- 2021-05-25 发布 |
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文档介绍
【物理】2019届二轮复习动量和能量观点的综合应用作业(全国通用)
课时作业6 动量和能量观点的综合应用 一、选择题(1~3题为单项选择题,4~6题为多项选择题) 1.若物体在运动过程中受到的合力不为零,则下列说法正确的是( ) A.物体的动能不可能总是不变的 B.物体的动量不可能总是不变的 C.物体的加速度一定变化 D.物体的速度方向一定变化 解析:若物体在运动过程中受到的合力不为零,物体一定有加速度,但加速度不一定变化,选项C错误.若物体做加速或减速直线运动,其速度方向可能不变,选项D错误.若物体做匀速圆周运动,物体在运动过程中受到的合力不为零,物体的动能不变,选项A错误.由动量定理可知,若物体在运动过程中受到的合力不为零,物体的动量不可能总是不变的.选项B正确. 答案:B 2.篮球运动员接传来的篮球时,通常要先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球迅速引至胸前,这样做可以( ) A.减小球的动量的变化量 B.减小球对手作用力的冲量 C.减小球对手的冲击力 D.延长接球过程的时间来减小动量的变化量 解析:设人对球的作用力为F,对球应用动量定理得-Ft=0-mv0,接球时,两臂随球迅速收缩至胸前,延长了作用时间,则F减小,根据牛顿第三定律,球对人的冲击力F′=F,所以球对人的冲击力减小,故选项C是正确的. 答案:C 3. 如图所示,将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上,槽的左侧有一固定在水平面上的物块.今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下,与半圆槽相切自A点进入槽内,则以下说法中正确的是( ) A.小球在半圆槽内运动的全过程中,只有重力对它做功 B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽机械能守恒 C.小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中,小球与半圆槽组成的系统动量守恒 D.小球离开C点以后,将做竖直上抛运动 解析:小球在半圆槽内运动,到达B点之前有水平方向的速度,在水平方向上动量增加.到达B点之后,小球对半圆槽做正功,半圆槽对小球做负功,半圆槽和小球组成的系统在水平方向上动量守恒,全过程机械能守恒.离开C点后,小球具有向上和向右的速度,所以做斜抛运动. 答案:B 4.滑块甲的质量为0.8 kg,以大小为5.0 m/s的速度向右运动时,与另一质量为1.0 kg、以大小为3.0 m/s的速度迎面而来的滑块乙相撞.碰撞后滑块甲恰好静止.假设碰撞时间极短,以向右为正方向,下列说法正确的是( ) A.碰后乙的速度大小为2 m/s B.碰撞过程中甲受到的乙的作用力的冲量大小为4.0 N·s C.碰撞过程中乙动量的变化量为2.0 kg·m/s D.碰撞过程中系统损失的机械能为14 J 解析:由动量守恒定律得m甲v甲-m乙v乙=m乙v乙′,代入数据解得v乙′=1.0 m/s,选项A错误.碰撞过程中甲动量的变化量为Δp甲=0-m甲Δv甲=-4.0 kg·m/s,由动量定理可得甲滑块受到的乙的作用力的冲量为I=Δp甲=-4.0 N·s,选项B正确.碰撞过程中乙动量的变化量为Δp乙=m乙v乙′-(-m乙v乙)=4.0 kg·m/s,选项C错误.由能量守恒定律得m甲v+m乙v=m乙v乙′2+ΔE,代入数据解得ΔE=14 J,选项D正确. 答案:BD 5.[2018·河北廊坊调研]如图所示,小车A的质量M=2 kg,置于光滑水平面上,初速度v0=14 m/s.带正电荷可视为质点的物体B,电荷量q=0.2 C,质量m=0.1 kg,将其轻放在小车A的右端,在A、B所在的空间存在匀强磁场,方向垂直于纸面向里,磁感应强度B0=0.5 T,物体B与小车之间存在摩擦力的作用,设小车足够长,小车表面是绝缘的(g取10 m/s2),则( ) A.物体B的最终速度为10 m/s B.小车A的最终速度为13.5 m/s C.小车A和物体B的最终速度约为13.3 m/s D.小车A达到最小速度的全过程中系统增加的内能为8.75 J 解析:假设A、B能获得共同速度v,则由动量守恒定律得Mv0=(M+m)v,解得v=13.3 m/s,此时物体B受到的洛伦兹力qvB0=1.33 N>mg=1 N,说明物体B早已“悬浮”.当物体B对小车A的压力为零时,小车A与物体B之间无摩擦力的作用,A、B匀速运动,此时物体B的速度最大,小车A的速度最小,有qvBB0=mg,解得vB=10 m/s,根据动量守恒定律得Mv0=mvB+MvA,解得vA=13.5 m/s,A、B正确,C错误.根据能量守恒定律得Q=ΔEk=--=8.75 J,D正确. 答案:BD 6.如图所示,质量为2m的长木板A静止在光滑水平面上,其左端与固定台阶相距x,长木板的右端紧靠一半径为R的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧的底端与木板上表面水平相切但不相连,圆弧轨道固定在水平地面上.质量为m的滑块B(可视为质点)以初速度v0=从圆弧轨道的顶端沿圆弧下滑,当B到达最低点时,B从A右端水平滑上木板,同时撤走圆弧轨道.A与台阶碰撞时无机械能损失,不计空气阻力,A、B之间动摩擦因数为μ,A足够长,B不会从A的上表面滑出;重力加速度为g.下列说法正确的是( ) A.滑块B到圆弧轨道底端时对圆弧轨道底端的压力大小为5mg B.滑块B与木板A相互作用过程中(A与台阶碰撞前)动量守恒 C.木板A与台阶碰撞瞬间,木板A受到台阶的冲量向左 D.A与台阶只发生一次碰撞,x满足的条件为x≥ 解析:滑块B从圆弧轨道顶端运动到底端的过程,机械能守恒,由机械能守恒定律得mv+mgR=mv,在圆弧轨道底端有FN-mg=m,解得FN=5mg,由牛顿第三定律可知选项A正确;滑块B与木板A相互作用过程中系统所受合外力为零,系统动量守恒,故选项B正确;木板A与台阶碰撞瞬间,木板A受到台阶的作用力向右,即获得的冲量向右,故选项C错误;设A与台阶碰撞前瞬间,A、B的速度分别为vA、vB,由动量守恒定律得mv1=mvB+2mvA,若A与台阶只碰撞一次,碰撞后动量大小必须满足2mvA≥mvB,对A应用动能定理有μmgx=×2mv,解得x≥,选项D正确. 答案:ABD 二、非选择题 7.[2018·北京卷,22]2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某滑道示意图如图,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高h=10 m,C是半径R=20 m圆弧的最低点.质量m=60 kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度a=4.5 m/s2,到达B点时速度vB=30 m/s,取重力加速度g=10 m/s2. (1)求长直助滑道AB的长度L; (2)求运动员在AB段所受合外力的冲量I的大小; (3)若不计BC段的阻力,画出运动员经过C点时的受力图,并求其所受支持力FN的大小. 解析:(1)根据匀变速直线运动公式,有 L==100 m (2)根据动量定理,有I=mvB-mvA=1 800 N·s (3)运动员经过C点时的受力分析如图所示. 根据动能定理,运动员在BC段运动的过程中,有 mgh=mv-mv 根据牛顿第二定律,有FN-mg=m 联立解得FN=3 900 N 答案:(1)100 m (2)1 800 N·s (3)受力图如图所示 3 900 N 8.如图所示,质量均为m的小滑块A、B、C厚度均不计.其中B、C两滑块通过劲度系数为k的轻弹簧相连并竖直放置在水平面上.现在将小滑块A从距离B滑块H0高处由静止释放,A、B相碰后立刻粘合为一个整体,且以共同速度向下运动,不计空气阻力,当地重力加速度为g.求: (1)A、B碰后的共同速度v1的大小; (2)A、B向下运动的速度最大时,滑块C对水平面的压力大小. 解析:(1)设A与B碰撞之前的瞬时速度为v0,则mgH0=mv① A、B碰撞前后动量守恒,即mv0=2mv1② 式中v1为A与B碰撞后的共同速度 联立①②解得v1=. (2)当A、B的速度最大时,它们所受的合力为零,即处于平衡状态,设此时水平地面对滑块C的支持力大小和滑块C对水平地面的压力大小分别为FN′和FN,对于A、B、C组成的系统,由受力分析可知FN′-3mg=0③ 由牛顿第三定律可知FN′=FN④ 联立③④解得FN=3mg. 答案:(1) (2)3mg 9.如图所示,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端拴连物块b,小车质量M=3 kg,AO部分粗糙且长L=2 m,OB部分光滑.物块a放在车的最左端,和车一起以v0=4 m/s的速度向右匀速运动,其与小车间的动摩擦因数μ=0.3.车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连.已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内.a、b两物块可视为质点,质量均为m=1 kg,碰撞时间极短且不粘连,碰后一起向右运动(取g=10 m/s2).求: (1)物块a与b碰后的速度大小; (2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离x车; (3)当物块a相对小车静止时,其在小车上的位置到O点的距离x. 解析:(1)设物块a与b碰前的速度大小为v1,碰后的速度大小为v2,在这个过程中对物块a,由动能定理得 -μmgL=mv-mv 代入数据解得v1=2 m/s a、b碰撞过程中系统动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得mv1=2mv2 代入数据解得v2=1 m/s. (2)当弹簧恢复到原长时两物块分离,a以v2=1 m/s的速度在小车上向左滑动,以水平向左为正方向,当a与小车有共同的速度v3时,由动量守恒定律得 mv2=(M+m)v3 代入数据解得v3=0.25 m/s 对小车,由动能定理得 μmgx车=Mv 代入数据解得x车=m=0.031 25 m. (3)对该过程应用动能定理得 -μmgx=(M+m)v-mv 解得物块a与小车相对静止时,a与O点距离 x=0.125 m. 答案:(1)1 m/s (2)0.03125 m (3)0.125 m查看更多