高中物理 第1章 動(dòng)量守恒研究 第2節(jié) 動(dòng)量守恒定律學(xué)業(yè)分層測(cè) 魯科版選修3-5
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第2節(jié) 動(dòng)量守恒定律 (建議用時(shí):45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí),下列哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差( ) A.導(dǎo)軌安放不水平 B.小車上擋光片傾斜 C.兩小車質(zhì)量不相等 D.兩小車碰后連在一起 E.向氣墊導(dǎo)軌送氣的氣源壓力不足 【解析】 導(dǎo)軌安放不水平,小車速度將受重力的影響,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差;擋光片傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕馄瑢挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過(guò)的位移,使計(jì)算速度出現(xiàn)誤差,氣源壓力不足時(shí),小車與導(dǎo)軌的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差.故本題應(yīng)選A、B、E. 【答案】 ABE 2.下面物體在相互作用過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒的有( ) A.人在船上行走,人與船組成的系統(tǒng)(不計(jì)水的阻力) B.子彈射穿一棵小樹,子彈與小樹組成的系統(tǒng) C.人推平板車前進(jìn),人與平板車組成的系統(tǒng) D.炮彈在空中爆炸,所有的彈片組成的系統(tǒng) E.靜止在空中的熱氣球下方吊籃突破脫落,吊籃與熱氣球組成的系統(tǒng) 【解析】 人在船上行走,在不計(jì)水的阻力的情況下,人和船組成的系統(tǒng)所受合外力為零,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒;子彈射穿小樹過(guò)程,子彈和小樹組成的系統(tǒng)所受合外力不為零,動(dòng)量不守恒;人推平板車前進(jìn),人受到地面的摩擦力,人與平板車組成的系統(tǒng)所受合外力不為零,動(dòng)量不守恒;炮彈在空中爆炸,作用時(shí)間短,內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,所有的彈片組成的系統(tǒng)在爆炸過(guò)程中動(dòng)量守恒.故選項(xiàng)A、D正確,B、C不正確,靜止在空中的熱氣球所受的浮力與總重力平衡,豎直方向上的合力為零,而吊籃脫落后,系統(tǒng)豎直方向上的合力仍為零,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,E正確. 【答案】 ADE 3.如圖126所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mA∶mB=3∶2,原來(lái)靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑.當(dāng)兩物體被同時(shí)釋放后,則( ) 圖126 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18850008】 A.若A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則A、B組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 B.若A、B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則A、B、C組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 C.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 D.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,但A、B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒 E.無(wú)論A、B所受的摩擦力大小是否相同,A、B、C所組成的系統(tǒng)動(dòng)量均守恒 【解析】 因地面光滑,A、B與C之間的摩擦力是系統(tǒng)內(nèi)力,故無(wú)論A、B所受的摩擦力大小是否相同,A、B、C所組成的系統(tǒng)動(dòng)量均守恒,但對(duì)于A、B兩物體所組成的系統(tǒng),只有A、B所受的摩擦力大小相等,方向相反時(shí),其動(dòng)量才守恒,故A、D錯(cuò)誤;B、C、E均正確. 【答案】 BCE 4.根據(jù)UIC(國(guó)際鐵道聯(lián)盟)的定義,高速鐵路是指營(yíng)運(yùn)速率達(dá)200 km/h以上的鐵路和動(dòng)車組系統(tǒng).據(jù)廣州鐵路局警方測(cè)算:當(dāng)和諧號(hào)動(dòng)車組列車以350 km/h的速度在平直鐵軌上勻速行駛時(shí),受到的阻力約為106 N,如果撞擊一塊質(zhì)量為0.5 kg的障礙物,會(huì)產(chǎn)生大約5 000 N的沖擊力,撞擊時(shí)間約為0.01 s,瞬間可能造成列車顛覆,后果不堪設(shè)想.在撞擊過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖127 A.列車受到合外力的沖量約為50 Ns B.列車受到合外力的沖量約為104 Ns C.障礙物受到合外力的沖量約為175 Ns D.障礙物受到合外力的沖量約為50 Ns E.列車和障礙物組成的系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒 【解析】 由列車勻速行駛時(shí)撞擊障礙物,獲得5 000 N的沖擊力,可知撞擊過(guò)程中列車受到的合外力為5 000 N,列車受到的合外力的沖量為5 0000.01 Ns=50 Ns,A對(duì),B錯(cuò);撞擊過(guò)程時(shí)間極短,列車和障礙物組成的系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒,障礙物受到合外力的沖量與列車受到的合外力的沖量等大反向,故C錯(cuò),D、E均對(duì). 【答案】 ADE 5.汽車?yán)宪囋谄街钡墓飞蟿蛩傩旭?,突然拖車與汽車脫鉤,而汽車的牽引力不變,各自受的阻力不變,則在拖車停止運(yùn)動(dòng)前( ) A.汽車和拖車的總動(dòng)量不變 B.汽車和拖車的總動(dòng)量增加 C.汽車和拖車的總動(dòng)能不變 D.汽車和拖車的總動(dòng)能增加 E.合外力做的總功等于正值 【解析】 原來(lái)汽車?yán)宪囋谄街钡墓飞蟿蛩傩旭?,說(shuō)明系統(tǒng)所受的合外力為0,拖車與汽車脫鉤后系統(tǒng)所受力不變,故總動(dòng)量守恒,有:(M+m)v0=Mv,由此得到拖車停止時(shí),(M+m)2v=M2v2整理得:汽車的動(dòng)能Mv2>(M+m)v,合外力做正功,故A、D、E正確. 【答案】 ADE 6.如圖128所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊A、B相互作用后運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片,頻閃的頻率為10 Hz.開始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止,它們之間有一根被壓縮的輕彈簧,滑塊用繩子連接,繩子燒斷后,兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng).已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息,A、B離開彈簧后,A滑塊做________運(yùn)動(dòng),其速度大小為________m/s,本實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是____________________. 圖128 【解析】 由題圖可知,A、B離開彈簧后,均做勻速運(yùn)動(dòng) 開始時(shí)vA=0,vB=0 A、B被彈開后vA′=0.09 m/s,vB′=0.06 m/s mAvA′=0.20.09 kgm/s=0.018 kgm/s mBvB′=0.30.06 kgm/s=0.018 kgm/s 由此可得mAvA′=mBvB′,即0=mBvB′-mAvA′ 結(jié)論是:兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒. 【答案】 勻速 0.09 兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒 7.如圖129所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的小船停在靜水中,質(zhì)量為m的人從靜止開始從船頭走到船尾,不計(jì)水的阻力,求船和人相對(duì)地面的位移各為多少? 圖129 【解析】 設(shè)任一時(shí)刻人與船速度大小分別為v1、v2,作用前都靜止.因整個(gè)過(guò)程中動(dòng)量守恒,所以有mv1=Mv2 而整個(gè)過(guò)程中的平均速度大小為1、2,則有m1=M2. 兩邊乘以時(shí)間t有m1t=M2t, 即mx1=Mx2.且x1+x2=L, 可求出x1= L,x2= L. 【答案】 L L [能力提升] 8.如圖1210所示,光滑水平面上停著一輛小車,小車的固定支架左端用不計(jì)質(zhì)量的細(xì)線系一個(gè)小鐵球.開始將小鐵球提起到圖示位置,然后無(wú)初速釋放.在小鐵球來(lái)回?cái)[動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖1210 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18850009】 A.小車和小球系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒 B.小球向右擺動(dòng)過(guò)程小車一直向左加速運(yùn)動(dòng) C.小球擺到右方最高點(diǎn)時(shí)刻,由于慣性,小車仍在向左運(yùn)動(dòng) D.小球擺到最低點(diǎn)時(shí),小車的速度最大 E.小球向右擺動(dòng)過(guò)程中,小車向左運(yùn)動(dòng) 【解析】 水平面光滑,小車和小球組成的系統(tǒng)水平方向不受外力,動(dòng)量守恒,小球向右運(yùn)動(dòng)時(shí)小車向左運(yùn)動(dòng),故A、E均正確;由水平方向動(dòng)量守恒得0=m球v1-M車v2,小球向右加速擺動(dòng)過(guò)程中小車向左加速運(yùn)動(dòng),小球向右減速擺動(dòng)時(shí)小車向左減速運(yùn)動(dòng),因此B錯(cuò)誤;小球擺到右方最高點(diǎn)時(shí)刻,與小車共速,小車和小球速度均為0,C錯(cuò)誤;小球擺到最低點(diǎn)時(shí)速度最大,小車的速度最大,D正確. 【答案】 ADE 9.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn):在小車A的前端粘有橡皮泥,推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng),然后與原來(lái)靜止的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng).他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖1211所示,在小車后連接著紙帶,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50 Hz,長(zhǎng)木板墊著小木片以平衡摩擦力. 圖1211 (1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖1212所示,并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距(標(biāo)在圖上).A為運(yùn)動(dòng)起點(diǎn),則應(yīng)該選擇________段來(lái)計(jì)算A碰前的速度,應(yīng)選擇________段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度.(以上空格選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”) 圖1212 (2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量m1=0.40 kg,小車B的質(zhì)量m2=0.20 kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得碰前m1v0=________kgm/s;碰后(m1+m2)v共=________kgm/s.由此得出結(jié)論____________. 【解析】 (1)分析紙帶上的點(diǎn)跡可以看出,BC段既表示小車做勻速運(yùn)動(dòng),又表示小車具有較大的速度,故BC段能準(zhǔn)確地描述小車A碰前的運(yùn)動(dòng)情況,應(yīng)當(dāng)選擇BC段計(jì)算小車A碰前的速度.而DE段內(nèi)小車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定,故應(yīng)選擇DE段計(jì)算碰后A和B的共同速度. (2)小車A碰撞前的速度 v0== m/s=1.050 m/s 小車A在碰撞前 m1v0=0.401.050 kgm/s =0.420 kgm/s 碰后A和B的共同速度 v共== m/s =0.695 m/s 碰撞后A和B: (m1+m2)v共=(0.20+0.40)0.695 kgm/s =0.417 kgm/s 結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi),碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)量守恒. 【答案】 (1)BC DE (2)0.420 0.417 在誤差允許的范圍內(nèi),碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 10.(2015浙江高考)一輛質(zhì)量m1=3.0103 kg的小貨車因故障停在車道上,后面一輛質(zhì)量m2=1.5103 kg的轎車來(lái)不及剎車,直接撞入貨車尾部失去動(dòng)力.相撞后兩車一起沿轎車運(yùn)動(dòng)方向滑行了s=6.75 m停下.已知車輪與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.6,求碰撞前轎車的速度大?。?重力加速度取g=10 m/s2) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):18850010】 【解析】 由牛頓第二定律得a==μg=6 m/s2 v==9 m/s 由動(dòng)量守恒定律得m2v0=(m1+m2)v v0=v=27 m/s. 【答案】 27 m/s 11.(2015全國(guó)卷Ⅱ)兩滑塊a、b沿水平面上同一條直線運(yùn)動(dòng),并發(fā)生碰撞;碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動(dòng);經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,從光滑路段進(jìn)入粗糙路段.兩者的位置x隨時(shí)間t變化的圖像如圖1213所示.求: 圖1213 (1)滑塊a、b的質(zhì)量之比; (2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比. 【解析】 (1)設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1、m2,a、b碰撞前的速度為v1、v2.由題給圖像得 v1=-2 m/s① v2=1 m/s② a、b發(fā)生完全非彈性碰撞,碰撞后兩滑塊的共同速度為v.由題給圖像得 v= m/s③ 由動(dòng)量守恒定律得 m1v1+m2v2=(m1+m2)v④ 聯(lián)立①②③④式得 m1∶m2=1∶8.⑤ (2)由能量守恒得,兩滑塊因碰撞而損失的機(jī)械能為 ΔE=m1v+m2v-(m1+m2)v2⑥ 由圖像可知,兩滑塊最后停止運(yùn)動(dòng).由動(dòng)能定理得,兩滑塊克服摩擦力所做的功為 W=(m1+m2)v2⑦ 聯(lián)立⑥⑦式,并代入題給數(shù)據(jù)得 W∶ΔE=1∶2.⑧ 【答案】 (1)1∶8 (2)1∶2- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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