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章末综合检测(一) 动量守恒定律
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.下面列举的装置各有一定的道理,其中不能用动量定理进行解释的是( )
A.运输玻璃器皿等易碎物品时,在器皿的四周总是垫着碎纸或海绵等柔软、有弹性的垫衬物
B.建筑工人戴的安全帽内有帆布垫,把头和帽子的外壳隔开一定的空间
C.热水瓶胆做成两层,且把两层中间的空气抽去
D.跳高运动中的垫子总是十分松软
C 解析:A、B、D均可以通过延长作用时间从而减小冲击力,都可以用动量定理解释;C选项中将热水瓶胆做成双层,中间的空气抽去是为了保温,不是为了减小冲击力,不能用动量定理解释,C正确。
2.质量为m的物体静止在光滑水平面上,在水平力F的作用下,经时间t物体的动量为p,动能为Ek。若水平力变为2F,经过时间2t,则( )
A.物体的动量变为2p
B.物体的动量变为4p
C.物体的动能变为4Ek
D.物体的动能变为8Ek
B 解析:根据动量定理有I合=Ft=p,若水平力变为2F,经过时间2t,则有2F·2t=p′,可知p′=4p,A错误,B正确;根据动能与动量间的关系有Ek=,可得Ek′=16Ek,C、D错误。
3.如图所示,质量mA=8.0 kg的足够长的木板A放在光滑水平面上,在其右端放一个质量为mB=2.0 kg的小木块B。给B以大小为4.0 m/s、方向向左的初速度,同时给A以大小为6.0 m/s、方向向右的初速度,两物体同时开始运动,直至A、B运动状态稳定,下列说法正确的是( )
A.木块B的最终速度大小为5.6 m/s
B.在整个过程中,木块B的动能变化量为0
C.在整个过程中,木块B的动量变化量为0
D.在整个过程中,系统的机械能守恒
B 解析:木块与木板组成的系统动量守恒,由于木板的动量大于木块的动量,所以系统的合动量方向向右;木块先向左减速运动,速度减为零后再反向向右加速运动,最后木块与木板一起匀速运动。设向右为正方向,由动量守恒定律得mAvA-mBvB=(mA+mB)v,解得v=4 m/s,A错误;在整个过程中,木块B的动能变化量为ΔEk=mBv2-mBvB2=0,B正确;在整个过程中,木块B的动量变化量为Δp=mBv-mBvB=2×4 kg·m/s-(-2×4 kg·m/s)=16 kg·m/s,C错误;在整个过程中,由于小木块与木板之间有摩擦力作用,克服摩擦力做功,一部分机械能转化为内能,故系统机械能不守恒,D错误。
4.如图所示,装有炮弹的火炮总质量为m1,炮弹的质量为m2,炮弹射出炮口时对地的速率为v0,若炮管与水平地面的夹角为θ,则火炮后退的速度大小为(设水平面光滑)( )
A. B.
C.v0 D.
A 解析:由于炮弹的重力作用,火炮发射炮弹的过程中只有水平方向动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律可得m2v0cos θ-(m1-m2)v=0,解得v=,A正确。
5.质量为0.1 kg的物体静止在水平地面上,从0时刻开始受到竖直向上的拉力F的作用,F随时间t的变化情况如图乙所示,g取10 m/s2,则物体9 s末的速度为( )
A.135 m/s B.130 m/s C.50 m/s D.45 m/s
C 解析:物块从t=1 s时刻F=1 N=mg,则1 s后物体将向上运动,则对物体在1~9 s时间内,由动量定理IF-mgt=mv,其中t=8 s,且1~9 s内力F的冲量IF=[×(1+3)×2+×6×3] N·s=13 N·s,代入解得v=50 m/s,C正确。
6.“娱乐风洞”是一项惊险刺激的新型娱乐设备,它能在一个特定的空间内通过人工制造的气流把人“吹”起来,使人产生在天空翱翔的感觉。现有一直径为d的圆柱形风洞,一游客恰好可以静止在风洞内,假设风洞内向上的风量Q(单位时间内风洞内空气的流通量,计算单位是m3/s)、风速v、空气密度ρ都保持不变,游客受风面积(游客在垂直于风力方向的投影面积)为S。假设风吹到人身上后速度变为零,则该游客的质量为( )
A. B. C. D.
A 解析:游客静止时,有F=mg,在时间t内吹出的风体积为V=Qt,吹到游客身上的体积为Qt,其质量为m风=ρQt,根据动量定理,有Ft=m风v,联立可得m=,A正确。
7.某人在一只静止的小船上练习打靶,已知船、人、枪(不包括子弹)及靶的总质量为m0,枪内装有n颗子弹,每颗子弹的质量均为m,枪口到靶的距离为L,子弹水平射出枪口相对于地面的速度为v,在发射后一颗子弹时,前一颗子弹已嵌入靶中,求发射完n颗子弹时,小船后退的距离为( )
A.L B.L
C.L D.L