内容正文:
山东省聊城第三中学高二年级物理
周清三
1. 选择题
1.关于动量、冲量和动量变化量下列说法正确的是( )
A.物体动量为零时一定处于平衡状态
B.在一段运动过程中,与位移垂直的力对物体的冲量不是零
C.冲量与动量的单位在国际单位制下相同,所以冲量就是动量
D.做自由落体运动的物体,相等时间内的动量变化量增大
2.如图所示,水果店的很多水果都用泡沫网包装,这样可以有效防止碰伤。在发生碰撞时,泡沫网起到的作用是( )
A.减小碰撞过程中的动量变化量
B.增大碰撞过程中的动量变化量
C.减少碰撞的作用时间
D.增加碰撞的作用时间
3.(多选)如图所示,在质量为M的小车上挂有一单摆,摆球的质量为m0,小车和单摆以恒定的速度v沿光滑水平地面运动,与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞,碰撞的时间极短,在此碰撞过程中,下列哪些情况的说法是可能发生的( )
A.小车、木块、摆球的速度都发生变化,分别变为v1、v2、v3,满足(M+m0)v=Mv1+mv2+m0v3
B.摆球的速度不变,小车和木块的速度变为v1和v2,满足Mv=Mv1+mv2
C.摆球的速度不变,小车和木块的速度都变为v1,满足Mv=(M+m)v1
D.小车和摆球的速度都变为v1,木块的速度变为v2,满足(M+m0)v=(M+m0)v1+mv2
4.如图甲所示,质量m=2kg的物体静止在水平地面上,从t=0时开始受到一水平向左的推力F作用,推力F的大小随时间t变化的关系如图乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g取10m/s²,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物体在0-10s内的动量变化量为( )
A.36kg·m/s B.84kg·m/s C.100kg·m/s D.200kg·m/s
5.(多选)(2025·重庆北碚·高二期中)如图所示,质量相同的橡胶锤和铁锤,以相同的速度敲击物体后静止,则( )
A.铁锤动量变化量大 B.橡胶锤的动量变化率小
C.橡胶锤受到的冲量小 D.两锤受到的冲量相等
6.短道速滑比赛中“接棒”运动员(称为“甲”)在前面滑行,“交棒”运动员(称为“乙”)从后面用力推前方“接棒”运动员完成接力过程,如图所示。假设甲的质量小于乙的质量、交接棒过程中甲、乙速度方向均在同一直线上,忽略运动员与冰面之间的摩擦。在交接棒过程,下列说法中正确的是( )
A.乙对甲的作用力大于甲对乙的作用力
B.甲的动量增加量大于乙的动量减少量
C.甲的速度增加量大于乙的速度减少量
D.甲、乙两运动员冲量之和不为零
7.如图为某药品自动传送系统的示意图。该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连接的水平平台组成,竖直螺旋滑槽高5m,长30m,质量为0.5kg的药品A离开传送带进入螺旋滑槽速度为,到螺旋滑槽出口速度为,进出螺旋滑槽的速度方向相同,该过程用时5s,在出口处与静止的相同质量的药品B碰撞,碰后A静止,B向前滑动,重力加速度g取,下列说法正确的是( )
A.药品A、B碰撞后B的速度为
B.药品A对药品B的冲量与药品B对药品A的冲量相同
C.药品A在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为
D.药品A在螺旋滑槽运动过程合力的冲量为
8.如图甲所示,质量为M的薄长木板静止在光滑的水平面上,t=0时一质量为m的滑块以水平初速度v0从长木板的左端冲上木板并最终与长木板相对静止。已知滑块和长木板在运动过程中的v-t图像如图乙所示,则木板与滑块的质量之比M︰m为( )
A.1︰2 B.2︰1 C.1︰3 D.3︰1
9.水切割又称水刀,即高压水射流切割技术,现已逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。已知水流为柱状,水柱直径为D,水流以速度v垂直射到被切割的钢板上,之后垂直钢板的速度减为零,水的密度为ρ,下列说法正确的是( )
A.水刀单位时间内喷出水的质量为
B.水刀的喷水功率为
C.水流对钢板的平均冲击力大小为
D.水流对钢板的压强大小为ρv2
10.(多选)如图所示,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车时对地的水平速度相同。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
D.a、c两车运动方向相反
二、填空题:
11.如图所示,质量为的小球在距离车底面高20m处以一定的初速度向左平抛,落在以速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中,车底涂有一层油泥,车与油泥的总质量为4kg,设小球落在车底前瞬间速度大小是,则当小球与小车相对静止时,小车的速度大小为_____ ,方向向______。(取g=)
三、计算题:本题共3小题,。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。
12.篮球气压过高或过低都会影响篮球的弹性和手感,从而影响球员的技术发挥。简易的测试方法是在平坦的硬质水平地面上,让篮球从的高度自由落下,反弹高度在至之间即表示篮球气压正常。某次体育课上,老师将一质量的篮球从的高度处由静止释放,球与水平地板撞击后反弹上升的最大高度为h=1.25m,于是老师确定该篮球充气较好。已知篮球与地面接触的时间为,忽略空气阻力,重力加速度取。求:(1)篮球反弹后弹起瞬间的速度大小;
(2)篮球与地板碰撞过程中,地板对篮球的平均冲力的大小
13.光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为,开始时B、C均静止,A以初速度向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与BC间的距离保持不变,求:B与C碰撞前B的速度大小。
14.如图所示,在固定的光滑水平杆(杆足够长)上,套有一个质量为的光滑金属圆环,轻绳一端拴在环上,另一端系着一个质量为的物块,现有一质量为的子弹以的水平速度射入物块并留在物块中(不计空气阻力和子弹与物块作用的时间,取,求:
(1)圆环、物块和子弹所组成的这个系统损失的机械能;
(2)物块所能达到的最大高度;
(3)金属圆环的最大速度。
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周清三答案
1.【详解】A.物体动量为零时速度为零,但可能受合力作用(如自由落体最高点),不处于平衡状态,A错误;
B.冲量是力与时间的乘积,即使力与位移垂直,只要力存在且作用时间不为零,冲量就不为零(如匀速圆周运动中的向心力),B正确;
C.冲量和动量单位相同(N·s=kg·m/s),但冲量是过程量,动量是状态量,二者物理意义不同,C错误;
D.自由落体运动中,动量变化量,因g和恒定,相等时间内相同,D错误。
故选B。
2.【详解】AB.当水果发生碰撞时,水果的动量变化都是由初动量减小为零,因此不变,AB错误;
CD.碰撞时的动量不变,但是泡沫网增加碰撞时间,根据动量定理可知,碰撞的作用力减小,可以减少苹果因碰撞而损坏,C错误,D正确。
故选D。
3.【详解】动量守恒的条件是系统所受合外力为零,只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒,①正确;
系统内的摩擦力是内力,只要系统所受合外力为零,系统动量就守恒,②正确;
根据动量守恒的条件可知,系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但系统在某一方向不受外力或所受合外力为零,则该方向上系统的动量守恒,③正确;
系统所受合外力不为零,但内力远大于合外力时,作用时间极短,外力的冲量可以忽略不计,可认为系统动量守恒,如果作用时间较长,外力的冲量不能忽略,系统动量不守恒,④错误。
故选A。
4.【详解】最大静摩擦力为
则当力F=8N时物块开始向左运动,此时对应的时刻为t=4s,则在4-10s内力F的冲量为
根据动量定理
故选A。
5.【详解】根据题意可知,橡胶锤和铁锤质量相等,速度相等,敲击物体后均静止,则两个锤的动量变化量相等,由动量定理可知,两锤受到的冲量相等;但橡胶锤和物体的作用时间较长,橡胶锤的动量变化率小。
故选BD。
6【详解】AD.根据牛顿第三定律可知,乙对甲的作用力等于甲对乙的作用力,结合冲量的定义可知,甲、乙两运动员冲量等大反向,冲量之和为零,故AD错误;
BC.甲、乙组成的系统所受合外力为零,动量守恒,所以甲的动量增加量等于乙的动量减少量,又因动量变化量等于质量与速度变化量的乘积,且甲的质量小于乙的质量,所以甲的速度增加量大于乙的速度减少量,故B错误,C正确。
故选C。
7.【详解】A.两药品碰撞过程,根据动量守恒
解得 故A正确;
B.药品A对药品B的冲量与药品B对药品A的冲量大小相同,但方向相反,故B错误;
C.药品A在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为
故C错误;
D.根据动量定理,药品A在螺旋滑槽运动过程合力的冲量等于其动量变化量
故D错误。 故选A。
8.【详解】根据动量守恒定律
由图知:v0=40m/s,v=10m/s,代入数据得 =3︰1 故选D。
9.【详解】A.t时间内喷水质量
单位时间内喷出水的质量,故A错误;
B.水刀在1s时间内做的功转化为水柱的动能,即为水刀的喷水功率,得,故B错误。
C.t时间内喷出的水在t内速度减小为0,由动量定理,有
解得,故C错误;
D.水流对钢板的压强大小,故D正确。 故选D。
10. CD
11.5 右
12【详解】(1)设篮球弹起瞬间速度大小为,篮球上升过程有 (2分)
解得v2=5m/s(1分)
(2)篮球落地时的速度大小为,篮球下降过程有 (2分)
解得 (1分)
设地面对篮球的平均作用力,规定向上为正方向,由动量定理 (2分)
解得F=60N(1分)
13.【详解】(1)子弹射入物块过程中,系统的动量守恒,取向右方向为正方向,根据动量守恒定律得则有
得
机械能只在该过程有损失,损失的机械能有
解得
(2)物块(含子弹)在向上摆动过程中,以物块(含子弹)和圆环组成的系统为研究对象,根据系统水平方向的动量守恒则有
解得
根据机械能守恒定律有
代入数据可解得
(3)当子弹、物块、圆环达到共同速度后,子弹和物块将向下摆动,在此过程中圆环一直受绳子水平向右的分力作用,圆环速度一直增大,当子弹和物块运动到圆环正下方时圆环速度最大。
设此时子弹和物块的速度为,圆环速度为,则有
及
由上述两式联立可解得
故金属圆环的最大速度为。
14.设A与B碰撞后,A的速度为vA,B与C碰撞前B的速度为vB,B与C碰撞后粘在一起的速度为v,取向右为正方向。
A、B木块碰撞过程有2mv0=2mvA+mvB
B、C木块碰撞过程有mvB=(m+m)v
由A与B间的距离保持不变得 vA=v
联立代入数据得vB=4m/s
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