2019-2020年高中物理第十六章动量守恒定律章末检测新人教版
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一、多选题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,井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( )A .B .C .D .2. 水平推力F 1和F 2分别作用于水平面上原来静止的、等质量的a 、b 两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间停下,两物体的v -t 图象如图所示,已知图中线段AB ∥CD ,则( )【优选整合】人教版高中选修3-5-《第十六章 动量守恒定律》章末总结(测)冲量量B .F 1的冲量等于F 2的A .F 1的冲量小于F 2的冲C.两物体受到的摩擦力大小不相等D.a物体受到的摩擦力冲量小于b物体受到的摩擦力冲量3. 如图所示,在光滑的水平面上静止着一带有光滑圆弧曲面的小车,其质量为M.现有一质量为m可视为质点的小球(可视为质点),以某一初速度从圆弧曲面的最低点冲上小车,且恰好能到达曲面的最高点,在此过程中,小球增加的重力势能为5.0J,若M>m,则小车增加的动能可能为()A.4.0 J B.3.0 J C.2.0 J D.1.0 J二、单选题4. 如图所示,质量为m的物块B静止于光滑水平面上,B与弹簧的一端连接,弹簧另—端固定在竖直墙壁,弹簧处于原长.现有一质量也为m的A 物块以水平速度向右运动与B碰撞且粘在一起,则从A开始运动至弹簧被压缩到最短的过程中,下列说法正确的是A.A、B组成的系统,在整个运动过程中动量守恒B.组成的系统,在整个运动过程中机械能守恒C.弹簧的圾大弹性势能为D .从开始到将弹簧压缩至最短的过程中,弹簧对应的冲量大小为.5. 一个气球悬浮在空中,当气球下面吊梯上站着的人沿着梯子加速上爬时,下列说法正确的是( )A.气球匀速下降B.气球匀速上升C.气球加速上升D.气球加速下降6. 人和气球离地面高为h,恰好悬浮在空中,气球质量为M,人的质量为m,人要从气球下栓着的轻质软绳上安全到达地面(人看成质点),软绳的长度至少为()A.(m+M)H /M B.M H / (m+M)C.m H / (m+M)D.(m+M)H /m三、解答题7. 下列对几种物理现象的解释中,正确的是( )A .砸钉子时不用橡皮锤,只是因为橡皮锤太轻B .跳高时在沙坑里填沙,是为了减小冲量C .在推车时推不动是因为推力的冲量为零D .动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用,两个物体将同时停下来8. 如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m 甲=2kg 、m 乙=3kg 的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离),甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P 之间的动摩擦因数μ=0.5.一根通过细线拴着且被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1kg 的滑块P (可视为质点)与弹簧的右端接触但不相连,此时弹簧的弹性势能E p =15J ,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止状态,现剪断细线,求:(1)滑块P 滑离甲车时的瞬时速度大小;(2)滑块P 滑上乙车后最终未滑离乙车,滑块P 在乙车上滑行的距离.(取g=10m/s 2)9. 如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车B ,其质量为M =4Kg ,右端用细绳T 系在墙上,小车的四分之一圆弧轨道半径为R =1.7m ,在最低点P 处与长为L =2m 的水平轨道相切,可视为质点的质量为m=2Kg 物块A 放在小车B 的最右端,A 与B 的动摩擦因数为μ=0.4,整个轨道处于同一竖直平面内。
第十六章动量守恒定律测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(此题共10小题,每题4分,共40分。
此中第1~6题为单项选择题;第7~10题为多项选择题,所有选对得4分,选不全得2分,有选错或不答的得0分)1.对于冲量、动量、动量变化量的以下说法正确的选项是( )解析由动量定理可知,冲量的方向必然和动量变化量的方向同样,冲量的大小必然和动量变化量的大小同样。
答案B2.做平抛运动的物体,在相等的时间内,物体动量的变化量( )解析做平抛运动的物体,只受重力作用,重力是恒力,其在相等时间内的冲量向来相等,依据动量定理,在相等的时间内,物体动量的变化量向来同样。
答案A3.以以下图,一个木箱本来静止在圆滑水平面上,木箱内粗拙的底板上放着一个小木块。
木箱和小木块都拥有必然的质量。
现使木箱获取一个向右的初速度v0,则( )B.小木块最后将相对木箱静止,二者一同向右运动C.小木块在木箱内壁将向来往归来往碰撞,而木箱向来向右运动D.假如小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一同向左运动解析依据动量守恒定律,木块最后将与木箱之间无相对运动,且二者总动量等于最先木箱的动量,因此二者最后一同向右运动。
选项B正确。
答案B4.在圆滑水平面上有三个完满同样的小球,它们成一条直线,2、3小球静止,并靠在一同,1球以速度v0射向它们,以以下图。
设碰撞中不损失时械能,则碰后三个小球的速度可能是( )A.v1=v2=v3=v0B.v1=0,v2=v3=v0C.v1=0,v2=v3=v0D.v1=v2=0,v3=v0解析三个小球在碰撞过程中动量和机械能守恒,设各球质量均为m,则碰撞前系统总动量为mv0,总动能为。
假如选项A正确,则碰后总动量为mv0,违犯了动量守恒定律,故不可以能。
假定选项B正确,则碰后总动量为mv0也违犯了动量守恒定律,故也不可以能。
假如选项C正确,则碰后总动量为mv0,但总动能为,违犯了机械能守恒定律,故也不可以能。
——教学资料参考参考范本——高中物理第十六章动量守恒定律章末检测新人教版选修3_5______年______月______日____________________部门章末检测时间:90分钟分值:100分第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题,每小题4分,共48分.其中1~8题为单选题,9~12题为多选题)1.下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是( )A.只有甲、乙正确 B.只有丙、丁正确C.只有甲、丙正确 D.只有乙、丁正确【解析】甲中子弹和木块组成的系统所受外力为零,故动量守恒;乙中剪断细线时,墙对系统有作用力,故动量不守恒;丙中系统所受外力为零,故系统动量守恒;丁中斜面固定,系统所受外力不为零,动量不守恒,故只有选项C正确。
【答案】C2.如图所示,两带电的金属球在绝缘的光滑水平桌面上,沿同一直线相向运动,A带电-q,B带电+2q,下列说法正确的是( ) A.相碰前两球运动中动量不守恒B.相碰前两球的总动量随距离减小而增大C.两球相碰分离后的总动量不等于相碰前的总动量,因为碰前作用力为引力,碰后为斥力D.两球相碰分离后的总动量等于碰前的总动量,因为两球组成的系统合外力为零【解析】两球组成的系统,碰撞前后相互作用力,无论是引力还是斥力,合外力总为零,动量守恒,故D选项对,A、B、C选项错.【答案】D3.两个物体质量分别为m1和m2,它们与水平面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,开始时弹簧被两个物体压缩后用细线拉紧,如图所示,当烧断细线时,被压缩的弹簧弹开的两物体可以脱离弹簧,则( ) A.由于有摩擦力,所以系统动量一定不守恒B.当=时,弹开过程中系统动量守恒C.m1和m2在刚脱离弹簧时的速度最大D.在刚烧断细线的瞬间,m1和m2的加速度一定最大【解析】根据动量守恒条件,虽然地面有摩擦,但两物体受摩擦力的方向相反,所以当两力大小相等时,系统所受合外力为零,即μ1m1g=μ2m2g,由此可得当μ1m1=μ2m2系统动量守恒.根据胡克定律及摩擦力公式m1和m2在脱离弹簧之前已开始做减速运动,所以C 不正确;因物体的加速度是先减小后增大,无法确定在刚烧断细线的瞬间与物体脱离弹簧后加速度大小关系,D错误.【答案】B4.下列对几种物理现象的解释中,正确的是( )A.砸钉子时不用橡皮锤,只是因为橡皮锤太轻B.跳高时在沙坑里填沙,是为了减小冲量C.在推车时推不动是因为推力的冲量为零D.动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用,两个物体将同时停下来【解析】砸钉子时不用橡皮锤,一是因为橡皮锤太轻,动量改变量小,二是因为缓冲时间长,从而导致作用力小,故A错误;跳高时在沙坑里填沙,是为了增大力的作用时间,从而减小作用力,故B错误;推车时推不动,是由于合力的冲量为零,但推力的冲量不为零,故C错误;由动量定理知,动量相同的两个物体受到相同的制动力,将同时停下来,故D正确.【答案】D5.在物体运动过程中,下列说法不正确的是( )A.动量不变的运动,一定是匀速运动B.动量大小不变的运动,可能是变速运动C.如果在任何相等时间内物体所受的冲量相等(不为零),那么该物体一定做匀变速运动D.若某一个力对物体做功为零,则这个力对该物体的冲量也一定为零【解析】A中动量不变,即速度不变,所以运动物体一定做匀速直线运动;B中动量大小不变,即速度大小不变,所以可能是匀速圆周运动;C中由F=,可知合外力不变,所以为匀变速运动;D中做功和冲量是两个概念,只要力在物体上有作用时间,冲量就不为零,与是否做功无关.故不正确的选项应是D.【答案】D6.质量为M的砂车,沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动,此时从砂车上方落入一个质量为m的大铁球,如图所示,则铁球落入砂车后,砂车将( )A.立即停止运动B.仍匀速运动,速度仍为v0C.仍匀速运动,速度小于v0D.做变速运动,速度不能确定【解析】砂车及铁球组成的系统,水平方向不受外力,水平方向动量守恒,所以有Mv0=(M+m)v,,得v=v0<v0,故选C.【答案】C7.如图所示,一小物块在粗糙斜面上的O点从静止开始下滑,在小物块经过的路径上有A、B两点,且A、B间的距离恒定不变.当O、A两点距离增大时,对小物块从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是( )A.摩擦力对小物块的冲量变大B.摩擦力对小物块的冲量变小C.小物块动能的改变量变大D.小物块动能的改变量变小【解析】依题意,OA距离越大即为小物块从越高的位置开始释放,经过AB段的时间越短,故摩擦力对小物块的冲量变小,A项错B项对;在AB段小物块受到的合外力不因OA距离变化而变化,AB段的位移恒定,故合外力对小物块做功不变,即小物块动能的改变量不变,C、D项均错.【答案】B8.如图所示,在光滑水平面上有一质量为M的木块,木块与轻弹簧水平相连,弹簧的另一端连在竖直墙上,木块处于静止状态.一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块,并嵌在其中,木块压缩弹簧后在水平面做往复运动.木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中,木块受到的合外力的冲量大小为( )A. B.2Mv0C. D.2mv0【解析】子弹射入木块的时间极短,根据动量守恒定律mv0=(M +m)v,解得v=,第一次回到原来位置的速度等于子弹击中木块后瞬间的速度.根据动量定理,合外力的冲量I=Mv=,故A正确.【答案】A9.如图所示的四个图象描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的图线和动量变化率随时间变化的图线.若不计空气阻力,取竖直向上为正方向,那么正确的是( )【解析】题中规定向上为正方向,所以竖直上抛过程中重力冲量I=-mgt,由动量定理有Δp=-mgt,C正确;又=-mg,则D正确.【答案】CD10.如图所示,一根足够长的水平滑杆SS′上套有一质量为m的光滑金属圆环,在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的绝缘轨道PP′,PP′穿过金属环的圆心.现使质量为M的条形磁铁以水平速度v0沿绝缘轨道向右运动,则( )A.磁铁穿过金属环后,两者将先后停下来B.磁铁将不会穿越滑环运动C.磁铁与圆环的最终速度为Mv0M+mD.整个过程最多能产生热量v20【解析】磁铁向右运动时,金属环中产生感应电流,由楞次定律可知磁铁与金属环间存在阻碍相对运动的作用力,且整个过程中动量守恒,最终二者相对静止.Mv0=(M+m)v,v=;ΔE损=Mv-(M+m)v2=;C、D项正确,A、B项错误.【答案】CD11.质量为m的物体以速度v0从地面竖直上抛(不计空气阻力)到落回地面,在此过程中( )A.上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为mv0,但方向相反B.整个过程中重力的冲量为2mv0C.整个过程中重力的冲量为0D.上升过程冲量大小为mv0,方向向下【解析】物体上升、下降动量变化量相同,大小均为mv0,都向下.A错、B对,C错、D对.【答案】BD12.如图所示,轻质弹簧的一端固定在墙上,另一端与质量为m 的物体A相连,A放在光滑水平面上,有一质量与A相同的物体B,从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下,与A相碰后一起将弹簧压缩,弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升.下列说法正确的是( )A.弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghB.弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mgh2C.B能达到的最大高度为h2D.B能达到的最大高度为h4【解析】根据机械能守恒定律可得B刚到达水平地面的速度v0=,根据动量守恒定律可得A与B碰撞后的速度为v=,所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为Epm=×2mv2=mgh,即B正确;当弹簧再次恢复原长时,A与B将分开,B以v的速度沿斜面上滑,根据机械能守恒定律可得mgh′=mv2,B能达到的最大高度为,即D正确.【答案】BD第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题,共15分,请将答案写在题中的横线上)13.(6分)在“探究碰撞中的不变量”实验中,装置如图所示,两个小球的质量分别为mA和mB.(1)现有下列器材,为完成本实验,哪些是必需的?请将这些器材前面的字母填在横线上________.A.秒表 B.刻度尺C.天平 D.圆规(2)如果碰撞中动量守恒,根据图中各点间的距离,则下列式子可能成立的有________.A.=B.=OMMPC.=D.=OMMN【解析】(1)由实验原理可知,需要测小球质量,测OM、OP、ON 距离,为准确确定落点,用圆规把多次实验的落点用尽可能小的圆圈起,把圆心作为落点,所以需要天平、刻度尺、圆规.(2)根据动量守恒定律有:mAOP=mAOM+mBON,即mA(OP-OM)=mBON,A正确.【答案】(1)BCD (2)A14.(9分)某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩的弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时动量守恒.(1)该同学还必须有的器材是________________________.(2)需要直接测量的数据是________________________________________.(3)用所得数据验证动量守恒的关系式为________________________.【解析】两物体弹开后各自做平抛运动,根据平抛知识可知两物体平抛的时间相等.所需验证的表达式为m1v1=m2v2,两侧都乘以时间t,有m1v1t=m2v2t,即m1s1=m2s2.【答案】(1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2 (3)m1s1=m2s2三、计算题(本题有3小题,共37分,解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)15.(12分)如图所示,光滑水平面上有两辆车,甲车上面有发射装置,甲车连同发射装置质量M1=1 kg,车上另有一个质量为m=0.2 kg的小球,甲车静止在水平面上,乙车以v0=8 m/s的速度向甲车运动,乙车上有接收装置,总质量M2=2 kg,问:甲车至少以多大的水平速度将小球发射到乙车上,两车才不会相撞?(球最终停在乙车上)【解析】要使两车恰好不相撞,则两车速度相等.以M1、M2、m组成的系统为研究对象,水平方向动量守恒:0+M2v0=(M1+m+M2)v共v共=5 m/s以小球与乙车组成的系统,水平方向动量守恒:M2v0-mv=(m+M2)v共v=25 m/s【答案】25 m/s16.(12分)如图甲所示,物块A、B的质量分别是m1=4.0 kg和m2=6.0 kg,用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上,物块B左侧与竖直墙相接触.另有一个物块C从t=0时刻起以一定的速度向左运动,在t=0.5 s时刻与物块A相碰,碰后立即与A粘在一起不再分开,物块C的v-t图象如图乙所示.试求:(1)物块C的质量m3;(2)在5.0 s到15 s的时间内物块A的动量变化的大小和方向.【解析】(1)根据图象可知,物块C与物块A相碰前的速度为v1=6 m/s相碰后的速度为:v2=2 m/s根据动量守恒定律得:m3v1=(m1+m3)v2解得:m3=2.0 kg.(2)规定向左的方向为正方向,在第5.0 s和第15 s末物块A的速度分别为:v2=2 m/s,v3=-2 m/s所以物块A的动量变化为:Δp=m1(v3-v2)=-16 kg·m/s即在5.0 s到15 s的时间内物块A动量变化的大小为:16 kg·m/s,方向向右.【答案】(1)2.0 kg (2)16 kg·m/s方向向右17. (13分)两个质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上.A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示.一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度.【解析】设物块到达劈A的底端时,物块和A的速度大小分别为v和V,由机械能守恒和动量守恒得mgh=mv2+M1V2①M1V=mv②设物块在劈B上达到的最大高度为h′,此时物块和B的共同速度大小为V′,由机械能守恒和动量守恒得mgh′+(M2+m)V′2=mv2③mv=(M2+m)V′④联立①②③④式得h′=M1M2h【答案】M1M2h。
【最新】度高二物理(人教版)选修3-5第十六章动量守恒定律单元检测学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.在一根足够长的水平杆上穿着4个质量相同的珠子,珠子可以在水平杆上无摩擦地.初始时若各个珠子可以有任意的速度大小和方向,则它们之间最多可以碰撞(运动)次.A.3 B.5 C.6 D.82.使用无人机植树时,为保证树种的成活率,将种子连同营养物质包进一个很小的荚里.播种时,在离地面10 m高处、以15 m/s的速度水平匀速飞行的无人机中,播种器利用空气压力把荚以5 m/s的速度(相对播种器)竖直向下射出,荚进入地面下10 cm 深处完成一次播种.已知荚的总质量为20 g,不考虑荚所受大气阻力及进入土壤后重力的作用,取g=10 m/s2,则()A.射出荚的过程中,播种器对荚做的功为2.5 JB sC.土壤对荚冲量的大小为kg·m/sD.荚在土壤内受到平均阻力的大小为N3.在撑杆跳高场地落地点都铺有厚厚的垫子,这样做的目的是减少运动员受伤,理由是()A.减小冲量,起到安全作用B.减小动量变化量,起到安全作用C.垫子的反弹作用使人安全D.延长接触时间,从而减小冲力,起到安全作用4.蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动,一质量为50kg的运动员从1.8m高出自由下落到蹦床上,若从运动员接触蹦床到运动员陷至最低点经历了0.2s,则这段时间内蹦床对运动员的冲量大小为(取g=10m/s2,不计空气阻力)()A.400N•s B.300N•s C.200N•s D.100N•s5.如图所示,在光滑的水平面上放有一物体M,物体上有一光滑的半圆弧轨道,轨道半径为R,最低点为C,两端A、B等高,现让小滑块m从A点静止下滑,在此后的过程中,则()A .M 和m 组成的系统机械能守恒,动量守恒B .M 和m 组成的系统机械能守恒,动量不守恒C .m 从A 到C 的过程中M 向左运动,m 从C 到B 的过程中M 向右运动D .m 从A 到B 的过程中,M 运动的位移为mR M m+ 6.甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是P 甲=5kg·m/s ,P 乙=7kg·m/s ,甲追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为P 乙'=10kg·m/s ,则两球质量m 甲与m 乙的关系可能是( )A .m 甲=m 乙B .m 乙=2m 甲C .m 乙=4m 甲D .m 乙=6m 甲7.如图所示,在光滑的水平面上有两物体A 、B ,它们的质量均为m .在物体B 上固定一个轻弹簧处于静止状态.物体A 以速度v 0沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B 发生作用.下列说法正确的是A .当弹簧获得的弹性势能最大时,物体A 的速度为零B .当弹簧获得的弹性势能最大时,物体B 的速度为零C .在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体B 所做的功为2012mv D .在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A 和物体B 的冲量大小相等,方向相反8.向空中发射一物体,不计空气阻力,当此物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a 、b 两块,若质量大的a 块速度仍沿原方向则( )A .b 的速度一定和原来反向.B .从炸裂到落地的过程中,a 、b 两块经历的时间一定相同.C .在炸裂过程中,a 、b 受到爆炸力的冲量一定相同D .在爆炸过程中,由动量守恒定律可知,a 、b 的动量大小相等.9.如图所示,两滑块A 、B 在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A 的质量为m ,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()A.A和B都向左运动B.A和B都向右运动C.A静止,B向右运动D.A向左运动,B向右运动二、填空题10.甲、乙两个溜冰者质量分别为48kg和50kg,甲手里拿着质量为2kg的球,两人均以2m/s的速率,在光滑的冰面上沿同一直线相向滑行,甲将球传给乙,乙再将球传给甲,这样抛接几次后,球又回到甲的手里,乙的速度为零,则甲的速度的大小为.(填选项前的编号)A.0 B.2m/s C.4m/s D.无法确定三、多选题11.在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧(不连接),如图所示,用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态,将两小车及弹簧看作一个系统,下列说法中正确的是()A.两手同时放开后,系统总动量始终为零B.先放开左手,再放开右手后,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,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零12.如图所示,小车A静止与光滑水平面上,A上有一圆弧PQ,圆弧位于同一竖直平面内,小球B由静止起沿圆弧下滑,这一过程中()A.若圆弧光滑,则系统的动量守恒,机械能守恒B.若圆弧光滑,则系统的动量不守恒,机械能守恒C.若圆弧不光滑,则系统水平方向的动量守恒,但机械能不守恒D.若圆弧不光滑,则系统水平方向的动量不守恒,机械能不守恒13.甲、乙两球在光滑水平轨道上沿同一方向运动,已知它们的动量分别是P甲=5kg•m/s,P乙=7kg•m/s,甲追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为P′乙=10kg•m/s,则两球质量m 甲与m乙的关系可能是()A.m乙=32m甲B.m乙=3m甲C.m乙=4m甲D.m乙=5m甲14.如图所示,小球位于光滑的曲面体顶端,曲面体位于光滑的水平地面上,从地面上看,在小球沿曲面下滑的过程中,则下列说法正确的是()A.小球与曲面体组成的系统动量守恒,机械能守恒B.曲面体对小球的作用力垂直于接触面且对小球做负功C.球和曲面体对地的水平位移与二者的质量成反比D.球沿曲面体下滑过程中,球和曲面体所受合外力的冲量始终等大反向15.如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,一质量为2m的光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切,一质量为m的小物块从槽上高h处开始下滑,重力加速度为g,下列说法正确的是A.物体第一次滑到槽底端时,槽的动能为3mghB.物体第一次滑到槽底端时,槽的动能为6mghC.在压缩弹簧的过程中,物块和弹簧组成的系统动量守恒D.物块第一次被弹簧反弹后能追上槽,但不能回到槽上高h处四、实验题16.某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验.气垫导轨装置如图(a)所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.(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把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端,滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;把滑块2放在气垫导轨的中间;⑤先接通打点计时器的电源,再放开滑块1,让滑块1带动纸带一起运动;在中间与滑块2相撞并粘在一起运动;⑥取下纸带,重复步骤④⑤,选出理想的纸带如图(b)所示;⑦测得滑块1的质量310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量205g.(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________ kg·m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为________ kg·m/s(保留三位有效数字).(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是______________________________五、解答题17.质量为M=2kg的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为m A=2kg 的物体A(可视为质点),如图所示,一颗质量为m B=20g的子弹以600m/s的水平速度射穿A后,速度变为100m/s,最后物体A仍静止在车上,若物体A与小车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求(1)平板车最后的速度是多大?(2)小车长度至少是多少.18.如图所示,在光滑的水平面上静止放一质量为2m的木板B,木板表面光滑,右端固定一轻质弹簧.质量为m的木块A以速度v0从板的左端水平向右滑上木板B,求:(1)弹簧的最大弹性势能;(2)弹被簧压缩直至最短的过程中,弹簧给木板A的冲量;(3)当木块A和B板分离时,木块A和B板的速度.19.如图所示,将质量为m1的铅球以大小为v0、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中,砂车与水平地面间的摩擦可以忽略.求:(1)球和砂车的共同速度;(2)球和砂车获得共同速度后,砂车底部出现一小孔,砂子从小孔中流出,当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度.参考答案1.C【详解】如果珠子之间的碰撞是完全非弹性碰撞,每碰撞一次,运动的个体就减小一个,所以最多碰4次;如果是完全弹性碰撞,则每碰撞一次,珠子将交换速度,初始状态时如图所示,它们的速率关系为1234v v v v >>> ;珠子1的速度1v 传递到4需要发生3次碰撞,碰后4以速度1v 向右运动,此时4的速度最大,珠子1碰后获得速度2v 再次传到3需要发生2次碰撞,碰后珠子3以速度2v 向右运动,追不上珠子4,珠子1再次碰后获得速度3v 传到2需要发生1次碰撞,此后珠子1以4v 向右运动,珠子2以速度3v 向右运动,由于1234v v v v >>>,此后各个小球不在发生碰撞,所以最多碰撞6次,故C 正确;故选C 。
高中物理第16章动量守恒定律综合检测新人教版选修35 (本试卷共4页,满分为100分,考试时间90分钟)第Ⅰ卷选择题(共50分)一、单项选择题(本大题6小题,每小题3分,共18分)每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求,请把符合题意的选项写在题目后的括号内.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2.科学家们使两个带正电的重离子加速后沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞,试图用此模拟宇宙大爆炸初的情境.为了使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能,关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有( )A.相同的速率 B.相同大小的动量C.相同的动能 D.相同的质量3.一艘小船的质量为M,船上站着一个质量为m的人,人和小船处于静止状态,水对船的阻力可以忽略不计.当人从船尾向船头方向走过距离d(相对于船),小船后退的距离为( )A.mdMB.mdM-mC.MdM+mD.mdM+m4.如图16-1所示是一种弹射装置,弹丸的质量为m,底座的质量M=3m,开始时均处于静止状态,当弹簧释放将弹丸以对地速度v发射出去后,底座反冲速度的大小为v/4,则摩擦力对底座的冲量为( )图16-1A.0 B.mv/4,方向向左C.mv/4,方向向右 D.3mv/4,方向向左5.质量分别为m1、m2的两个物体以相同的动量进入同一个水平面上,它们与水平面的动摩擦因数相同,它们的运动时间之比为 ( )A.m2m1B.m1m2C.m21m22D.m22m216.如图16-2所示,PQS是固定于竖直平面内的光滑的1/4圆周轨道,圆心O在S的正上方.在O和P两点各有一质量为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( )图16-2A.a比b先到达S,它们在S点的动量不相等B.a与b同时到达S,它们在S点的动量不相等C.a比b先到达S,它们在S点的动量相等D.b比a先到达S,它们在S点的动量不相等二、双项选择题(本大题8小题,每小题4分,共32分)每小题给出的四个选项中,只有两个选项符合题目要求,请把符合题意的选项写在题目后的括号内.7.对同一质点,下面说法中正确的是( ) A .匀速圆周运动中,动量是不变的B .匀速圆周运动中,在相等的时间内,动量的改变量相等C .平抛运动、竖直上抛运动,在相等的时间内,动量的改变量相等D .只要质点的速度不变,它的动量就一定不变8.质量为1 kg 的小球以4 m/s 的速度与质量为2 kg 的静止小球正碰,关于碰后的速度v 1′和v 2′,下面可能正确的有( )A .v 1′=v 2′=43m/s B .v 1′=-1 m/s ,v 2′=2.5 m/sC .v 1′=1 m/s ,v 2′=3 m/sD .v 1′=3 m/s ,v 2′=0.5 m/s9.如图16-3所示,把重物G 压在纸带上,用一水平力缓慢拉动纸带,重物跟着一起运动,若迅速拉动纸带,纸带将会从重物下抽出,解释这些现象的正确说法是( )图16-3A .在缓慢拉动纸带时,重物和纸带间的摩擦力小B .在迅速拉动时,纸带给重物的摩擦力小C .在缓慢拉动时,纸带给重物的冲量大D .在迅速拉动时,纸带给重物的冲量小 10.在光滑的水平面上,匀速向东行驶的小车上有两个小球被分别向东、向西同时抛出,抛出时两球的动量大小相等,则( )A .两球抛出后,小车的速度增加B .两球抛出后,小车的速度不变C .两球抛出后,小车的速度减小D .向西抛出的小球的动量变化比向东抛出的小球动量变化大11.如图16-4所示,用弹簧片将放在小球下的垫片打飞出去时,可以看到小球正好落在下面的凹槽中,这是因为在垫片飞出的过程中( )图16-4A .摩擦力对小球作用时间很短B .小球受到的摩擦力很小C .小球受到的摩擦力的冲量很大D .小球的动量变化几乎为零 12.关于喷气式飞机的飞行情况,以下判断正确的是( ) A .喷气式飞机能飞出大气层B .每秒钟喷出一定量的气体时,喷气速度越大,飞机受到的推力越大C .战斗开始前扔掉副油箱,在喷气情况相同时,可以飞得更快,操作更灵活D .以上叙述都不正确13.两个质量相等的物体在同一高度沿斜角不同的两个光滑斜面由静止开始自由下滑,在它们到达斜面底端过程中( )A .重力的冲量相同B .斜面弹力的冲量不同C .斜面弹力的冲量均为零D .合力的冲量不同14.在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F 的作用下,经过时间t 、通过位移l后,动能变为E k、动量变为p.以下说法正确的是( )A.在F作用下,这个物体经过位移2l,其动量将等于2pB.在F作用下,这个物体经过时间2t,其动量将等于2pC.在F作用下,这个物体经过时间2t,其动能将等于2E kD.在F作用下,这个物体经过位移2l,其动能将等于2E k第Ⅱ卷非选择题(共50分)三、非选择题(本大题共4小题,共50分)按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.15.(12分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图16-5甲表示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,如图乙所示,这样就大大减小因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.(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;图16-5③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;⑥先________________________,然后______________,让滑块带动纸带一起运动;⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图16-6所示:图16-6⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.试完善实验步骤⑥的内容.(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,计算可知,两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________kg·m/s;两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg·m/s(保留三位有效数字).(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是__________________________________.16.(12分)如图16-7所示,质量为M的小船以速度v0行驶,船上有两个质量皆为m 的小孩a和b,分别静止站在船头和船尾.现小孩a沿水平方向以速率v(相对于静止水面)向前跃入水中,然后小孩b沿水平方向以同一速率v(相对于静止水面)向后跃入水中.求小孩b跃出后小船的速度.图16-717.(12分)一个士兵坐在皮划艇上,他连同装备和皮划艇的总质量共120 kg.这个士兵用自动步枪在2 s时间内沿水平方向连续射出10发子弹,每发子弹质量10 g,子弹离开枪口时相对地面的速度都是800 m/s.射击前皮划艇是静止的.求连续射击后皮艇的速度是多大?18.(14分)如图16-8所示,质量m A为4.0 kg的木板A放在水平面C上,木板与水平面间的动摩擦因数μ为0.24,木板右端放着质量m B为1.0 kg的小物块B(视为质点),它们均处于静止状态.木板突然受到水平向右的12 N·s的瞬时冲量I作用开始运动,当小物块滑离木板时,木板的动能E k A为8.0 J,小物块的动能E k B为0.50 J,重力加速度取10 m/s2,求:(1)瞬时冲量作用结束时木板速率v0;(2)木板的长度L.图16-8检测部分第十六章综合检测1.A2.B 解析:当两重离子具有等大反向的动量,相撞时速度变为零,使得全部的动能都转化为内能.3.D 解析:根据“人船模型”得M ·x t =m d -x t .即x =mM +md .4.B5.A 解析:-μmgt =0-mv ,t =vμg,所以它们的时间与初速度成正比,而初动量相等,初速度与质量成反比.6.A 解析:a 、b 两物体在下落过程中均只有重力做功,机械能守恒,12mv 2=mgR ,可得:v =2gR ,即a 、b 两物体下落到S 点的速度大小相等,方向不同,它们在S 点的动量大小相等,方向不同,所以动量不相等.设本题中圆周的半径为R ,物体a 做自由落体运动,下落的高度为R ,由此可得下落的时间t 1=2Rg.自由落体与光滑曲面下滑过程均机械能守恒,它们的初动能均为零,下落相等的高度,它们增加的动能即末动能相等,则它们的速度大小相等.将曲面的运动看成水平方向与竖直方向直线运动的合成,竖直方向的速度是曲面瞬时速度的分量,小于曲面上瞬时速度.所以在相同高度处b 物体在竖直方向的分速度总是小于a 物体的速度,在研究竖直方向的运动时,b 物体竖直方向的平均速度小于a 物体平均速度,竖直位移均为R ,则t 2>t 1,即a 先到达.7.CD 解析:匀变速运动中的合外力是恒力,所以动量的变化量在相等的时间内相等;匀速圆周运动合外力在变,动量的变化量也在变.8.AB 解析:动量守恒,动能不增加,碰后如果同向,必然有v ′1≤v ′2.9.CD 解析:在缓慢拉动时,重物与纸带之间是静摩擦力,在迅速拉动时,它们之间是滑动摩擦力,静摩擦力可能比滑动摩擦力小些,也可能大些,但相差不大可认为相同.缓慢拉动,作用时间长,摩擦力的冲量大,重物的动量变化大,所以重物跟随纸带一起运动;迅速拉动,作用时间短,滑动摩擦力的冲量小,重物的动量变化小,所以重物几乎不动.10.AD 解析:根据动量守恒定律:(M +2m )v =Mv 1+mv 2-mv 2,小车的速度增加;由于向西的动量变化大小是初末动量绝对值之和,而向东的动量变化大小是末与初动量绝对值之差,故向西的动量变化大些.11.AD 解析:因为摩擦力对小球作用时间很短,故小球受到摩擦力的冲量很小,小球动量变化几乎为零.12.BC13.BD 解析:设斜面高h ,倾角为θ,物体质量为m ,可求得物体滑至斜面底端的速率为v =2gh ,所用时间t =2hgsin θ.由冲量定义可求得重力的冲量大小为I G =mgt =m ·2gh sin θ,方向竖直向下;斜面弹力冲量大小为I N =mgt cos θ=m ·2ghtan θ,方向垂直斜面向上;合力的大小为mg sin θ,I 合=mgt sin θ=m 2gh ,方向沿斜面向下(与合力方向相同).可知,两种情况重力冲量大小不同,方向相同;弹力冲量大小与方向均不相同;合力冲量大小相等,方向不同.14.BD 解析:由动量定理知:F ·t =p由动能定理知:F ·l =E k由动能与动量的关系E k =p 22m或p =2mE k 可知,在F 作用下,当位移变为2l ,其动量将等于2p ,动能将变为2E k ;在F 作用下,经时间2t ,其动量变为2p ,其动能变为4E k ,故正确选项为B 、D.15.(12分)(1)接通打点计时器的电源 放开滑块1 (2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计器的限位孔有摩擦 解析:作用前滑块1的速度v 1=0.20.1m/s =2 m/s ,其质量与速度的乘积为0.310 kg×2 m/s=0.620 kg·m/s, 作用后滑块1和滑块2具有相同的速度 v =0.1680.14m/s =1.2 m/s ,其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg +0.205 kg)×1.2 m/s=0.618 kg·m/s.16.(12分)解:取小船和两个小孩为一个系统进行研究,则此系统动量守恒. 如题图所示,取小船原来运动的方向为正方向,作用前的动量为(M +2m )v 0.作用后,小孩a 的动量为mv ,小孩b 的动量为-mv ,设小船后来的速度为v ′,则小船动量为Mv ′,根据动量守恒定律得:(M +2m )v 0=mv -mv +Mv ′,解得v ′=M +2mMv 0.17.(12分)解:每次发射子弹过程中,对人、艇、枪及子弹组成的系统总动量守恒,连续发射十颗子弹和一次性发射十颗子弹结果相同.由题中所给数据M =120 kg ,t =2 s ,m =0.01 kg , v 1=800 m/s ,射击后划艇的速度是v 2,由动量守恒得: 10mv 1=(M -10m )v 2,解得v 2≈0.67 m/s.18.(14分)解:木板受到瞬时冲量后获得初动量,此后A 、B 相对运动,B 在摩擦力作用下加速,A 在B 的反作用力及C 的摩擦力的共同作用下减速,最终B 从A 掉下.(1)设水平向右为正方向,据动量定理有I =m A v 0-0,代入数据解得瞬时冲量结束时木板的速率v 0=3.0 m/s.(2)方法一:设A 对B 、B 对A 、C 对A 的滑动摩擦力大小分别为F AB 、F BA 和F CA ,B 在A 上滑行的时间为t ,B 离开A 时A 和B 的速度分别为v A 和v B ,由动量定理得-(F BA +F CA )t =m A v A -m A v 0 F AB t =m B v B -0由牛顿第三定律:F AB =-F BA 又F CA =μ(m A +m B )g设A 、B 相对于C 的位移大小分别为x A 和x B ,由动能定理得-(F BA +F CA )x A =12m A v 2A -12m A v 2F AB x B =E k B动量与动能之间的关系为: m A v A =2m A E k A ,m B v B =2m B E k B 木板A 的长度:L =x A -x B代入数据解得木板的长度为L =0.50 m.方法二:以A 、B 组成的系统为研究对象,对系统应用动量定理有 -F CA ·t =(m A v A +m B v B )-m A v 0 其中F CA =μ(m A +m B )gm A v A =2m A E k A ,m B v B =2m B E k B 由以上各式代入数据解得t =14s ,v A =2 m/s ,v B =1 m/s.由运动学公式x A =v 0+v A 2t =3+22×14m =58mx B =v B 2t =12×14m =18m则木板长L =x A -x B =58 m -18 m =12 m =0.50 m.。
2019高中物理 第十六单元 动量守恒定律单元测试(一)新人教版选修3-512019高中物理 第十六单元 动量守恒定律单元测试(一)新人教版选修3-5编辑整理:尊敬的读者朋友们: 这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2019高中物理 第十六单元 动量守恒定律单元测试(一)新人教版选修3-5)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第十六单元动量守恒定律注意事项:1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置.2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。
写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交.一、选择题(本大题共10小题,每小题4分。
在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项是符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.下列关于物体动量和冲量的说法中不正确的是( )A.物体所受合外力冲量越大,它的动量就越大B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变C.物体动量变化的方向,就是合外力冲量的方向D.物体所受合外力越大,它的动量变化越快2.一装有柴油的船静止于水面上,船前舱进水,堵住漏洞后用一水泵把前舱的油抽往后舱,如图所示。
不计水的阻力,船的运动情况是( )A.向前运动B.向后运动C.静止 D.无法判断3.跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是由于()A.人跳在沙坑里的动量比跳在水泥地上的小B.人跳在沙坑里的动量变化比跳在水泥地上的小C.人跳在沙坑里受到的冲量比跳在水泥地上的小D.人跳在沙坑里受到的平均作用力比跳在水泥地上的小4.甲、乙两物体分别在恒力F1、F2的作用下,在光滑平面上沿同一直线运动,它们的动量随时间变化的关系如图所示。
动量守恒定律单元测试题一、选择题(每小题6分,共48分。
)1.一个静止的、质量为M的不稳定的原子核,当它放出质量为m,速度为v的粒子后,原子核剩余部分的速度为()A.v-B.MvM m--C.mvM m--D.mvM-2.运载火箭在太空中飞行的原理是()A.外形流畅,减小空气阻力B.携带固体燃料,少占体积C.自身喷出气体,获得反冲力D.喷出气体后,获得空气浮力3.把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑水平地面上,枪射出一颗子弹时,关于枪、弹、车,下列说法正确的是()A.枪和弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,可以忽略不计,故三者组成的系统动量近似守恒。
D.三者组成的系统动量守恒4.关于系统动量守恒的说法正确的是()①只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒②只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒③系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒④系统所受合外力不为零,但如果合外力的冲量很小(相比内力的冲量)时,系统可近似动量守恒A.①③B.①②C.①③④D.②③5.如图1所示,表示质量为M的密闭气缸置于光滑水平面上,缸内有一隔板P,隔板右边是真空,隔板左边是质量为m的高压气体,若将隔板突然抽去,则气缸的运动情况是()A.保持静止不动B.向左移动一定距离后恢复静止C.最终向左做匀速直线运动D.先向左移动,后向右移动回到原来位置6.质量为1kg的炮弹,以800J的动能沿水平方向飞行时突然爆炸,分裂为质量相等的两块,前一块仍沿原水平方向飞行,动能为625J,则后一块动能为()A.175JB.225JC. 125JD.275J7.两个小木块B、C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2中a 线段所示,在4s t =末,细线突然断了,B 、C 都和弹簧分离后,运动图线分别如图2中b 、c 线段所示。
章末小结与测评动量守恒定律⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧动量⎩⎪⎨⎪⎧定义:质量与速度的乘积,p =mv 单位:kg·m/s矢量:方向与v 同向动量的变化:Δp =p ′-p ,遵守矢量运算冲量⎩⎪⎨⎪⎧定义:力和力的作用时间的乘积,I =Ft矢量:与力的方向相同动量定理⎩⎪⎨⎪⎧内容:物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量表达式:p ′-p =I力的表达:力等于动量的变化率,F =ΔpΔt动量守恒定律⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧动量守恒定律⎩⎪⎨⎪⎧条件:系统不受外力或所受合外力等于零表达式:p 1+p 2=p 1′+p 2′碰撞与反冲⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧弹性碰撞⎩⎪⎨⎪⎧ 遵守动量守恒定律机械能守恒非弹性碰撞⎩⎪⎨⎪⎧遵守动量守恒定律机械能有损失完全非弹性碰撞⎩⎪⎨⎪⎧遵守动量守恒定律机械能损失最多反冲运动⎩⎪⎨⎪⎧产生反冲现象的原理:动量守恒反冲在生产、生活、科技中的应用1在动量变化一定的情况下,如果需要增大作用力,必须缩短作用时间。
如果需要减小作用力,必须延长作用时间,即缓冲作用。
2.定量计算在用动量定理计算有关问题时,要注意力必须是物体所受的合外力,以及动量定理的矢量性,求解前先规定正方向,再简化为代数运算(一维碰撞时)。
3.动量定理是解决动力学问题的一种重要方法对于只涉及物体运动时间而不涉及加速度的问题,用动量定理要比用牛顿运动定律解题方便得多。
[典例1] (天津高考)质量为0.2 kg 的小球竖直向下以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,则小球与地面碰撞前后的动量变化为________kg·m/s。
若小球与地面的作用时间为0.2 s ,则小球受到地面的平均作用力大小为________N(取g =10 m/s 2)。
[解析] 小球与地面碰撞前后的动量变化为Δp =mv ′-mv =0.2×4 kg·m/s-0.2×(-6)kg·m/s=2 kg·m/s。
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动量守恒定律[A组素养达标]1。
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:把系统从子弹射入木块到弹簧压缩至最短的过程分段考虑.第一段:子弹射入木块瞬间,弹簧仍保持原长,子弹与木块间的摩擦力为内力,合外力为零,所以此瞬间系统动量守恒,机械能不守恒.第二段:子弹射入木块后,与木块一起压缩弹簧,系统受墙面弹力(外力)不为零,所以此过程系统动量不守恒.综合在一起,整个过程中动量、机械能均不守恒,选项B正确.答案:B2.(多选)根据UIC(国际铁道联盟)的定义,高速铁路是指营运速率达200 km/h以上的铁路和动车组系统.据广州铁路局警方测算:当和谐号动车组列车以350 km/h的速度在平直铁轨上匀速行驶时,受到的阻力约为106 N,如果撞击一块质量为0。
2动量和动量定理基础巩固1.(多选)下面关于物体动量和冲量的说法,正确的是()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,就是它所受合外力的冲量方向D.物体所受合外力冲量越大,它的动量变化就越大解析由动量定理可知,物体所受合外力的冲量,其大小等于动量的变化量的大小,方向与动量增量的方向相同,故A项错误,B、C、D项正确。
答案BCD2.下列关于动量和动能的说法中,正确的是()A.一个物体的动量不变,其动能一定不变B.一个物体的动能不变,其动量一定不变C.两个物体的动量相等,其动能一定相等D.两个物体的动能相等,其动量一定相等解析一个物体的动量不变,则速度的大小一定不变,其动能一定不变,选项A正确;一个物体的动能不变,则速度的大小不变,但是方向不一定不变,其动量不一定不变,例如匀速圆周运动的物体,选项B错误;根据Ek=可知,两个物体的动量相等,其动能不一定相等,选项C错误;两个物体的动能相等,根据Ek=,则其动量不一定相等,选项D错误;故选A。
答案A3.(多选)A、B两球质量相等,A球竖直上抛,B球平抛,两球在运动中空气阻力不计,则下列说法中正确的是()A.相同时间内,动量的变化大小相等、方向相同B.相同时间内,动量的变化大小相等、方向不同C.动量的变化率大小相等、方向相同D.动量的变化率大小相等、方向不同解析A、B球在空中只受重力作用,因此相同时间内重力的冲量相同,因此两球动量的变化大小相等、方向相同,A选项正确;动量的变化率为=m=mg,大小相等、方向相同,C选项正确。
答案AC4.(多选)在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F的作用下,经过时间t、通过位移l后,动量变为p、动能变为Ek。
以下说法正确的是()A.在2F作用下,这个物体经过时间t,其动量将等于2pB.在F作用下,这个物体经过位移2l,其动量将等于2pC.在2F作用下,这个物体经过时间t,其动能将等于2EkD.在F作用下,这个物体经过位移2l,其动能将等于2Ek解析由题意可知,经过时间t、通过位移l后,动量为p、动能为Ek,由动量定理可知:p=Ft,由动能定理得:Ek=Fl,设物体质量为m,当位移为2l时,物体的动能Ek'=F·2l=2Ek;物体的动量:p'=p,故B 错误,D正确;在2F作用下,这个物体经过时间t,动量p'=2Ft=2p,物体的动能:Ek'=2F××2at2=2F ×2l=4Ek,故A正确,C错误。
2019-2020年高中物理第十六章动量守恒定律章末检测新人教版的砂车,沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动,此时从砂车上方落入一个质的大铁球,如图所示,则铁球落入砂车后,砂车将(题中规定向上为正方向,所以竖直上抛过程中重力冲量pt=-mg,则D正确..如图所示,一根足够长的水平滑杆SS′上套有一质量为的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的绝缘轨道PP′,PPv0沿绝缘轨道向右运动,则(.磁铁穿过金属环后,两者将先后停下来.磁铁将不会穿越滑环运动.磁铁与圆环的最终速度为Mv0 M+m.整个过程最多能产生热量MmM+mv20磁铁向右运动时,金属环中产生感应电流,由楞次定律可知磁铁与金属环间存在阻碍相对运动的作用力,且整个过程中动量守恒,最终二者相对静止.2=Mmv20M+m;C、D项正确,A、v0从地面竖直上抛(不计空气阻力.上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为mv0,但方向相反在“探究碰撞中的不变量”实验中,装置如图所示,两个小球的质量分别为现有下列器材,为完成本实验,哪些是必需的?请将这些器材前面的字母填在横线上某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩的弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进行必要的测量,验证________________________.________________________________________用所得数据验证动量守恒的关系式为________________________两物体弹开后各自做平抛运动,根据平抛知识可知两物体平抛的时间相等.,两侧都乘以时间t,有m1v1t=m(2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边37分,解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位如图所示,光滑水平面上有两辆车,甲车上面有发射装置,甲车连同发射装【解析】要使两车恰好不相撞,则两车速度相等.以M1、M2、m组成的系统为研究对象,水平方向动量守恒:0+M2v0=(M1+m+M2)v共v共=5 m/s以小球与乙车组成的系统,水平方向动量守恒:M2v0-mv=(m+M2)v共v=25 m/s【答案】25 m/s16.(12分)如图甲所示,物块A、B的质量分别是m1=4.0 kg和m2=6.0 kg,用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上,物块B左侧与竖直墙相接触.另有一个物块C从t=0时刻起以一定的速度向左运动,在t=0.5 s时刻与物块A相碰,碰后立即与A粘在一起不再分开,物块C的v-t图象如图乙所示.试求:(1)物块C的质量m3;(2)在5.0 s到15 s的时间内物块A的动量变化的大小和方向.【解析】(1)根据图象可知,物块C与物块A相碰前的速度为v1=6 m/s相碰后的速度为:v2=2 m/s根据动量守恒定律得:m3v1=(m1+m3)v2解得:m3=2.0 kg.(2)规定向左的方向为正方向,在第5.0 s和第15 s末物块A的速度分别为:v2=2 m/s,v3=-2 m/s所以物块A的动量变化为:Δp=m1(v3-v2)=-16 kg·m/s即在5.0 s到15 s的时间内物块A动量变化的大小为:16 kg·m/s,方向向右.【答案】(1)2.0 kg (2)16 kg·m/s方向向右17. (13分)两个质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上.A和B 的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示.一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度.′=M1M2hM1+m M2+m【答案】M1hM1+m M2+m不变量智能演练提升新人教版1.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中,哪些因素可导致实验误差( ) A.导轨安放不水平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解析:导轨不水平,小车速度将会受重力影响,A项对;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,B项对。
答案:AB2.对于实验最终的结论m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,下列说法正确的是( )A.仅限于一维碰撞B.任何情况下m1v21+m2v22=m1v1′2+m2v2′2也一定成立C.式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D.式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和解析:这个实验虽然是在一维情况下设计的实验,但结论具有普遍性,对各种碰撞均成立;系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论,其他探究的结论情况不成立,而速度是矢量,应考虑方向。
故选项D 正确。
答案:D3.某同学用如图16-1-11甲所示装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,图中PQ 是斜槽,QR 为水平槽,实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。
重复上述操作10次,得到10个落点痕迹,再把B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A 球仍从位置G 由静止开始滚下,和B 球碰撞后,A 、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。
图中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的垂直投影点,B 球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G 、R 、O 所在的平面,米尺的零点与O 点对齐。
图16-1-11(1)碰撞后B 球的水平射程应取为________cm 。
(2)在以下选项中,本次实验必须进行的测量是________。
A .水平槽上未放B 球时,测量A 球落点位置到O 点的距离 B .测量A 球与B 球碰撞后,A 球落点位置到O 点的距离 C .测量A 球与B 球的质量 D .测量G 点相对于水平槽面的高度解析:(1)本题利用了高度相同、小球运动时间相同,在比例式中,可以用位移代替速度,即变难测物理量为易测物理量,围绕10个落点所在的范围作最小的圆,其圆心即为平均落点x B =64.8 cm 。
(2)还应测出未放B 球时,A 球落点位置到O 点的距离,A 和B 碰后,A 球落点位置到O 点的距离及A 、B 两球质量。
答案:(1)64.8 (2)ABC4.在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时,左侧滑块质量m 1=170 g ,右侧滑块质量m 2=110 g ,挡光片宽度为3.00 cm ,两滑块之间有一压缩的弹簧片,并用细线连在一起,如图16-1-12 图16-1-12所示。
开始时两滑块静止,烧断细线后,两滑块分别向左、右方向运动。
挡光片通过光电门的时间分别为Δt 1=0.32 s ,Δt 2=0.21 s 。
则两滑块的速度分别为v 1′=________m/s ,v 2′=________m/s 。
烧断细线前m 1v 1+m 2v 2=________kg·m/s,烧断细线后m 1v 1′+m 2v 2′=______________kg·m/s。
可得到的结论是___________________________ ____________________________。
解析:取向左方向为正,两滑块速度v 1′=d Δt 1=3.00×10-20.32m/s ≈0.094 m/s ,v 2′=-d Δt 2=-3.00×10-20.21m/s ≈-0.143 m/s 。
烧断细线前m 1v 1+m 2v 2=0烧断细线后m 1v 1′+m 2v 2′=(0.170×0.094-0.110×0.143) kg·m/s=2.5×10-4,在实验允许的误差范围内,m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′。
答案:0.094 0.143 0 2.5×10-4在实验允许的误差范围内,两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量5.某同学利用如图16-1-13所示的装置验证动量守恒定律。
图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A 、B 两摆球均很小,质量之比为1∶2。
当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触。
向右上方拉动B 球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角,然后将其由静止释放。
结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角为30°。
若本实验允许的最大误差为±4%,此实验是否成 图16-1-13 功地验证了动量守恒定律?解析:设摆球A 、B 的质量分别为m A 、m B ,摆长为l ,B 球的初始高度为h 1,碰撞前B 球的速度为v B 。
在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h 1=l (1-cos 45°)①12m B v 2B =m B gh 1②设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p 1、p 2。
有p 1=m B v B③ 联立①②③式得p 1=m B 2gl - ④同理可得p 2=(m A +m B )2gl -⑤联立④⑤式得p 2p 1=m A +m Bm B1-cos 30°1-cos 45°⑥代入已知条件得(p 2p 1)2=1.03 由此可以推出⎪⎪⎪⎪⎪⎪p 2-p 1p 1≤4%所以,此实验在规定的误差范围内验证了动量守恒定律。
答案:此实验在规定的误差范围内验证了动量守恒定律 6.用如图16-1-14所示的装置进行以下实验:A .先测出滑块A 、B 的质量M 、m 及滑块与桌面间的动摩擦因数μ,查出当地的重力加速度g图16-1-14B .用细线将滑块A 、B 连接,使A 、B 间的弹簧压缩,滑块B 紧靠在桌边C .剪断细线,测出滑块B 做平抛运动落地点到重垂线的水平距离x 1和滑块A 沿桌面滑行的距离x 2(1)为探究碰撞中的不变量,写出还需测量的物理量及表示它们的字母:__________。
(2)若mv 为不变量,需验证的关系式为_______________________________________。
解析:(1)要找出碰撞中的不变量,应测出两滑块质量及各自的速度,取向右方向为正,剪断细线后,A 向右做匀减速运动,初速度v A ′=2ax 2=2μgx 2,B 向左做平抛运动,设桌面高度为h ,则h =12gt 2,x 1=v B ′t ,得v B ′=-x 1g 2h 。
故要求出v B ′,还应测出h 。
(2)若mv 为不变量,碰前Mv A +mv B =0,碰后Mv A ′+mv B ′=0,故Mv A +mv B =Mv A ′+mv B ′,即M 2μgx 2-mx 1g 2h=0。