第1章 第1节 动量-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第一册 江苏专版 1 1 第1节 动量 刷基础 2 1. 利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是( ) B A.悬挂两大小相同的小球的细绳长度不需要相等 B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C.两小球必须都是刚性球，且质量相同 D.悬挂两球的细绳的悬点可以在同一点 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 3 解析 悬挂两大小相同的小球的细绳等长才能保证两球发生正碰，以减小实验误差，悬挂两球的 细绳的悬点不能在同一点，否则两球无法发生正碰，A、D错误；计算小球碰撞前速度时应用 ，当由静止释放时，能方便准确地计算小球碰撞前的速度，B正确；本实验 中对小球是否有弹性无要求，两小球质量也不需要一定相同，C错误. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 4 【教材变式】本题目由教材P2演示实验的图1.1-1演变而来，需要注意两个小球静止时应在同一水 平线上且恰好接触，细绳竖直，将小球拉起后，两细绳应在同一竖直平面内，以保证碰撞是一维的. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 5 2.[河南濮阳2024高二上联考] 用如图甲所示的实验装置来寻找碰撞中的不变量. 甲 （1）将轨道右端垫高是为了补偿阻力.先将小车移走，给小车 一个合适的初速度，使其先后通 过光电门1和光电门2，测量出遮光时间和，若 ，应适当______（填“增大”或 “减小”）垫块的高度. 减小 解析 先后通过光电门1和光电门2的遮光时间分别为、，若，则 ， 说明做加速运动，则应该适当减小垫块的高度，使 做匀速运动. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 6 乙 （2）用游标卡尺测量遮光片的宽度 ，结果如图乙所示，则遮 光片的宽度______ . 6.25 解析 游标卡尺的分度值为 ，则遮光片的宽度 . 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 7 （3）补偿阻力后，将小车静止放置在两光电门之间，给小车 一个合适的初速度，使其先单独 通过光电门1，再与小车碰撞后一起通过光电门2，光电门1记录的遮光时间为 ，光 电门2记录的遮光时间为，已知小车、遮光片和撞针的总质量为，小车 和橡 皮泥的总质量为，则两小车碰撞前，小车 通过光电门1时质量与速度的乘积的大小为_____ ___，碰撞后两小车的质量与速度的乘积之和的大小为_______ .（结果均保留两位 有效数字） 0.085 0.082 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 8 解析 两小车碰撞前，小车通过光电门1的速度大小为 ，此时小车 的质量与速度的乘积的大小为 ,碰撞后两 小车的速度 ，碰撞后两小车的质量与速度乘积之和为 . 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 9 【方法总结】对探究性实验，需要明确实验目的.本实验探究目的是寻找碰撞过程中的不变量，由 于质量不是描述物体运动状态的量，所以我们需要在包括物体质量和速度在内的整体关系中探究 哪些是不变的，实验时一方面需要控制碰撞必须是一维碰撞，另一方面还要测量物体的质量和速 度，通过计算探究碰撞中的不变量. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 10 3.[河北承德2024高二上质检] 某物理小组利用频闪照相机和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量规 律”实验，步骤如下： ①用天平测出滑块、的质量分别为和 ； ②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ③向气垫导轨通入压缩空气； ④把、 两滑块放到导轨上，并给它们一个初速度，同时开始用频闪照相机拍照，闪光的时间间 隔设定为.照片如图所示.该图是闪光4次拍摄的照片，在这4次闪光的瞬间，、 两滑 块均在刻度范围内；第1次闪光时，滑块恰好通过处，滑块 恰好通过 处；碰撞后有一个滑块处于静止状态. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 11 （1）以上情况说明碰后滑块___（填“”或“”）静止，滑块碰撞位置发生在____ 处. 60 解析 由题图可知，只有两个位置有照片，则说明 碰后保持静止，故碰撞发生在第1、2两次闪 光时刻之间，碰撞后静止，故碰撞发生在 处. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 12 （2）、两滑块碰撞时间发生在第1次闪光后_____ . 0.1 解析 碰撞后向左做匀速运动，设其速度为，则有 ，从发生碰撞到第2次闪 光,向左运动了，时间为，有，设第1次闪光到发生碰撞的时间为 ，有 ，解得 . 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 13 （3）设向右为正方向，可计算出碰撞前两滑块的质量与速度乘积矢量之和是______ ，碰 撞后两滑块的质量与速度乘积矢量之和是______ . 解析 设向右为正方向，碰撞前，的速度为， 的速度 ，则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和为 .碰撞后，静止， 的 速度为 ，则碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和为 . 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 14 （4）通过以上实验结果，可知滑块在碰撞过程的规律是___________________________________ ___________. 碰撞前后两滑块的质量与速度的乘积之和保持不变 解析 以上实验结果说明碰撞前后两滑块的质量与速度的乘积之和保持不变. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 15 【易错分析】本题的易错点有两个，一是不能根据频闪照片的特点和碰撞规律确定哪几个位置是 碰撞前的，哪几个位置是碰撞后的；二是不能根据频闪照相的周期和位移的关系确定速度，特别 是由位置变化确定速度大小和方向. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 16 4.[湖北十堰2023高一下期末] 某同学利用如图所示装置探究碰撞中的 不变量.水平桌面上固定一直轨道，在其一端固定一劲度系数和长度合 适的弹簧，另一端稍伸出桌面.用滑块甲压缩弹簧，然后由静止释放， （1）下列说法正确的是_____. AC A.轨道必须调整为水平 B.滑块甲受到的摩擦力会引起实验误差 C.两次弹簧的压缩量应相同 D.桌子应该尽量矮些 滑块甲从轨道飞出做平抛运动，测出其做平抛运动的水平位移为 ；接着将滑块乙（图中未画出） 放在轨道的末端，滑块乙靠近弹簧的一面粘有橡皮泥，仍然用滑块甲压缩弹簧，然后由静止释放， 甲运动至轨道末端与乙碰后粘在一起飞出做平抛运动，测出其做平抛运动的水平位移为 ，空气 阻力忽略不计. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 17 解析 根据实验原理可知，滑块离开轨道后应做平抛运动，所以轨道必须调整为水平，故A正确； 滑块甲在轨道的末端与滑块乙发生碰撞，只要保证两次过程中滑块甲到达轨道末端的速度相等即 可，故需要使两次弹簧的压缩量相同，则两次摩擦力做功相等，对实验的结果没有影响，故B错 误，C正确；桌子的高度影响滑块做平抛运动的时间，忽略空气阻力的情况下，桌子越高，滑块 做平抛运动的时间越长，水平位移越大，测量误差越小，故D错误. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 18 （2）除了题干中已测出的物理量外，还需要测出_____. AB A.滑块甲的质量 B.滑块乙的质量 C.轨道末端离地面的高度 D.弹簧的压缩量 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 19 解析 （3）设滑块甲到达轨道末端的速度为，与滑块乙碰撞后的速度为 ，做平抛运动的时间 为，则有， ,选取两滑块碰撞前滑块甲的速度方向为正方向，则水平方向不变量 的表达式为，联立可得实验中不变量的表达式为 .可知 不变量与轨道末端离地面的高度以及弹簧的压缩量 无关，还需要测量的物理量为滑块甲的质 量和滑块乙的质量 ，故A、B正确，C、D错误. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 20 （3）实验中不变量的表达式为（用上述符号表示）_____________________. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 21 【关键点拨】利用平抛运动进行实验，其实验设计的巧妙之处在于用测量长度代替测量速度，即 利用平抛运动规律，抓住平抛运动下落高度相同、时间相等的特点，把测速度大小变成测水平位 移的大小. 【易错分析】本题的易错点是误认为滑块甲与轨道间的摩擦力会影响实验结果，实际上只需要保 证滑块甲两次到达轨道末端的速度相等即可. 题型1 实验：寻求碰撞中的不变量 22 5.[江苏扬州2024高二上期中] 对于质量不变的物体，下列说法中正确的是( ) D A.甲、乙两物体的质量之比是,它们的动量大小相等，则它们的动能之比是 B.做匀速圆周运动的物体，其动量一定不变 C.做匀速直线运动的物体，其动量可能变化 D.物体的速度发生变化时，其动量一定变化 题型2 动量、动量变化量的理解 23 解析 两物体的动量大小相等，由可知，甲乙 ,故A错误；做匀速圆 周运动的物体，速度大小不变，但是方向一直在变，而动量是矢量，所以动量一定变化，B错误； 由动量公式 可知，做匀速直线运动的物体速度不变，则动量不变，C错误；由动量公式 可知，物体的速度发生变化时，动量一定变化，D正确. 题型2 动量、动量变化量的理解 24 6.[山东枣庄滕州一中2024高二上月考] 某过程中物体的动量变化量的大小为 ，则 ( ) D A.物体的动量在减小 B.物体的动量在增大 C.物体的速度大小一定变化 D.物体的动量大小可能不变 题型2 动量、动量变化量的理解 25 解析 动量是矢量，物体的动量变化量的大小为 ，该变化量可以是正值，也可以是负值， 所以物体的动量可能增大，也可能减小；如果该变化量是由速度的方向变化引起的，动量大小可 能不变，如物体以大小为 的动量做匀速圆周运动时速度大小不变，动量大小不变，当 初动量和末动量夹角为 时动量变化量的大小为 ，故A、B、C错误，D正确. 题型2 动量、动量变化量的理解 26 7.[江苏苏州2023高二上月考] 一小球由静止落下，落到水平桌面后反弹，碰撞过程时间不计且有 能量损失.若以出发点为坐标原点，竖直向下为正方向，忽略空气阻力，则小球的动量 随位置坐 标 的变化关系图像正确的是( ) D A. B. C. D. 题型2 动量、动量变化量的理解 27 【思路导引】 图像的斜率变化很关键，由数学表达式判断或者定性分析斜率.小球 的运动过程如图所示，由匀变速直线运动的规律可知，速度越大，相同位 移对应的速度变化量越小，相同位移对应的动量变化量越小，即位置坐标 越大，速度越大，斜率越小. 题型2 动量、动量变化量的理解 28 解析 以竖直向下为正方向，则小球下落过程的动量， 图像为曲线且向右 弯曲，小球与桌面碰撞后向上反弹，速度变为负值，由于碰撞有能量损失，则小球碰后速度小于 碰前速度，无法回到出发点，上升过程中小球动量 ，随 减小，则动量减小，D正确. 题型2 动量、动量变化量的理解 29 8. [陕西宝鸡2024高二上期中] 质量为的物体，在运动过程中速度由向东的 变 为向南的 ，下列关于它在该运动过程中的动量变化量和动能变化量的说法正确的是( ) C A.动量变化量大小为0 B.动量变化量大小为，方向为南偏西 C.动能变化量大小为0 D.动能变化量大小为 题型3 动量变化量的计算 30 解析 物体运动速度由向东的变为向南的，设向东的速度为 ，向南的 速度为，由矢量运算法则可知，速度的变化量为 ，可得动量变化量 大小为 ，动量的变化量如图所示， 【教材变式】本题目由教材P5第1题演变而来，解答本题的关键是明确动量是矢量，动量的变化 量同样也是矢量，运算过程中要考虑方向. 由几何关系可得动量变化量的方向为南偏西 ,A、B错误；物体动能变化量大小是 ，C正确，D错误. 题型3 动量变化量的计算 31 9.一个质量为的小球，以大小为 的速度斜射到坚硬的粗糙平面上，入射方向与 竖直方向的夹角为 ，碰撞后被斜着弹出，弹出的方向与竖直方向的夹角为 ，速度大小变 为.关于该碰撞过程，下列说法正确的是 ( ) B A.小球在竖直方向的动量变化量大小为 B.小球在竖直方向的动量变化量大小为 C.小球总动量的变化量大小为 D.小球总动量的变化量大小为 题型3 动量变化量的计算 32 【思路导引】 碰撞前、后小球不在同一直线运动，由平行四边形定则，以和 为邻边作平 行四边形，则 的大小就等于图中对角线的长度. 题型3 动量变化量的计算 33 解析 以竖直向上为正方向，小球竖直方向的初速度为 ，小 球竖直方向的末速度为 ，则小球在竖直方向的动量变化量为 （方向竖直向上），A错误，B正确；根据三角形定则， 动量的变化如图所示，由几何关系可得 ，即小球总动量的变 化量大小为 ，C、D错误. 题型3 动量变化量的计算 34 【方法总结】关于动量变化量的求解 （1）若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算. （2）若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形（或三角形）定则. 题型3 动量变化量的计算 35 $$