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文档简介
1、专题检测(九) 站在“动量观点”的高度解决力学问题1.多选 如图所示,质量为2 kg的足够长平板车Q上表面水平,原来静止在光滑水平面上,平板车左端静止着一块质量为2 kg的物体P,一颗质量为0.01 kg的子弹以700 m/s的速度水平瞬间射穿P后,速度变为100 m/s,若P、Q之间的动摩擦因数为0.5,则()A由于P、Q之间不光滑,子弹瞬间射穿P的过程,子弹和物体P组成的系统,动量不守恒B子弹瞬间射穿P的过程,子弹和物体P组成的系统,动量守恒,能量守恒C子弹瞬间射穿P的过程,子弹和物体P组成的系统,动量守恒,能量不守恒D子弹瞬间射穿P后,P的速度为3 m/s解析:选BD取子弹的初速度v0的
2、方向为正方向,子弹瞬间射穿物体P的过程满足动量守恒条件。由动量守恒,可知mv0mvMvP,解得vP3 m/s,选项A错误,D正确;子弹瞬间射穿P的过程,机械能不守恒,但能量守恒,选项B正确,C错误。2质量为m的物体放在光滑水平地面上,在与水平方向成角的恒力F作用下,由静止开始运动,经过时间t,速度为v,在此时间内恒力F和重力的冲量大小分别为()AFt,0BFtcos ,0Cmv,0 DFt,mgt解析:选D冲量的计算一定要与功的计算区别开来,功的大小不但取决于力的大小、物体位移的大小,还与力和物体运动的方向的夹角有关。而力的冲量与力和物体运动的方向的夹角没有关系,可直接由公式进行计算,求得恒力
3、F的冲量为Ft,重力的冲量为mgt。3.多选质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为。初始时小物块停在箱子正中间,如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为()A.mv2 B.v2C.NmgL DNmgL解析:选BD根据动量守恒,小物块和箱子的共同速度v,损失的动能Ekmv2(Mm)v2v2,所以B正确;根据能量守恒,损失的动能等于因摩擦产生的热量,而计算热量的方法是摩擦力乘以相对位移,所以EkfNLNmgL,可
4、见D正确。4(2018届高三汕头六校联考)冰壶运动深受观众喜爱,图1为冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头。在某次投掷中,冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰,如图2。若两冰壶质量相等,则碰后两冰壶最终停止的位置,可能是选项图中的()解析:选B两冰壶碰撞过程动量守恒,两冰壶发生正碰,由动量守恒定律可知,碰撞前后系统动量不变,两冰壶的动量方向即速度方向不会偏离甲原来的方向,故A错误;如果两冰壶发生弹性碰撞,碰撞过程动量守恒、机械能守恒,两冰壶质量相等,碰撞后两冰壶交换速度,甲静止,乙的速度等于甲的速度,碰后乙做减速运动,最后静止,最终两冰壶的位置如选项图B所示,故B正确;两冰壶碰撞后,甲的速
5、度不可能大于乙的速度,碰后乙在前,甲在后,故C错误;碰撞过程机械能不可能增大,两冰壶质量相等,碰撞后甲的速度不可能大于乙的速度,即碰撞后甲的位移不可能大于乙的位移,故D错误。5多选如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正碰,小球的质量分别为m1和m2,图乙为它们碰撞前后的st(位移时间)图像,已知m10.1 kg。由此可以判断()A碰前m2静止,m1向右运动B碰后m2和m1都向右运动Cm20.3 kgD碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能解析:选AC由位移时间图像的斜率表示速度,碰前m2的位移不随时间而变化,处于静止状态,m1的速度大小为v14 m/s,速度方向只有向右才能与m2相碰,故A正
6、确;由题图可知,碰后m2的速度为正,说明向右运动,m1的速度为负,说明向左运动,故B错误;由题图求出碰后m2和m1的速度分别为v22 m/s,v12 m/s,根据动量守恒定律得,m1v1m2v2m1v1,代入数据解得,m20.3 kg,故C正确;碰撞过程中系统损失的机械能为Em1v12m1v12m2v22,代入解得,E0,故D错误。6.如图所示,一辆小车装有光滑弧形轨道,总质量为m,停放在光滑水平面上。有一质量也为m、速度为v0的铁球,沿轨道水平部分射入,并沿弧形轨道上升h后又下降而离开小车,离开后铁球的运动情况是()A做平抛运动,速度方向与小车运动方向相同B做平抛运动,速度方向与小车运动方向
7、相反C做自由落体运动D铁球与小车有相同的速度解析:选C设铁球离开小车时,铁球的速度为v1,小车的速度为v2,整个过程中动量守恒,机械能守恒,由动量守恒定律得:mv0mv1mv2,由动能守恒得:mv02mv12mv22,联立解得:v10,v2v0,即铁球与小车分离后二者交换速度,所以铁球与小车分离后做自由落体运动,故选项C正确。7.如图所示为某运动员用头颠球,若足球用头顶起,每次上升高度为80 cm,足球的质量为400 g,与头部作用时间t为0.1 s,则足球一次在空中的运动时间及足球给头部的作用力大小(空气阻力不计,g取10 m/s2)()At0.4 s;FN40 N Bt0.4 s;FN36
8、 NCt0.8 s;FN36 N Dt0.8 s;FN40 N解析:选C足球自由下落时有hgt2,解得t0.4 s,竖直向上运动的时间等于自由下落运动的时间,所以t总2t0.8 s;设竖直向上为正方向,由动量定理得(FNmg)tmv(mv),又vgt4 m/s,联立解得FN36 N,故C正确。8在空中相同高度处以相同的速率分别抛出质量相同的三个小球,一个竖直上抛,一个竖直下抛,一个平抛,若不计空气阻力,从三个小球抛出到落地的过程中()A三个小球动量的变化量相同B下抛球和平抛球动量的变化量相同C上抛球动量变化量最大D三球落地时的动量相同解析:选C三个小球以相同的速率抛出,可知竖直上抛运动的小球运
9、动时间大于平抛运动的时间,平抛运动的时间大于竖直下抛运动的时间,所以竖直上抛运动的时间最长,根据动量定理知,mgtp,可得上抛球动量变化量最大,下抛球动量变化量最小,故C正确,A、B错误;根据动能定理知,mghmv2mv02,可知三球落地时速度的大小相等,由于平抛运动的速度方向与上抛运动和下抛运动的速度方向不同, 则动量不同,故D错误。9.质量为1 kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示,则物体在前10 s内和后10 s内所受外力的冲量分别是()A10 Ns,10 NsB10 Ns,10 NsC0,10 NsD0,10 Ns解析:选D由题图可知,在前10 s内初、末状态的动量相等,p1p25
10、 kgm/s,由动量定理知I10;在后10 s内p35 kgm/s,I2p3p210 Ns,故选D。10为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水面上升了45 mm。查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s。据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1103 kg/m3)()A0.15 Pa B0.54 PaC1.5 Pa D5.4 Pa解析:选A由于是估算压强,所以不计雨滴的重力,设雨滴受到支持面的平均作用力为F,在t时间内有质量为m的雨滴的速度由v12 m/s减为零。以向上为正方向,对这部分雨水应用动
11、量定理:Ft0(mv)mv,得到F v。设水杯横截面积为S,对水杯里的雨水,在t时间内水面上升h,则有mSh,FSv,压强pv10312 Pa0.15 Pa。故A正确。11质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地面,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离开地面的速率为v2。在碰撞过程中,钢球受到合力的冲量的方向和大小为()A向下,m(v1v2) B向下,m(v1v2)C向上,m(v1v2) D向上,m(v1v2)解析:选D由于碰撞时间极短,钢球的重力相对于地面对钢球的冲量可忽略不计。根据动量定理求解在碰撞过程中地面对钢球的冲量的方向和大小,选取竖直向下方向为正方向,根据动量定理得,地面对钢球的冲量Im
12、v2mv1m(v1v2),则地面对钢球的冲量的方向向上,大小为m(v1v2),故D正确。12(2015北京高考)“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动,从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是()A绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小B绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小C绳恰好伸直时,绳的弹性势能为零,人的动能最大D人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力解析:选A从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中,人先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,加速度等于零时,速度最大,故
13、人的动量和动能都是先增大后减小,加速度等于零时(即绳对人的拉力等于人所受的重力时)速度最大,动量和动能最大,在最低点时人具有向上的加速度,绳对人的拉力大于人所受的重力。绳的拉力方向始终向上与运动方向相反,故绳对人的冲量方向始终向上,绳对人的拉力始终做负功。故选项A正确,选项B、C、D错误。13.多选如图所示,在光滑水平面上有一静止的物体M,物体上有一光滑的半圆弧形轨道,最低点为C,两端A、B一样高,现让小滑块m从A点由静止下滑,则()Am不能到达M上的B点Bm从A到C的过程中M向左运动,m从C到B的过程中M向右运动Cm从A到B的过程中M一直向左运动,m到达B的瞬间,M速度为零DM与m组成的系统
14、机械能守恒,水平方向动量守恒解析:选CD根据机械能守恒、动量守恒定律的条件,M和m组成的系统机械能守恒,水平方向动量守恒,D正确;m滑到半圆弧形轨道右端两者有相同的速度时,有:0(mM)v,v0,再根据机械能守恒定律可知,m恰能达到M上的B点,且m到达B点的瞬间,m、M速度为零,A错误;m从A到C的过程中M向左加速运动,m从C到B的过程中M向左减速运动,B错误,C正确。14带电粒子a、b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,它们的动量大小相等,a运动的半径大于b运动的半径。若a、b的电荷量分别为qa、qb,质量分别为ma、mb,周期分别为Ta、Tb。则一定有()Aqaqb BmambCTaRb,所以
15、qaqb,选项A正确;根据题述条件,不能判断出两粒子的质量关系,选项B错误;带电粒子在匀强磁场中运动的周期T,不能判断出两粒子的周期、比荷之间的关系,选项C、D错误。教师备选题1(2017全国卷)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()A30 kgm/sB5.7102 kgm/sC6.0102 kgm/s D6.3102 kgm/s解析:选A燃气从火箭喷口喷出的瞬间,火箭和燃气组成的系统动量守恒,设燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为p,根据动量守
16、恒定律,可得pmv00,解得pmv00.050 kg600 m/s30 kgm/s,选项A正确。2.我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠。观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面。并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则()A甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功解析:选B由于甲对乙的作用力与乙对甲的作用力方向相反,因此两个力的冲量方向相反,A项错
17、误;由动量定理可知,相互作用力大小相等,方向相反,因此冲量等大反向,动量变化量等大反向,B项正确;由于甲、乙的动能变化等于甲、乙各自所受的合外力做功,两者的合外力做功不一定相等,C项错误;两者的相互作用力等大反向,但在作用力作用下两人的位移不一定相等,所以做功不一定相等,D项错误。3(2018届高三泉州调研)“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”,爆竹声响是辞旧迎新的标志,是喜庆心情的流露。有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出,到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东,在最高点爆炸成质量不等的两块,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东;则另一块的速度为()A3v0v B2v03vC3v02v
18、 D2v0v解析:选C取水平向东为正方向,爆炸过程系统动量守恒,3mv02mvmvx,可得vx3v02v,C正确。4滑雪运动是人们酷爱的户外体育活动,现有质量为m的人站立于雪橇上,如图所示。人与雪橇的总质量为M,人与雪橇以速度v1在水平面上由北向南运动(雪橇所受阻力不计)。当人相对于雪橇以速度v2竖直跳起时,雪橇向南的速度大小为()A. B.C. Dv1解析:选D根据动量守恒条件可知人与雪橇组成的系统水平方向动量守恒,人跳起后水平方向速度不变,雪橇的速度仍为v1,D正确。5某同学质量为60 kg,在军事训练中要求他从岸上以大小为2 m/s的速度跳到一条向他缓慢飘来的小船上,然后去执行任务,小船的质量是140 kg,原来的速度大小是0.5 m/s,该同
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