动量守恒定律单元过关题

动量守恒定律单元过关题(时间:60分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列图片所描述的事例或应用中,没有利用反冲现象的是()解析喷灌装置是利用水流喷出时的反冲作用而运动的,章鱼在水中前行和转向利用了喷出的水的反冲,火箭发射是利用喷气的方式而获得动力的,利用了反冲,故A、B、C不符合题意;码头边轮胎的作用是延长碰撞时间,从而减小作用力,利用的是动量定理而不是反冲,故D符合题意。答案D2.运动员从高处跳到低处时,为了安全,一般都是让脚尖先着地,然后逐渐整个脚着地,这样做是为了()A.减小冲量B.减小动量的变化量C.延长运动员与地面的冲击时间,从而减小冲力D.增大运动员对地面的压强,起到安全作用解析脚尖先着地,然后逐渐整个脚着地,延缓了运动员落地时动量变化所用的时间,人落地过程中动量变化量为定值,根据动量定理可知,这样就减小了地面对人的冲力,故C项正确。答案C3.跳水运动员进行跳水训练时,从起跳到落水前的路径为抛物线,将运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ,运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ,忽略空气阻力,则()A.过程Ⅰ中运动员的动量变化率逐渐增大B.过程Ⅰ、Ⅱ中运动员的总动量改变量为零C.过程Ⅰ中运动员的动量改变量等于重力的冲量D.过程Ⅱ中运动员的动量改变量等于重力的冲量解析过程Ⅰ中运动员只受重力作用,所以运动员在该过程的动量改变量等于重力的冲量,有mgΔt=Δp,则ΔpΔt=mg,故A错误,C正确;过程Ⅰ中运动员的初速度不为0,过程Ⅱ中运动员的末速度为0,故过程Ⅰ、Ⅱ中运动员的总动量改变量不为0,B错误;过程Ⅱ中运动员的动量改变量等于合外力的冲量,不等于重力的冲量,答案C4.(2020安徽太和第一中学高二开学考试)质量为m的物体沿平直的路面做直线运动,其速度—时间图像如图所示。则此物体在0~t0和t0~2t0时间内受到的合外力的冲量分别为()-2mv0 B.mv002mv0mv00解析物体在0~t0时间内初速度和末速度均为-v0,根据动量定理得到合外力冲量I=0;物体在t0~2t0时间内初速度为v0,末速度为-v0,根据动量定理得合外力的冲量I=-2mv0,选项A正确。答案A5.(2020江苏常州期中)如图所示,质量为M的盒子放在光滑的水平面上,盒子内表面不光滑,盒内放有一个质量为m的物体。某时刻给物体一个水平向右的初速度v0,则在物体与盒子前、后壁多次往复碰撞后()A.两者的速度均为零B.两者的速度总不会相等C.盒子的最终速度为mv0D.盒子的最终速度为mv0解析选物体与盒子组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得mv0=(M+m)v,解得v=mv0M+m,v与v0答案D6.(2020辽宁大连第三十八中学月考)如图所示,一小车停在光滑水平面上,车上一人持枪向车的竖直挡板连续平射,所有子弹全部嵌在挡板内没有穿出,当射击持续了一会儿后停止,则射击停止后小车()A.速度为零B.将向射击方向做匀速运动C.将向射击相反方向做匀速运动D.无法确定解析整个系统水平方向上不受外力,动量守恒,由于初动量为零,所以当子弹向右飞行时,车一定向左运动,根据动量守恒定律,当停止射击时,车速度为零,A正确,B、C、D错误。答案A7.(2020山东月考)质量为2kg的物体B静止在光滑水平面上,质量为2kg的物体A在光滑水平面上以速度6m/s与物体B发生碰撞,则碰后A、B两小球的速度(以A的初速度方向为正方向)可能为()A.vA=5m/s,vB=1m/s B.vA=-1m/s,vB=7m/sC.vA=4m/s,vB=2m/s D.vA=2m/s,vB=4m/s解析若碰撞后两球速度方向相同,则A的速度不会大于B的速度,故A、C错误;碰撞前瞬间,A、B系统总动量为p=mAv0=2×6kg·m/s=12kg·m/s,碰撞前瞬间,A、B系统总动能为Ek=12mAv02=12×2×62J=36J,将B选项的数据代入,碰撞后瞬间,A、B系统总动量为p'=mAvA+mBvB=2×(-1)kg·m/s+2×7kg·m/s=12kg·m/s,碰撞后瞬间,A、B系统总动能为Ek'=12mAvA2+12mBvB2=12×2×(-1)2J+12×2×72J=50J,碰撞后动能变大了,不符合实际情况,故B错误;将D选项的数据代入,碰撞后瞬间,A、B系统总动量为p'=mAvA+mBvB=2×2kg·m/s+2×4kg·m/s=12kg·m/s,碰撞后瞬间,A、B系统总动能为Ek'=12mAvA2+12mBvB2=12×2答案D二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分,每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(2020河北石家庄二中月考)水平抛出的在空中飞行的物体,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.在相等的时间间隔内动量的变化相同B.在任何时间内,动量的变化方向都在竖直方向C.在任何时间内,动量对时间的变化率恒定D.在刚抛出的瞬间,动量对时间的变化率为零解析物体所受的合力为重力,相等时间内重力的冲量相等,根据动量定理知,动量的变化相同,故A正确;合力的冲量等于动量的变化量,合力冲量的方向竖直向下,则动量变化的方向竖直向下,故B正确;根据动量定理有mgΔt=Δp,则动量的变化率ΔpΔt=mg,知动量的变化率恒定,等于重力,故C答案ABC9.放在光滑水平面上的甲、乙两小车中间夹了一压缩轻质弹簧,但不连接,用两手分别控制小车处于静止状态,下列说法正确的是()A.两手同时放开后,系统的总动量为零B.先放开右手,后放开左手,系统的总动量向右C.先放开左手,后放开右手,系统的总动量向右D.两手同时放开,系统总动量不守恒解析当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒,又因为开始时总动量为零,故系统总动量始终为零,故A正确;先放开右手,右边的小车就向右运动,当再放开左手后,系统所受合外力为零,故系统的动量守恒,开始时总动量方向向右,放开左手后总动量方向也向右,故B正确;先放开左手,左边的小车就向左运动,当再放开右手后,系统所受合外力为零,故系统的动量守恒,且开始时总动量方向向左,放开右手后总动量方向也向左,故C错误;当两手同时放开时,系统的合外力为零,系统的动量守恒,故D错误。答案AB10.如图所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球,A球动量为10kg·m/s,B球动量为12kg·m/s,A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8kg·m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值可能为().5.6.65.75解析A、B两球同向运动,A球要追上B球应满足条件vA>vB。两球碰撞过程中动量守恒,动能不会增加,且碰撞结束满足条件vB'≥vA'。由vA>vB得,pAmA>pBmB,即mAmB<pApB=56=0.83,由碰撞过程动量守恒得pA+pB=pA'+pB',解得pB'=14kg·m/s,由碰撞过程的动能关系得pA22mA+pB22mB≥答案BC三、非选择题(本题共5小题,共57分)11.(7分)(2020四川自贡高二开学考试)某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。主要实验步骤如下:(Ⅰ)将斜槽固定在水平桌面上,调整末端切线水平;(Ⅱ)将白纸固定在水平地面上,白纸上面放上复写纸;(Ⅲ)确定斜槽末端在水平地面上的投影点O;(Ⅳ)让小球A紧贴定位卡由静止释放,记录小球的落地点,重复多次,确定落点的中心位置Q;(Ⅴ)将小球B放在斜槽末端,让小球A紧贴定位卡由静止释放,记录两小球的落地点,重复多次,确定A、B两小球落点的中心位置P、R;(Ⅵ)用刻度尺测量P、Q、R距O点的距离x1、x2、x3;(Ⅶ)用天平测量小球A、B的质量m1、m2;(Ⅷ)分析数据,验证等式m1x2=m1x1+m2x3是否成立,从而验证动量守恒定律。请回答下列问题:(1)步骤(Ⅶ)用天平测得A的质量为17.0g。测量小球B的质量时将小球B放在天平的左盘,右盘放上一个5g砝码,游码如图乙所示位置时天平平衡,则小球B的质量为;

(2)如图丙所示是步骤(Ⅵ)的示意图。该同学为完成步骤(Ⅷ)设计了一个表格,并进行了部分填写,请将其补充完整①,

②。

物理量碰前碰后x/cmx2=54.35x1=①,x3=79.75

mx/g·cmm1x2=923.95m1x1+m2x3=②

解析(1)根据天平的测量原理可知物体B的质量m2=5g+0.8g=5.8g。(2)由题图丙所示刻度尺可知,其分度值为1mm,则x1=26.50cm,由表中实验数据可知m1x1+m2x3=17.0×26.50g·cm+5.8×79.75g·cm=913.05g·cm。答案(1)5.8(2)①26.50②913.0512.(10分)利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒,竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放,测量出滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲);然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点,再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放,A与B碰撞后结合为一个整体,测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙)。圆弧轨道的半径为R,A和B完全相同,重力加速度为g。(1)滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v=(用R和g表示);

(2)滑块与桌面的动摩擦因数μ=(用R和x1表示);

(3)若x1和x2的比值x1x2=,则验证了A和解析(1)A在光滑圆弧面上运动时机械能守恒,则有mgR=12mv2,解得v=2(2)对A下滑的全过程由动能定理分析可知mgR-μmgx1=0,解得μ=Rx(3)如果碰撞中动量守恒,则有mv=2mv',对碰后的A、B物体分析,由动能定理可知12·2mv'2=μ·2mgx2,解得x1x2=4,因此只要满足答案(1)2gR(2)Rx13.(10分)(2020黑龙江鸡西第一中学高一期末)某物业公司的宣传栏提醒大家:一枚60g的鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45m高)落下,能砸破安全帽。若鸡蛋与安全帽的作用时间为6×10-4s,人的质量为52kg,重力加速度g取10m/s2,忽略空气阻力,求安全帽受到的平均冲击力的大小。(结果保留小数点后一位)解析假设鸡蛋到达地面安全帽时的速度为v,鸡蛋从45m高处自由下落,由运动学公式得2gh=v2解得v=30m/s对鸡蛋与安全帽撞击的过程,取向上为正方向由动量定理得FΔt-mgΔt=0-(-mv)解得F=3000.6N根据牛顿第三定律得安全帽受到的平均冲击力大小为3000.6N。答案3000.6N14.(12分)如图所示,光滑水平面上放置质量均为M=2kg的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离)。其中甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P(可视为质点)之间的动摩擦因数μ=0.5。一被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1kg的滑块P与弹簧的右端接触但不相连,此时弹簧储存的弹性势能E0=10J,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止状态,g取10m/s2。现释放弹簧,滑块P恰好不滑离小车乙,求:(1)滑块P滑上乙车前瞬间速度的大小;(2)小车乙最终的速度大小。解析(1)设滑块P滑上乙车前瞬间的速度大小为v0,此时小车的速度大小为v,选v0的方向为正方向,以整体为研究对象,从滑块P开始运动(初状态)到滑上乙车前(末状态)的过程中动量守恒,则有0=mv0-2Mv在这个过程中系统的机械能守恒,有E0=12mv0联立两式解得v0=4m/sv=1m/s(2)设滑块P到达小车乙另一端时与小车乙恰好有共同速度v',根据动量守恒定律有mv0-Mv=(m+M)v'解得v'=23m/s答案(1)4m/s(2)2315.(18分)(2020山东泰安期末)如图所示,足够大的光滑水平面上放着质量为M的滑块,质量为m的光滑小球从高h处由静止开始沿滑块的曲面下滑,到达水平面后碰到一端固定在竖直挡板上的轻弹簧后,等速率反方向弹回。曲面末端切线水平,重力加速度大小为g。求:(1)弹簧第一次被压缩时的最大弹性势能;(2)若M=2m,小球再次滑上滑块所能达到