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课时测评4 动量守恒定律
(时间:30分钟 满分:60分)
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(选择题1-9题,每题5分,共45分)
1.如图所示,甲木块的质量为m1,以v的速度沿光滑水平地面向前运动,正前方有一静止的、质量为m2的乙木块,乙上连有一轻质弹簧。甲木块与弹簧接触后( )
A.甲木块的动量守恒
B.乙木块的动量守恒
C.甲、乙两木块所组成的系统的动量守恒
D.甲、乙两木块所组成的系统的机械能守恒
答案:C
解析:由于弹簧弹力的作用,甲、乙的动量都要发生变化,即甲、乙两物体各自的动量均不守恒;但对于甲、乙所组成的系统因所受合外力为零,故系统动量守恒,故A、B错误,C正确;甲、乙两木块所组成的系统的动能有一部分转化为弹簧的弹性势能,故甲、乙两木块所组成的系统的机械能不守恒,故D错误。故选C。
2.(多选)(2024·广州市高二期末)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),则此系统在从弹簧压缩至最短到恢复原长的整个过程中( )
A.动量不守恒 B.动量守恒
C.机械能不守恒 D.机械能守恒
答案:AD
解析:此系统在从弹簧压缩至最短到恢复原长的整个过程中,墙壁对系统有弹力作用,系统合外力不为零,动量不守恒,故A正确,B错误;系统在从弹簧压缩至最短到恢复原长的整个过程中,并没有外力对系统做功,系统机械能守恒,故C错误,D正确。故选AD。
3.(多选)(2024·东莞市高二校考)木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使轻质弹簧压缩,如图所示。当撤去外力后,对a、b和轻弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( )
A.a尚未离开墙壁前,系统的动量守恒,机械能不守恒
B.a尚未离开墙壁前,系统的动量不守恒,机械能守恒
C.a离开墙壁后,系统动量守恒,机械能守恒
D.a离开墙壁后,系统动量不守恒,机械能守恒
答案:BC
解析:当撤去外力F后,a尚未离开墙壁前,系统受到墙壁的作用力,系统所受的外力之和不为零,所以a、b和轻弹簧组成的系统的动量不守恒;在a离开墙壁前,除了系统内弹力做功外,无其他力做功,系统机械能守恒,故A错误,B正确;a离开墙壁后,系统所受的外力之和为0,所以系统的动量守恒;在a离开墙壁后,除了系统内弹力做功外,无其他力做功,系统机械能守恒,故C正确,D错误。故选BC。
4.如图是一种被称为“移动摆”的装置,即将单摆悬挂于一辆可以移动的车上。假设单摆在重力作用下做机械振动,且车和摆始终在同一平面内运动。若忽略所有摩擦和阻力,以车和摆的整体为研究对象,则( )
A.机械能守恒,动量守恒
B.机械能守恒,动量不守恒
C.机械能不守恒,动量守恒
D.机械能不守恒,动量不守恒
答案:B
解析:忽略所有摩擦和阻力,以车和摆的整体为研究对象,只有动能和重力势能相互转化,所以机械能守恒。但由于系统所受合外力不为零,所以动量不守恒;系统水平方向不受外力,所以水平方向动量守恒。故选B。
5.(2024·广州市期中) (多选)如图所示,A、B两物体质量之比mA∶m B=3∶2,原来静止在平板车C 上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,A、B分别向左、右滑动,则( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统的动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统的动量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统的动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统的动量守恒
答案:BCD
解析:如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,弹簧释放后A、B分别相对于平板车向左、向右滑动,它们所受的滑动摩擦力分别为fA (向右)、fB (向左),由于mA∶mB=3∶2,所以fA∶fB=3∶2,则A、B组成的系统所受的外力之和不为零,故其动量不守恒,A错误;对A、B、C组成的系统,A、B与C间的摩擦力为内力,该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力,它们的合力为零,故该系统的动量守恒,B、D正确;若A、B所受摩擦力大小相等,则A、B组成的系统所受的外力之和为零,故其动量守恒,C正确。
6.(多选)(2024·东莞市联考)如图所示,在光滑的水平面上有一辆平板车,人拎着一个锤子站在车的左侧,人和车都处于静止状态。若人挥动锤子敲打车的左端,则下列说法正确的是( )
A.当人挥动锤子,敲打车之前,车一直保持静止
B.当锤子停止运动时,人和车不一定停止运动
C.锤子、人和车组成的系统水平方向动量守恒
D.不断用锤子沿竖直面上的弧线敲击车的左端,车和人左右来回运动
答案:CD
解析:把人、锤子和车看成一个系统,系统水平方向不受外力,水平方向动量守恒,由于人和车初始状态都处于静止,总动量为0,根据动量守恒可知,系统的总动量为零,大锤向左运动,小车向右运动;大锤向右运动,小车向左运动,即不断用锤子沿竖直面的弧线敲击车的左端,车和人左右来回运动,故D正确;由上述分析可知,敲打车之前,车不会一直保持静止;当锤子停止运动时,人和车也停止运动,故A、B错误,C正确。故选CD。
7.(多选)(2025·佛山郑裕彤中学高二下月考)如图甲所示,把两个质量相等的小车A和B静止地放在光滑的水平地面上,它们之间装有被压缩的轻质弹簧,用不可伸长的轻细线把它们系在一起。如图乙所示,让B紧靠墙壁,其他条件与图甲相同。对于小车A、B和弹簧组成的系统,烧断细线后下列说法正确的是( )
A.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,图甲所示的系统动量守恒
B.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,图乙所示的系统动量守恒
C.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,墙壁弹力对图乙所示系统的冲量为零
D.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,墙壁弹力对图乙中B车的冲量大小等于小车A动量的变化量大小
答案:AD
解析:从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,题图甲所示的系统运动过程中所受外力的矢量和为0,则系统动量守恒,故A正确;从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,题图乙所示的系统中由于墙壁对B有力的作用,则系统所受外力的矢量和不为0,系统动量不守恒,故B错误;从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中,题图乙所示的系统中墙壁对B有力的作用,由冲量定义式I=Ft可知,墙壁对题图乙所示系统的冲量不为零,由动量定理可知,墙壁弹力对题图乙系统的冲量大小等于系统动量的变化量,由于B车没有位移,B车动量为0且不变,则墙壁弹力对B的冲量大小等于小车A动量的变化量大小,故C错误,D正确。故选AD。
8.(2024·佛山市高二联考)质量为M的气球,下面吊着一个质量为m的物块,不计空气对物块的作用力,若气球以大小为v的速度向下匀速运动,某时刻细线断开,当气球的速度为零时(此时物块还没有落到地面),物块的速度为( )
A. v B.(m+M)v
C. v D.0
答案:A
解析:将气球和物块看作一个整体,则根据整体做匀速直线运动可知所受合力为0,则整体动量守恒,在某时刻细线断开后,整体依旧动量守恒,即(M+m)v=0+mv′,解得v′=v,故选A。
9.短道速滑接力赛在光滑冰面上交接时,后方运动员用力推前方运动员,则交接过程中( )
A.两运动员的总机械能守恒
B.两运动员的总动量增大
C.每个运动员的动量变化相同
D.每个运动员所受推力的冲量大小相同
答案:D
解析:两运动员在交接过程中,系统内力做正功,机械能增加,A错误;交接过程中系统外力远小于系统内力,且时间极短,系统动量近似守恒,B错误;由动量守恒知,两运动员动量变化等大反向,C错误;由作用力与反作用力等大反向等时可知,每个运动员所受推力的冲量大小相同,D正确。故选D。
10.(15分)(2024·中山市高一统考期末)如图所示,滑块B静止在粗糙水平面上,质量为m=1 kg的小球A用长l=0.8 m的细线固定在O点,将细线水平拉直,然后由静止释放小球A,小球A到达最低点时与滑块B发生正碰,碰后小球A被弹回,上升的最大高度h=0.2 m,碰后滑块B在水平面上滑行2 m后静止。整个过程中A球与地面没有接触。已知滑块B与水平面之间的动摩擦因数μ=0.1,小球A、滑块B均可视为质点,重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)小球A与滑块B碰撞前的速度大小;
(2)滑块B的质量M。
答案:(1)4 m/s (2)3 kg
解析:(1)小球A向下摆动的过程中,由机械能守恒定律有mgl=mvA2
解得vA=4 m/s。
(2)小球A被弹回向上摆动的过程中,由机械能守恒定律有mgh=mvA′2
解得vA′=2 m/s
滑块B在水平面上滑行过程中,由动能定理有
-μMgsB=0-MvB2
联立解得vB=2 m/s
以向右为正方向,小球A与滑块B碰撞的过程中,由动量守恒定律有mvA=m(-vA′)+MvB
联立解得M=3 kg。
学生用书第15页
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