内容正文:
高中物理 选择性必修 第一册
第一章 动量守恒定律(A 卷)
(时间:45分钟 满分:100分)
第一章 动量守恒定律(A 卷)
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一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确,选对的得4分,选错或不答的得0分)
1.对于一个质量不变的物体,下列说法正确的是 ( )
A.做匀速直线运动的物体,其动量可能变化
B.做匀速圆周运动的物体,其动量一定不变
C.物体的速度发生变化时,其动量可能不变
D.物体的速度发生变化时,其动量一定变化
答案 D
2.如图所示,“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是 ( )
A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变
B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力
C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零
D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变
答案 B
3.如图,两宇航员在空间站用绳子进行拔河比赛,两人同时发力,先到达空间站固定中线者获胜。可以判断获胜一方 ( )
A.质量大 B.拉绳子力大
C.获得的动能大 D.获得的动量大
答案 C
答案 B
A.第一次拉动白纸,白纸对粉笔盒的摩擦力大,作用时间长
B.第二次拉动白纸,白纸对粉笔盒的摩擦力小,作用时间短
C.第一次拉动白纸,白纸对粉笔盒的摩擦力小,作用时间长
D.第二次拉动白纸,白纸对粉笔盒的摩擦力小,作用时间长
解析 缓慢拉动白纸过程中,摩擦力作用时间长,则产生的冲量较大,根据动量定理可知,粉笔盒获得的动量大一些,第一次老师缓慢拉动白纸,粉笔盒随着白纸运动,可获得较大的速度;第二次老师快速拉动白纸,白纸被抽出,第一次是静摩擦力,第二次是滑动摩擦力,所以第一次摩擦力较小,故C项正确,A、B、D三项错误。
答案 C
6.如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,0~4 s内其合外力随时间变化的关系图线为正弦曲线,下列表述不正确的是 ( )
A.0~2 s内合外力的冲量一直增大 B.0~4 s内合外力的冲量为零
C.2 s末物体的动量方向发生变化 D.0~4 s内物体动量的方向一直不变
答案 C
解析 由动量守恒定律得(m1+m2-Δm)v船-Δmv1=0,解得v船=,A项正确。
答案 A
8.假设质量为30 kg的小孩突然从离地面6 m高处坠落,楼下恰好有人双手将小孩接住,该人接住小孩时离地面大约1 m,小孩与双手的撞击时间约为0.5 s,假设小孩可视为质点,不计空气阻力,g取10 m/s2,请你估算一下该人每只手平均承受的力是 ( )
A.350 N B.400 N C.450 N D.900 N
答案 C
二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
9.质量为m的小球,用长为r的细绳系着在光滑水平面内作半径为r的匀速圆周运动,它的角速度为ω,周期为T,则在时间内 ( )
A.小球受到的冲量为零
B.小球受到拉力的冲量大小为2mωr
C.绳子对小球拉力做的功为零
D.绳子对小球拉力做的功为2mω2r2
答案 BC
10.质量为2m的小球A以速度v0在光滑水平面上运动,与质量为3m的静止小球B发生正碰,则碰撞后小球A的速度大小vA和小球B的速度大小vB可能为 ( )
A.vA=,vB=
B.vA=,vB=
C.vA=0,vB=
D.vA=,vB=
答案 AD
答案 BD
答案 BC
0.024
次
数
小车质量
碰前
碰后
速度
动量
动能
速度
动量
动能
m甲
m乙
v前
p前
Ek前
v后
p后
Ek后
0.40
0.20
0.60
0.24
0.072
0.40
0.24
(1)表中空格处数据为 J。
(2)如图2所示,纸带 (填“A”或“B”)端与甲车相连。
(3)该次碰撞是 (填“弹性”“非弹性”或“完全非弹性”)碰撞,碰撞中损失的动能为 J。
图1 图2
0.048
A
完全非弹性
解析 (1)碰后甲、乙两车一起运动,Ek后=×(m甲+m乙)v后2=×(0.40+0.20)×0.42 J=
0.048 J。
(2)根据碰撞满足动量守恒定律,可知碰后的速度小于碰前的速度,即碰前速度较大,点距较大,故A端与甲车相连。
(3)该碰撞为完全非弹性碰撞,碰撞中损失的动能为0.072 J-0.048 J=0.024 J。
14.如图所示,在水平面上放置质量为M=0.8 kg的木块,一质量为m=0.05 kg的子弹以v0=180 m/s的水平速度射穿木块,穿透时间极短,穿透木块后子弹速度降为v1=100 m/s。若木块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g=10 m/s2 ,求:
(1)子弹刚穿透木块时木块的速度大小v2;
(2)子弹穿透木块过程中系统产生的热量Q;
(3)木块在地面上滑行的距离s=4 m时的速度大小vt。
解析 (1)根据动量守恒定律得mv0=mv1+Mv2,
解得v2=5 m/s 。
(2)根据能量守恒定律得
Q=m-=550 J。
(3)根据动能定理得-μMgs=Mvt2-Mv22,
解得vt=3 m/s。
答案 (1)5 m/s (2)550 J (3)3 m/s
解析 (1)A球下滑的过程只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律得mAgh=mAv02,
代入数据解得v0=3 m/s。
在水平轨道上,A、B两球组成的系统动量守恒,当A、B两球速度相等时弹簧的压缩量最大,弹簧的弹性势能最大,设A、B的共同速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律可得mAv0=(mA+mB)v,
由机械能守恒定律得mAv02=(mA+mB)v2+Ep,
代入数据解得Ep=6 J。
(2)A球从与弹簧接触到把弹簧压到最短过程中,根据动量定理,弹簧对A球作用力的冲量IA=mAv-mAv0=-4 kg·m/s,
负号表示方向水平向左,冲量大小为4 kg·m/s。
(3)弹簧恢复原长时A、B分离,A、B两球组成的系统动量守恒、机械能守恒,设分离后A的速度为vA,B的速度为vB,以向右为正方向,由动量守恒定律得
mAv0=mAvA+mBvB,
由机械能守恒定律得mA=mA+mBvB2,
代入数据解得vA=1 m/s,vB=4 m/s,
弹簧恢复原长后A、B都向右做匀速直线运动,A、B的最终速度大小分别是1 m/s、
4 m/s。
$$