC.0,10 N·sD.0,-10 N·s,在前10 s内初、末状态的动量相等,p1=p2=5 kg·m/s,由动量定理知I1=0;在后10 s内p2=-5 kg·m/s,I2=p3-p2=-10 N·s,故选D。
2.一个质量是5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化量是()A.10 kg·m/sB.-10 kg·m/sC.40 kg·m/sD.-40 kg·m/s,则小球与地面相碰前的动量为p1=mv1=5×5 kg·m/s=25 kg·m/s;碰后的动量为p2=mv2=5×(-3) kg·m/s=-15 kg·m/s;则小球的动量变化为Δp=p2-p1=(-15 kg·m/s)-25 kg·m/s=-40 kg·m/s,故D 正确。
3.(2017·河北涞水县期中)如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。
两球质量关系为m B=2m A,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6 kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s,则()A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10C.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶106 kg·m/s可知,运动方向都向右,且能够相碰,说明左方是质量小速度大的小球,故左方是A球。
2020届一轮复习人教版动量守恒定律力学三大观点课时作业一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。
其中1~7为单选,8~10为多选)1.[2017·湖北黄石市黄石一中模拟]有关物体的动量,下列说法正确的是()A.同一物体的动量改变,一定是速度大小改变B.同一物体的动量改变,一定是速度方向改变C.同一物体的运动速度改变,其动量一定改变D.同一物体的运动速度改变,其动量可能不变答案 C解析动量为一矢量,由p=m v知,同一物体动量改变,可能是速度大小变化、也可能是速度方向变化,所以A、B错误;同一物体速度改变,动量一定变化,故C正确,D错误。
2.[2017·山西太原五中月考]下面关于物体动量和冲量的说法错误的是()A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变C.物体动量增量的方向,就是它所受冲量的方向D.物体所受合外力越大,它的动量变化就越快答案 A解析Ft越大,Δp越大,但动量不一定大,它还与初态的动量有关,故A错误,B正确;冲量不仅与Δp大小相等,而且方向相同,所以C正确;物体所受合外力越大,速度变化越快,即动量变化越快,D正确。
3.把一个乒乓球竖直向上抛出,若空气阻力大小不变,则乒乓球上升到最高点和从最高点返回到抛出点的过程相比较()A .重力在上升过程的冲量大B .合外力在上升过程的冲量大C .重力冲量在两过程中的方向相反D .空气阻力冲量在两过程中的方向相同答案 B解析 乒乓球上升过程mg +f =ma 1,下降过程mg -f =ma 2,故a 1>a 2。
由于上升和下降通过的位移相同,由公式x =12at 2知上升用的时间小于下降用的时间,上升时重力的冲量小,A 错误;而重力的冲量,不管是上升还是下降,方向都向下,故C 错误;而空气阻力冲量的方向:上升时向下,下降时向上,故方向相反,D 错误;再由公式v =2ax 可知,上升的初速度大于下降的末速度,由动量定理知,合外力的冲量等于动量的变化量,因上升时动量的变化量大于下降时动量的变化量,故合外力在上升过程冲量大,故B 正确。
4.[2017·山东临沂调研]人从高处跳到较硬的水平地面时,为了安全,一般都是让脚尖先触地且着地时要弯曲双腿,这是为了( )A .减小地面对人的冲量B .减小人的动量的变化C .增加人对地面的冲击时间D .增大人对地面的压强答案 C解析 脚尖先触地且着地时弯曲双腿,可以增加人对地面的冲击时间,根据动量定理F =Δp Δt可知,地面对人的作用力减小,从而达到安全的目的,故C 正确,A 、B 、D 错误。
5. [2018·江西上饶一中月考]物体A 和B 用轻绳相连在轻质弹簧下静止不动,如图甲所示。
A 的质量为m ,B 的质量为M 。
当连接A 、B的绳突然断开后,物体A上升经某一位置时的速度为v,这时物体B下落速度大小为u,如图乙所示。
这段时间里,弹簧的弹力对物体的冲量为()A.m v B.m v-MuC.m v+Mu D.m v+mu答案 D解析弹簧的弹力是变力,时间是未知量,显然,不能直接从冲量的概念I=Ft入手计算,只能用动量定理求解,对物体A:I弹-mgt=m v。
对物体B:Mgt=Mu。
消去t解得I弹=m v+mu,D正确,A、B、C错误。
6.一质量为2 kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的at图象如图所示,t=0时其速度大小为2 m/s,滑动摩擦力大小恒为2 N,则()A.t=6 s时,物体的速度为18 m/sB.在0~6 s内,合力对物体做的功为400 JC .在0~6 s 内,拉力对物体的冲量为36 N·sD .t =6 s 时,拉力F 的功率为200 W答案 D解析 类比速度图象中位移的表示方法可知,在加速度—时间图象中图线与坐标轴所围面积表示速度变化量,在0~6 s 内Δv =18 m/s ,又v 0=2 m/s ,则t =6 s 时的速度v =20 m/s ,A 错误;由动能定理可知,0~6 s 内,合力做的功为W =12m v 2-12m v 20=396 J ,B 错误;由动量定理可知,I F -F f ·t =m v -m v 0,代入已知条件解得I F =48 N·s ,C 错误;由牛顿第二定律可知,6 s 末F -F f =ma ,解得F =10 N ,所以拉力的功率P =F v =200 W ,D 正确。
7.质量为m 的运动员从床垫正上方h 1高处自由下落,落垫后反弹的高度为h 2,设运动员每次与床垫接触的时间为t ,则在运动员与床垫接触的时间内运动员对床垫的平均作用力为(空气阻力不计,重力加速度为g )( )A .mg +m 2gh 1tB .mg +m 2gh 2tC.m 2gh 2+m 2gh 1tD .mg +m 2gh 2+m 2gh 1t答案 D解析 设在时间t 内,床垫对运动员的平均作用力大小为F ,运动员刚接触床垫时的速率为v 1,则离开床垫时的速率为v 2。
如图所示,规定竖直向上为正方向,根据动量定理有:F 合t =Δp ,F 合=F -mgΔp =m v 2-m (-v 1)=m v 2+m v 1由机械能守恒定律有12m v 21=mgh 1,v 1=2gh 1 12m v 22=mgh 2,v 2=2gh 2 由此可得F =mg +m v 2+m v 1t =mg +m 2gh 2+m 2gh 1t,由牛顿第三定律可得,运动员对床垫的作用力大小F ′=F =mg +m 2gh 2+m 2gh 1t,方向为竖直向下,D 正确,A 、B 、C 错误。
8. 恒力F 作用在质量为m 的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t ,下列说法正确的是( )A .拉力F 对物体的冲量大小为零B .拉力F 对物体的冲量大小为FtC .拉力F 对物体的冲量大小是Ft cos θD.合力对物体的冲量大小为零答案BD解析物体静止时,合外力为零,合外力的冲量为零,D正确;拉力是恒力,其冲量为力与时间的乘积,B正确,A、C错误。
二、实验题(10分)9.气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出,在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫,使滑块悬浮在导轨上。
由于气垫的摩擦力极小,滑块在导轨上的运动可近似为没有摩擦的运动。
用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置,以及带有挡光条的滑块C、D来验证动量守恒定律。
已知挡光条的持续挡光宽度为l,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:a.调节气垫导轨底座螺母,观察导轨上的气泡仪,使导轨成水平状态;b.在滑块C、D间放入一个轻质弹簧,用一条橡皮筋捆绑住三者成一水平整体,静置于导轨中部;c.将光电门尽量靠近滑块C、D两端;d.烧断捆绑的橡皮筋,使滑块C、D在弹簧作用下分离,分别通过光电门A、B;e.由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时挡光条持续挡光的时间t C,以及滑块D第一次通过光电门B时挡光条持续挡光的时间t D。
(1)实验中还应测量的物理量是;(2)根据上述测量的实验数据及已知量,验证动量守恒定律的表达式是;实验中算得的C、D两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的主要原因是; (3)利用上述实验数据(填“能”或“不能”)测出被压缩弹簧的弹性势能的大小。
如能,请写出计算表达式,若不能,说明理由:。
滑块C、D的质量m C、m D(2)滑块与气垫导轨间仍存在摩擦,气垫导轨未完全水平(3)能,E p=m C2+m D2要验证弹簧弹开的两滑块动量守恒,需要知道两滑块的质量和速度,而速度可以通过光电计时器测量的时间和位移计算,所以实验中还应测量的物理量是滑块C、D的质量m C、m D。
(2)设遮光条的宽度为l,则v C=,v D=,验证动量守恒定律的表达式是m C v C=m D v D,即。
产生误差的主要原因是滑块与气垫导轨间仍存在摩擦,气垫导轨未完全水平,测量m C、m D及t C、t D时有误差。
(3)烧断捆绑的橡皮筋后只有弹簧弹力做功,系统机械能守恒,所以弹簧的弹性势能等于两滑块离开弹簧时的动能,即E p=m C m D m C2+m D2。
三、计算题(本题共3小题,共42分)10.(10分)(2018·山东省山师附中三模)如图,两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上,质量均为m=0.1 kg。
P2的右端固定一轻质弹簧,物体P置于P1的最右端,质量为M=0.2 kg且可看作质点。
P1与P以共同速度v0=4 m/s向右运动,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P1与P2黏连在一起,P压缩弹簧后被弹回(弹簧始终在弹性限度内)。
平板P1的长度L=1 m,P与P1之间的动摩擦因数为μ=0.2,P2上表面光滑。
求:(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1;(2)此过程中弹簧的最大弹性势能E p。
(3)通过计算判断最终P能否从P1上滑下,并求出P的最终速度v2。
(2)0.2 J(3)3 m/sP1、P2碰撞过程,由动量守恒定律mv0=2mv1解得v1==2 m/s,方向水平向右;(2)对P1、P2、P系统,由动量守恒定律2mv1+Mv0=(2m+M)v2'解得v2'=v0=3 m/s,方向水平向右,此过程中弹簧的最大弹性势能E p=·2m(2m+M)v2'2=0.2 J;(3)对P1、P2、P系统,由动量守恒定律2mv1+Mv0=2mv3-Mv2由能量守恒定律得·2m·2m+μMgL解得P的最终速度v2=3 m/s>0,即P能从P1上滑下,P的最终速度v2=3 m/s。