【物理】2020届一轮复习人教版动量守恒定律　力学三大观点课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版动量守恒定律　力学三大观点课时作业

2020 届一轮复习人教版 动量守恒定律 力学三大观点 课时作业 一、选择题(本题共 10 小题，每小题 7 分，共 70 分。其中 1～7 为单选，8～10 为多选) 1．[2017·湖北黄石市黄石一中模拟]有关物体的动量，下列说法 正确的是( ) A．同一物体的动量改变，一定是速度大小改变 B．同一物体的动量改变，一定是速度方向改变 C．同一物体的运动速度改变，其动量一定改变 D．同一物体的运动速度改变，其动量可能不变 答案 C 解析 动量为一矢量，由 p＝mv 知，同一物体动量改变，可能 是速度大小变化、也可能是速度方向变化，所以 A、B 错误；同一物 体速度改变，动量一定变化，故 C 正确，D 错误。 2．[2017·山西太原五中月考]下面关于物体动量和冲量的说法错 误的是( ) A．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大 B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变 C．物体动量增量的方向，就是它所受冲量的方向 D．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快 答案 A 解析 Ft 越大，Δp 越大，但动量不一定大，它还与初态的动量 有关，故 A 错误，B 正确；冲量不仅与Δp 大小相等，而且方向相同， 所以 C 正确；物体所受合外力越大，速度变化越快，即动量变化越 快，D 正确。 3．把一个乒乓球竖直向上抛出，若空气阻力大小不变，则乒乓 球上升到最高点和从最高点返回到抛出点的过程相比较( ) A．重力在上升过程的冲量大 B．合外力在上升过程的冲量大 C．重力冲量在两过程中的方向相反 D．空气阻力冲量在两过程中的方向相同 答案 B 解析 乒乓球上升过程 mg＋f＝ma1，下降过程 mg－f＝ma2，故 a1>a2。由于上升和下降通过的位移相同，由公式 x＝1 2at2 知上升用的 时间小于下降用的时间，上升时重力的冲量小，A 错误；而重力的冲 量，不管是上升还是下降，方向都向下，故 C 错误；而空气阻力冲 量的方向：上升时向下，下降时向上，故方向相反，D 错误；再由公 式 v＝ 2ax可知，上升的初速度大于下降的末速度，由动量定理知， 合外力的冲量等于动量的变化量，因上升时动量的变化量大于下降时 动量的变化量，故合外力在上升过程冲量大，故 B 正确。 4．[2017·山东临沂调研]人从高处跳到较硬的水平地面时，为了 安全，一般都是让脚尖先触地且着地时要弯曲双腿，这是为了( ) A．减小地面对人的冲量 B．减小人的动量的变化 C．增加人对地面的冲击时间 D．增大人对地面的压强 答案 C 解析 脚尖先触地且着地时弯曲双腿，可以增加人对地面的冲击 时间，根据动量定理 F＝Δp Δt 可知，地面对人的作用力减小，从而达到 安全的目的，故 C 正确，A、B、D 错误。 5. [2018·江西上饶一中月考]物体 A 和 B 用轻绳相连在轻质弹簧 下静止不动，如图甲所示。A 的质量为 m，B 的质量为 M。当连接 A、 B 的绳突然断开后，物体 A 上升经某一位置时的速度为 v，这时物体 B 下落速度大小为 u，如图乙所示。这段时间里，弹簧的弹力对物体 的冲量为( ) A．mv B．mv－Mu C．mv＋Mu D．mv＋mu 答案 D 解析 弹簧的弹力是变力，时间是未知量，显然，不能直接从冲 量的概念 I＝Ft 入手计算，只能用动量定理求解，对物体 A：I 弹－ mgt＝mv。对物体 B：Mgt＝Mu。消去 t 解得 I 弹＝mv＋mu，D 正确， A、B、C 错误。 6．一质量为 2 kg 的物体受水平拉力 F 作用，在粗糙水平面上做 加速直线运动时的 at 图象如图所示，t＝0 时其速度大小为 2 m/s，滑 动摩擦力大小恒为 2 N，则( ) A．t＝6 s 时，物体的速度为 18 m/s B．在 0～6 s 内，合力对物体做的功为 400 J C．在 0～6 s 内，拉力对物体的冲量为 36 N·s D．t＝6 s 时，拉力 F 的功率为 200 W 答案 D 解析 类比速度图象中位移的表示方法可知，在加速度—时间图 象中图线与坐标轴所围面积表示速度变化量，在 0～6 s 内Δv＝18 m/s，又 v0＝2 m/s，则 t＝6 s 时的速度 v＝20 m/s，A 错误；由动能 定理可知，0～6 s 内，合力做的功为 W＝1 2mv2－1 2mv20＝396 J，B 错 误；由动量定理可知，IF－Ff·t＝mv－mv0，代入已知条件解得 IF＝ 48 N·s，C 错误；由牛顿第二定律可知，6 s 末 F－Ff＝ma，解得 F ＝10 N，所以拉力的功率 P＝Fv＝200 W，D 正确。 7．质量为 m 的运动员从床垫正上方 h1 高处自由下落，落垫后反 弹的高度为 h2，设运动员每次与床垫接触的时间为 t，则在运动员与 床垫接触的时间内运动员对床垫的平均作用力为(空气阻力不计，重 力加速度为 g)( ) A．mg＋m 2gh1 t B．mg＋m 2gh2 t C.m 2gh2＋m 2gh1 t D．mg＋m 2gh2＋m 2gh1 t 答案 D 解析 设在时间 t 内，床垫对运动员的平均作用力大小为 F，运 动员刚接触床垫时的速率为 v1，则离开床垫时的速率为 v2。如图所 示，规定竖直向上为正方向，根据动量定理有： F 合 t＝Δp，F 合＝F－mg Δp＝mv2－m(－v1)＝mv2＋mv1 由机械能守恒定律有 1 2mv21＝mgh1，v1＝ 2gh1 1 2mv22＝mgh2，v2＝ 2gh2 由此可得 F＝mg＋mv2＋mv1 t ＝mg＋m 2gh2＋m 2gh1 t ，由牛顿 第 三定 律可 得， 运动 员对 床垫 的作 用力 大小 F′ ＝F＝ mg＋ m 2gh2＋m 2gh1 t ，方向为竖直向下，D 正确，A、B、C 错误。 8. 恒力 F 作用在质量为 m 的物体上，如图所示，由于地面对物 体的摩擦力较大，没有被拉动，则经时间 t，下列说法正确的是( ) A．拉力 F 对物体的冲量大小为零 B．拉力 F 对物体的冲量大小为 Ft C．拉力 F 对物体的冲量大小是 Ftcosθ D．合力对物体的冲量大小为零 答案 BD 解析 物体静止时，合外力为零，合外力的冲量为零，D 正确； 拉力是恒力，其冲量为力与时间的乘积，B 正确，A、C 错误。 二、实验题(10 分) 9.气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵将压缩空气通过导 轨的众多小孔高速喷出,在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫,使滑块 悬浮在导轨上。由于气垫的摩擦力极小,滑块在导轨上的运动可近似 为没有摩擦的运动。用固定在气垫导轨上的光电门 A、B 和光电计时 装置,以及带有挡光条的滑块 C、D 来验证动量守恒定律。已知挡光条 的持续挡光宽度为 l,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下: a.调节气垫导轨底座螺母,观察导轨上的气泡仪,使导轨成水平状态; b.在滑块 C、D 间放入一个轻质弹簧,用一条橡皮筋捆绑住三者成一水 平整体,静置于导轨中部; c.将光电门尽量靠近滑块 C、D 两端; d.烧断捆绑的橡皮筋,使滑块 C、D 在弹簧作用下分离,分别通过光电门 A、B; e.由光电计时器记录滑块 C 第一次通过光电门 A 时挡光条持续挡光的 时间 tC,以及滑块 D 第一次通过光电门 B 时挡光条持续挡光的时间 tD。 (1)实验中还应测量的物理量是 ; (2)根据上述测量的实验数据及已知量,验证动量守恒定律的表达式 是 ;实验中算得的 C、D 两滑块的动量大小并不 完全相等,产生误差的主要原因是 ; (3)利用上述实验数据 (填“能”或“不能”)测出被压缩弹簧的弹 性势能的大小。如能,请写出计算表达式,若不能,说明理由: 。 答案(1)滑块 C、D 的质量 mC、mD (2) 滑块与气垫导轨间仍存在摩擦,气垫导轨未完全水平 (3)能,Ep= mC 2+ mD 2 解析(1)要验证弹簧弹开的两滑块动量守恒,需要知道两滑块的质量和 速度,而速度可以通过光电计时器测量的时间和位移计算,所以实验中 还应测量的物理量是滑块 C、D 的质量 mC、mD。 (2)设遮光条的宽度为 l,则 vC= ,vD= ,验证动量守恒定律的表达 式是 mCvC=mDvD,即 。 产生误差的主要原因是滑块与气垫导轨间仍存在摩擦,气垫导轨 未完全水平,测量 mC、mD 及 tC、tD 时有误差。 (3)烧断捆绑的橡皮筋后只有弹簧弹力做功,系统机械能守恒,所 以 弹 簧 的 弹 性 势 能 等 于 两 滑 块 离 开 弹 簧 时 的 动 能 , 即 Ep= mC mD mC 2+ mD 2。 三、计算题(本题共 3 小题,共 42 分) 10. (10 分)(2018·山东省山师附中三模)如图,两块相同平板 P1、P2 置于光 滑水平面上,质量均为 m=0.1 kg。P2 的右端固定一轻质弹簧,物体 P 置 于 P1 的最右端,质量为 M=0.2 kg 且可看作质点。P1 与 P 以共同速度 v0=4 m/s 向右运动,与静止的 P2 发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后 P1 与 P2 黏连在一起,P 压缩弹簧后被弹回(弹簧始终在弹性限度内)。平板 P1 的长度 L=1 m,P 与 P1 之间的动摩擦因数为μ=0.2,P2 上表面光滑。 求: (1)P1、P2 刚碰完时的共同速度 v1; (2)此过程中弹簧的最大弹性势能 Ep。 (3)通过计算判断最终 P 能否从 P1 上滑下,并求出 P 的最终速度 v2。 答案(1)2 m/s (2)0.2 J (3)3 m/s 解析(1)P1、P2 碰撞过程,由动量守恒定律 mv0=2mv1 解得 v1= =2 m/s,方向水平向右; (2)对 P1、P2、P 系统,由动量守恒定律 2mv1+Mv0=(2m+M)v2' 解得 v2'= v0=3 m/s,方向水平向右, 此 过 程 中 弹 簧 的 最 大 弹 性 势 能 Ep= ·2m (2m+M)v2'2=0.2 J; (3)对 P1、P2、P 系统,由动量守恒定律 2mv1+Mv0=2mv3-Mv2 由能量守恒定律得 ·2m ·2m +μMgL 解得 P 的最终速度 v2=3 m/s>0,即 P 能从 P1 上滑下,P 的最终速度 v2=3 m/s。