高中物理单元测试——第一章动量守恒定律(适中版02)
2026-08-01
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第一章 动量守恒定律 |
| 类型 | 作业-单元卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.68 MB |
| 发布时间 | 2026-08-01 |
| 更新时间 | 2026-08-01 |
| 作者 | 学科网轻测 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59025837.html |
| 价格 | 10.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
高中物理动量守恒定律单元测试(适中版02),覆盖动量概念、守恒条件、碰撞等核心知识,结合跑步冲击力、无人机悬停等真实情境,适配单元复习,强化物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选题|7/28|动量概念(1题)、动量与动能(2题)、动量定理(3题)、流体模型(6题)|生活情境(跑步缓冲)、科技应用(无人机悬停)|
|多选题|3/18|动量定理与动能(8题)、系统动量能量(9题)、弹簧模型(10题)|综合守恒条件与能量转化|
|实验题|2/15|气垫导轨验证(11题)、平抛碰撞验证(12题)|两种实验方案,强化科学探究|
|解答题|3/39|碰撞综合(13题)、滑板圆弧(14题)、圆弧槽小车(15题)|多过程模型,突出科学推理与模型建构|
内容正文:
高中物理单元测试 —— 第一章 动量守恒定律(适中版02)(原卷版)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.(本题4分)关于动量的概念,以下说法中正确的是( )
A.速度大的物体动量大
B.质量大的物体动量大
C.两个物体的速度相等,那么质量大的物体动量一定大
D.两个物体的质量相等,速度大小也相等,则它们的动量一定相同
2.(本题4分)下列说法中正确的是( )
A.动量大的物体动能一定大 B.动能大的物体动量一定大
C.动能为零的物体动量一定为零 D.动量为零的物体动能不一定为零
3.(本题4分)跑步时膝关节和髋关节需要承担体重3~8倍的负荷,两块骨头之间的关节软骨,会被剧烈地挤压在一起,若冲击力过大,将对软骨及其以下的骨骼造成磨损伤害。以下方法中,不能降低冲击力的是( )
A.降低跑步时的落地速度,轻柔落地
B.穿加重背心跑步
C.穿一双适合自己足弓和步态的缓冲跑鞋
D.在塑胶跑道跑步,减少在水泥地等硬地上的跑步
4.(本题4分)如图所示,竖直向上的匀强电场中,带正电的小球和不带电的小球通过绝缘细线连接在一起,两小球恰好静止于空中。现剪断细线,不计空气阻力,则在不带电小球落地前,两小球构成的系统( )
A.动量守恒,机械能也守恒
B.动量守恒,机械能不守恒
C.动量不守恒,机械能守恒
D.动量不守恒,机械能也不守恒
5.(本题4分)在光滑水平面上,原来静止的物体受到水平拉力F作用,拉力大小F随时间t按图示规律变化,下列说法正确的是( )
A.0~4s内物体的动量先增大后减小 B.0~4s内物体的动量一直增大
C.2s末物体的动量大小为4kg•m/s D.4s末物体的动量为0
6.(本题4分)如图所示为一架质量为M的6轴运送快递无人机,悬停时每个轴上的螺旋桨均竖直向下吹出最大速度为v的气流,每个螺旋桨产生气流的有效横截面积均为S,空气密度为ρ,重力加速度为g,则该无人机悬停时其载货质量的最大值为( )
A. B. C. D.
7.(本题4分)如图所示,在水平面固定放置的光滑圆环内嵌着质量分别为、()的1、2两个大小相同的小球,连线过环心。小球可看作质点,初始时小球2静止于点,小球1以初速度沿圆环切向方向运动,若小球1和2之间发生弹性碰撞,两球第二次在点相碰,则小球的质量比是( )
A. B. C. D.
二、多选题
8.(本题6分)一个质量为0.2kg 的弹性小球,在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同,则碰撞过程中墙对小球的冲量 I大小、墙对小球做功的大小W为( )
A.I=0 B.I=2.4kgm/s
C.W=0 D.W=7.2J
9.(本题6分)如图1所示,三个完全相同的带电小球(视为质点)通过不可伸长的绝缘轻质细线连接,构成一个边长为的正三角形,静止在绝缘水平面上。已知小球质量均为,带电量均为。现将小球1、2间的细线剪断,某时刻三个小球运动到同一条直线上时,速度大小分别为、、,如图2所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了,其中为静电力常量,不计一切阻力。则( )
A.该过程中三个小球组成的系统动量守恒
B.该过程中小球2一定向右做直线运动
C.从图1到图2过程中,小球3向左运动
D.在图2位置,
10.(本题6分)质量均为的物块、与一轻弹簧拴接,置于足够大的光滑水平面上,紧靠竖直墙壁。一水平向左的外力作用于使弹簧压缩,物块、均处于静止。现撤去外力,已知物块与墙壁分离的瞬间,物块的速度为。下列说法正确的是( )
A.物块与墙壁分离后,弹簧最短时的压缩量小于最长时的伸长量
B.物块与墙壁分离后,任意时刻、的速度均不可能水平向左
C.物块与墙壁分离后,物块、组成的系统动能最小值为
D.从撤去外力到物块与墙壁分离的过程,墙壁对的冲量大小为
三、实验题
11.(本题6分)为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图1所示的实验装置,将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上,光电门1和光电门2相隔适当距离安装好。滑块1上装有撞针,滑块2上装有橡皮泥(如图2所示),它们的上端装有宽度均为的遮光片,测得滑块1、2(包含遮光片、撞针、橡皮泥)的质量分别为和。
(1)打开气泵,调节气垫导轨,将一个滑块放在气垫导轨左端,向右轻推滑块,滑块通过光电门1、2的时间分别为、,当t1________t2(选填“<;”“=”或“>;”)时,可认为气垫导轨水平;
(2)将滑块1放在光电门1左侧,将滑块2放在光电门2的右侧,轻推两滑块,使它们相向运动并在两光电门之间的某位置发生碰撞,碰前光电门1、2记录的挡光时间分别为、且,碰后光电门1记录了两个挡光时间均为,光电门2无数据输出。可判断出________(选填“<;”“=”或“>;”),在误差允许的范围内,若满足关系式________(用本小题给出的符号表示),则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
12.(本题9分)某物理兴趣小组用如图甲所示装置验证A、B两小球碰撞过程中动量守恒。
(1)关于重垂线在本实验中的作用,下列说法正确的是_________。
A.确定斜槽末端是否水平
B.确定A、B两小球水平位移的起点
C.没有作用,可有可无
(2)关于该实验,下列说法正确的是_________。
A.实验需要用秒表测量小球做平抛运动的时间
B.被碰小球质量大于入射小球质量
C.斜槽必需光滑
D.铺放在白纸上的复写纸可以移动
(3)不放小球B,小球A从斜槽上挡板处由静止释放,并落在水平地面上。重复多次,记下落点的位置,用刻度尺测量OP,如图乙所示,刻度尺读数为_________;小球B静置在斜槽前端边缘处,同理测出OM、ON;
(4)设A、B两球的质量分别为m1和m2,则“验证A、B两小球碰撞过程中动量守恒”需满足的表达式为_________(用题中的字母表示);
(5)若A、B两球的质量未知,且没有测量质量的仪器,则利用此装置能不能判断A、B两小球的碰撞是否为弹性碰撞?_________(填“能”或“不能”);若你认为不能判断,请说明理由;若你认为能判断,请写出判断的表达式(1个)_________(用题中的字母表示)。
四、解答题
13.(本题10分)质量mA = 1 kg的物体A从空中自由落下,与此同时质量mB = 2 kg的物体B做竖直上抛运动,经过t = 0.2 s与A发生正碰并粘在一起。已知碰撞前瞬间B的速度大小vB = 4 m/s,方向竖直向上,取重力加速度g = 10 m/s2,不计空气阻力。求:
(1)碰撞前瞬间A的速度大小vA;
(2)碰撞后瞬时两物体的速度大小v。
14.(本题13分)如图,一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成,滑板静止于光滑的水平地面上,物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点,物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ(已知μ<1,但具体大小未知),一根长度为L、不可伸长的轻细线,一端固定于O′点,另一端系一小球Q,小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度(细线处于水平拉直状态),然后由静止释放,小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。已知小球Q的质量为m,物体P的质量为2m,滑板的质量为6m,,重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)小球Q与物体P碰撞后瞬间,求物体P速度的大小;
(2)若物体P恰不从C点滑出,求μ的值;
(3)若物体P恰不从A点滑出,求μ′的值
15.(本题16分)如图所示,一半径圆弧槽固定在水平面上,圆弧两端点、间对应的圆心角为,点与圆心的连线竖直。圆弧槽右侧是光滑的水平面,质量的小车紧靠圆弧槽右端放置,且小车上表面与圆弧槽点等高,质量的相同小球和放在小车右侧。一个质量的滑块以的速度从光滑台面上水平射出,刚好从点进入圆弧轨道。已知滑块与小车之间的动摩擦因数,小车足够长,所有碰撞均为弹性碰撞,重力加速度取求:
(1)滑块P到达圆弧点时,轨道对它的作用力大小;
(2)当滑块与小车第次共速时小车与球刚好发生碰撞,初始时球与小车右端的距离;
(3)当滑块与小车第次共速时,小车与球再次发生碰撞,球、之间的距离
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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高中物理单元测试 —— 第一章 动量守恒定律(适中版02)(解析版)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.(本题4分)关于动量的概念,以下说法中正确的是( )
A.速度大的物体动量大
B.质量大的物体动量大
C.两个物体的速度相等,那么质量大的物体动量一定大
D.两个物体的质量相等,速度大小也相等,则它们的动量一定相同
【答案】C
【详解】AB.物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量,只有速度与质量的乘积大时动量才大,AB错误;
C.根据定义,速度相等时质量大动量大,C正确;
D.动量是矢量,动量的方向与速度的方向相同,质量相等,速度大小也相等,只能说明动量的大小相等,方向不一定相同,不能说动量相同,D错误。
故选C。
2.(本题4分)下列说法中正确的是( )
A.动量大的物体动能一定大 B.动能大的物体动量一定大
C.动能为零的物体动量一定为零 D.动量为零的物体动能不一定为零
【答案】C
【详解】根据动能和动量的关系:
故ABD错误,C正确。
故选C。
3.(本题4分)跑步时膝关节和髋关节需要承担体重3~8倍的负荷,两块骨头之间的关节软骨,会被剧烈地挤压在一起,若冲击力过大,将对软骨及其以下的骨骼造成磨损伤害。以下方法中,不能降低冲击力的是( )
A.降低跑步时的落地速度,轻柔落地
B.穿加重背心跑步
C.穿一双适合自己足弓和步态的缓冲跑鞋
D.在塑胶跑道跑步,减少在水泥地等硬地上的跑步
【答案】B
【详解】A.由动量定理可得,人落地时受到的平均冲击力满足
即
为减小冲击力F,可通过减小、m或增大实现。减小落地速度会降低动量变化量,当不变时能减小F,故A正确,不符合题意;
B.穿加重背心使m增大,可知F增大,故B错误,符合题意;
C.缓冲跑鞋通过材料形变延长,根据动量定理可减小F,故C正确,不符合题意;
D.塑胶跑道弹性更好,能增大缓冲时间,从而减小F,故D正确,不符合题意。
本题选择不能降低冲击力的选项,故选B。
4.(本题4分)如图所示,竖直向上的匀强电场中,带正电的小球和不带电的小球通过绝缘细线连接在一起,两小球恰好静止于空中。现剪断细线,不计空气阻力,则在不带电小球落地前,两小球构成的系统( )
A.动量守恒,机械能也守恒
B.动量守恒,机械能不守恒
C.动量不守恒,机械能守恒
D.动量不守恒,机械能也不守恒
【答案】B
【详解】剪断细线之前系统受向上的电场力等于系统的重力,即合外力为零;剪断细线之后,系统所受的力不变,则合外力仍为零,则系统动量守恒;剪断细线后,带正电的小球向上运动,电场力做正功,则系统机械能增加。
故选B。
5.(本题4分)在光滑水平面上,原来静止的物体受到水平拉力F作用,拉力大小F随时间t按图示规律变化,下列说法正确的是( )
A.0~4s内物体的动量先增大后减小 B.0~4s内物体的动量一直增大
C.2s末物体的动量大小为4kg•m/s D.4s末物体的动量为0
【答案】B
【详解】AB.因F-t图像与坐标轴围成的面积等于力的冲量,可知0~4s内物体所受的冲量一直为正,可知物体的动量一直增大,A错误,B正确;
C.根据动量定理可知,因初动量为零,则2s末物体的动量大小等于力F的冲量,即,C错误;
D.同理,4s末物体的动量为,D错误。
故选B。
6.(本题4分)如图所示为一架质量为M的6轴运送快递无人机,悬停时每个轴上的螺旋桨均竖直向下吹出最大速度为v的气流,每个螺旋桨产生气流的有效横截面积均为S,空气密度为ρ,重力加速度为g,则该无人机悬停时其载货质量的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】无人机在空中悬停时,六个相同的螺旋桨向下推动空气获得升力,根据平衡条件有
设时间内每个螺旋桨向下吹出的空气的质量为
对向下推动的空气由动量定理
且有
联立解得
故选C。
7.(本题4分)如图所示,在水平面固定放置的光滑圆环内嵌着质量分别为、()的1、2两个大小相同的小球,连线过环心。小球可看作质点,初始时小球2静止于点,小球1以初速度沿圆环切向方向运动,若小球1和2之间发生弹性碰撞,两球第二次在点相碰,则小球的质量比是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】若两球发生弹性碰撞则有,
联立解得,
根据题意,当时,小球1反弹,反弹后小球2运动圆周、小球1运动圆周后发生第二次碰撞,则有
解得
故选B。
二、多选题
8.(本题6分)一个质量为0.2kg 的弹性小球,在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同,则碰撞过程中墙对小球的冲量 I大小、墙对小球做功的大小W为( )
A.I=0 B.I=2.4kgm/s
C.W=0 D.W=7.2J
【答案】BC
【详解】AB.规定初速度方向为正方向,初速度,末速度为
根据动量定理有
解得
负号表示方向,故碰撞过程中墙对小球的冲量 I大小为,故A错误,B正确;
CD.根据动能定理有
解得,故C正确,D错误。
故选BC。
9.(本题6分)如图1所示,三个完全相同的带电小球(视为质点)通过不可伸长的绝缘轻质细线连接,构成一个边长为的正三角形,静止在绝缘水平面上。已知小球质量均为,带电量均为。现将小球1、2间的细线剪断,某时刻三个小球运动到同一条直线上时,速度大小分别为、、,如图2所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了,其中为静电力常量,不计一切阻力。则( )
A.该过程中三个小球组成的系统动量守恒
B.该过程中小球2一定向右做直线运动
C.从图1到图2过程中,小球3向左运动
D.在图2位置,
【答案】ACD
【详解】AC.在该过程中,由于三个小球组成的系统所受外力之和为零,满足动量守恒的条件,因此系统动量守恒,取水平向左为正方向,根据动量守恒定律
由于小球1、2的受力情况相同,因此
化简得
即
而
解得,故AC正确;
B.该过程中小球2所受合力方向不断变化,不会做直线运动,故B错误;
D.三个小球组成系统能量守恒,根据能量守恒定律
代入数据解得,故D正确。
故选ACD。
10.(本题6分)质量均为的物块、与一轻弹簧拴接,置于足够大的光滑水平面上,紧靠竖直墙壁。一水平向左的外力作用于使弹簧压缩,物块、均处于静止。现撤去外力,已知物块与墙壁分离的瞬间,物块的速度为。下列说法正确的是( )
A.物块与墙壁分离后,弹簧最短时的压缩量小于最长时的伸长量
B.物块与墙壁分离后,任意时刻、的速度均不可能水平向左
C.物块与墙壁分离后,物块、组成的系统动能最小值为
D.从撤去外力到物块与墙壁分离的过程,墙壁对的冲量大小为
【答案】BC
【详解】A.物块A与墙壁分离后,弹簧最短和最长分别为两物块共速时,物块AB与弹簧组成的系统动量守恒,则两物块共速的速度大小相同;根据系统只有弹力做功,系统的机械能守恒,所以弹簧最短和最长时物块的动能相同,即弹性势能相同,则弹簧最短时的压缩量等于最长时的伸长量,故A错误;
B.物块A与墙壁分离后,物块AB与弹簧组成的系统动量守恒,弹簧最短时,物块B的速度最小向右;弹簧最长时,物块A的速度最小为零,所以任意时刻A、B的速度均不可能水平向左,故B正确;
C.弹簧最短和最长时弹簧的弹性势能最大,动能最小,根据动量守恒
物块A、B组成的系统动能最小值为
故C正确;
D.物块AB与弹簧组成的系统,根据动量定理可得墙壁对系统的冲量大小为
即墙壁对A的冲量大小为,故D错误。
故选BC。
三、实验题
11.(本题6分)为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图1所示的实验装置,将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上,光电门1和光电门2相隔适当距离安装好。滑块1上装有撞针,滑块2上装有橡皮泥(如图2所示),它们的上端装有宽度均为的遮光片,测得滑块1、2(包含遮光片、撞针、橡皮泥)的质量分别为和。
(1)打开气泵,调节气垫导轨,将一个滑块放在气垫导轨左端,向右轻推滑块,滑块通过光电门1、2的时间分别为、,当t1________t2(选填“<;”“=”或“>;”)时,可认为气垫导轨水平;
(2)将滑块1放在光电门1左侧,将滑块2放在光电门2的右侧,轻推两滑块,使它们相向运动并在两光电门之间的某位置发生碰撞,碰前光电门1、2记录的挡光时间分别为、且,碰后光电门1记录了两个挡光时间均为,光电门2无数据输出。可判断出________(选填“<;”“=”或“>;”),在误差允许的范围内,若满足关系式________(用本小题给出的符号表示),则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
【答案】(1)=
(2) <
【详解】(1)滑块做匀速直线运动,因此其通过光电门1、2的时间相等。
(2)[1]碰后光电门1记录了两个挡光时间均为,因此两个滑块碰撞后一起向左运动,故滑块1的质量小于滑块2的质量;
[2]碰撞前,滑块1和滑块2的速度大小分别为和
碰撞后,两滑块一起的速度大小为
若动量守恒,则有
代入速度的表达式推导得
12.(本题9分)某物理兴趣小组用如图甲所示装置验证A、B两小球碰撞过程中动量守恒。
(1)关于重垂线在本实验中的作用,下列说法正确的是_________。
A.确定斜槽末端是否水平
B.确定A、B两小球水平位移的起点
C.没有作用,可有可无
(2)关于该实验,下列说法正确的是_________。
A.实验需要用秒表测量小球做平抛运动的时间
B.被碰小球质量大于入射小球质量
C.斜槽必需光滑
D.铺放在白纸上的复写纸可以移动
(3)不放小球B,小球A从斜槽上挡板处由静止释放,并落在水平地面上。重复多次,记下落点的位置,用刻度尺测量OP,如图乙所示,刻度尺读数为_________;小球B静置在斜槽前端边缘处,同理测出OM、ON;
(4)设A、B两球的质量分别为m1和m2,则“验证A、B两小球碰撞过程中动量守恒”需满足的表达式为_________(用题中的字母表示);
(5)若A、B两球的质量未知,且没有测量质量的仪器,则利用此装置能不能判断A、B两小球的碰撞是否为弹性碰撞?_________(填“能”或“不能”);若你认为不能判断,请说明理由;若你认为能判断,请写出判断的表达式(1个)_________(用题中的字母表示)。
【答案】 B D 8.75 能
【详解】(1)[1]关于重垂线在本实验中的作用是确定A、B两小球水平位移的起点。
故选B。
(2)[2]A.碰后两球均做平抛运动,下落的高度相同则时间都一样,则可以用水平位移代替水平速度,则不需要秒表测量小球在空中飞行时间,选项A错误;
B.为避免撞后弹回,需要被碰小球质量小于入射小球质量,选项B错误;
C.轨道倾斜部分不一定必须光滑,同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放,以保证小球到达斜槽底端时速度相同,选项C错误;
D.白纸铺到地面上后,实验时整个过程都不能移动,但复写纸不必固定在白纸上,选项D正确。
故选D。
(3)[3]刻度尺的分度值为0.1cm,估读到分度值下一位,读数为8.75cm;
(4)[4] 根据题意,设碰前、碰后A的速度分别为、,B碰后的速度分别,根据动量守恒
抛出后各自做平抛运动,则
水平方向
竖直方向
整理可得
(5)[5][6]根据能量守恒定律定律
由于
解得
则有
整理可得
即
所以能判断是否为弹性碰撞。
四、解答题
13.(本题10分)质量mA = 1 kg的物体A从空中自由落下,与此同时质量mB = 2 kg的物体B做竖直上抛运动,经过t = 0.2 s与A发生正碰并粘在一起。已知碰撞前瞬间B的速度大小vB = 4 m/s,方向竖直向上,取重力加速度g = 10 m/s2,不计空气阻力。求:
(1)碰撞前瞬间A的速度大小vA;
(2)碰撞后瞬时两物体的速度大小v。
【答案】(1)2 m/s
(2)2 m/s
【详解】(1)对A,有
代入数据,得
(2)两物体碰撞瞬间,两物体组成的系统动量守恒,取向下为正方向,根据动量守恒定律,有
解得
则碰撞后瞬时两物体的速度大小为2 m/s。
14.(本题13分)如图,一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成,滑板静止于光滑的水平地面上,物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点,物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ(已知μ<1,但具体大小未知),一根长度为L、不可伸长的轻细线,一端固定于O′点,另一端系一小球Q,小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度(细线处于水平拉直状态),然后由静止释放,小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。已知小球Q的质量为m,物体P的质量为2m,滑板的质量为6m,,重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)小球Q与物体P碰撞后瞬间,求物体P速度的大小;
(2)若物体P恰不从C点滑出,求μ的值;
(3)若物体P恰不从A点滑出,求μ′的值
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)小球Q下摆过程,根据动能定理有
小球Q与物体P发生弹性碰撞过程有,
解得
(2)若物体P恰不从C点滑出,即P运动到C点时与滑板的水平方向速度相等,竖直方向速度为0,则有,
解得
(3)若物体P最终恰好运动至滑板上的A点与滑板保持相对静止,则有,
解得
15.(本题16分)如图所示,一半径圆弧槽固定在水平面上,圆弧两端点、间对应的圆心角为,点与圆心的连线竖直。圆弧槽右侧是光滑的水平面,质量的小车紧靠圆弧槽右端放置,且小车上表面与圆弧槽点等高,质量的相同小球和放在小车右侧。一个质量的滑块以的速度从光滑台面上水平射出,刚好从点进入圆弧轨道。已知滑块与小车之间的动摩擦因数,小车足够长,所有碰撞均为弹性碰撞,重力加速度取求:
(1)滑块P到达圆弧点时,轨道对它的作用力大小;
(2)当滑块与小车第次共速时小车与球刚好发生碰撞,初始时球与小车右端的距离;
(3)当滑块与小车第次共速时,小车与球再次发生碰撞,球、之间的距离
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)刚好从点进入圆弧轨道,点由几何关系得
得
过程中由动能定理得
得
点由牛顿第二定律得
得
(2)滑块P与小车第一次共速,由动量守恒定律
得
对小车,由动能定理
得
(3)小车与第一次碰撞过程中,由动量守恒和能量关系,
解得,
小车与滑块第2次达到共速
得
对小车由动能定理
得
小车与第一次碰撞后运动到滑块与小车再次共速过程到中,一直以的速度向右运动。故可以判断,滑块与小车共速时,与发生弹性碰撞,交换速度,处于静止,故球、之间的距离
试卷第1页,共3页
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