高中物理 第1章 动量守恒研究 第2节 动量守恒定律学业分层测 鲁科版选修3-5

第2节 动量守恒定律(建议用时：45分钟)学业达标1在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，下列哪些因素可导致实验误差()A导轨安放不水平B小车上挡光片倾斜C两小车质量不相等D两小车碰后连在一起E向气垫导轨送气的气源压力不足【解析】导轨安放不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；挡光片倾斜会导致挡光片宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，气源压力不足时，小车与导轨的摩擦力对实验的影响而导致实验误差故本题应选A、B、E.【答案】ABE2下面物体在相互作用过程中系统动量守恒的有()A人在船上行走，人与船组成的系统(不计水的阻力)B子弹射穿一棵小树，子弹与小树组成的系统C人推平板车前进，人与平板车组成的系统D炮弹在空中爆炸，所有的弹片组成的系统E静止在空中的热气球下方吊篮突破脱落，吊篮与热气球组成的系统【解析】人在船上行走，在不计水的阻力的情况下，人和船组成的系统所受合外力为零，系统的动量守恒；子弹射穿小树过程，子弹和小树组成的系统所受合外力不为零，动量不守恒；人推平板车前进，人受到地面的摩擦力，人与平板车组成的系统所受合外力不为零，动量不守恒；炮弹在空中爆炸，作用时间短，内力远大于外力，所有的弹片组成的系统在爆炸过程中动量守恒故选项A、D正确，B、C不正确，静止在空中的热气球所受的浮力与总重力平衡，竖直方向上的合力为零，而吊篮脱落后，系统竖直方向上的合力仍为零，系统动量守恒，E正确【答案】ADE3如图126所示，A、B两物体质量之比mAmB32，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑当两物体被同时释放后，则() 图126【导学号：18850008】A若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则A、B组成系统的动量守恒B若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则A、B、C组成系统的动量守恒C若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B组成系统的动量守恒D若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B组成系统的动量守恒，但A、B、C组成的系统动量不守恒E无论A、B所受的摩擦力大小是否相同，A、B、C所组成的系统动量均守恒【解析】因地面光滑，A、B与C之间的摩擦力是系统内力，故无论A、B所受的摩擦力大小是否相同，A、B、C所组成的系统动量均守恒，但对于A、B两物体所组成的系统，只有A、B所受的摩擦力大小相等，方向相反时，其动量才守恒，故A、D错误；B、C、E均正确【答案】BCE4根据UIC(国际铁道联盟)的定义，高速铁路是指营运速率达200 km/h以上的铁路和动车组系统据广州铁路局警方测算：当和谐号动车组列车以350 km/h的速度在平直铁轨上匀速行驶时，受到的阻力约为106 N，如果撞击一块质量为0.5 kg的障碍物，会产生大约5 000 N的冲击力，撞击时间约为0.01 s，瞬间可能造成列车颠覆，后果不堪设想在撞击过程中，下列说法正确的是()图127A列车受到合外力的冲量约为50 NsB列车受到合外力的冲量约为104 NsC障碍物受到合外力的冲量约为175 NsD障碍物受到合外力的冲量约为50 NsE列车和障碍物组成的系统动量近似守恒【解析】由列车匀速行驶时撞击障碍物，获得5 000 N的冲击力，可知撞击过程中列车受到的合外力为5 000 N，列车受到的合外力的冲量为5 0000.01 Ns50 Ns，A对，B错；撞击过程时间极短，列车和障碍物组成的系统动量近似守恒，障碍物受到合外力的冲量与列车受到的合外力的冲量等大反向，故C错，D、E均对【答案】ADE5汽车拉着拖车在平直的公路上匀速行驶，突然拖车与汽车脱钩，而汽车的牵引力不变，各自受的阻力不变，则在拖车停止运动前()A汽车和拖车的总动量不变B汽车和拖车的总动量增加C汽车和拖车的总动能不变D汽车和拖车的总动能增加E合外力做的总功等于正值【解析】原来汽车拉着拖车在平直的公路上匀速行驶，说明系统所受的合外力为0，拖车与汽车脱钩后系统所受力不变，故总动量守恒，有：(Mm)v0Mv，由此得到拖车停止时，(Mm)2vM2v2整理得：汽车的动能Mv2(Mm)v，合外力做正功，故A、D、E正确【答案】ADE6如图128所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz.开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，A、B离开弹簧后，A滑块做_运动，其速度大小为_m/s，本实验中得出的结论是_图128【解析】由题图可知，A、B离开弹簧后，均做匀速运动开始时vA0，vB0A、B被弹开后vA0.09 m/s，vB0.06 m/smAvA0.20.09 kgm/s0.018 kgm/smBvB0.30.06 kgm/s0.018 kgm/s由此可得mAvAmBvB，即0mBvBmAvA结论是：两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒【答案】匀速0.09两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒7如图129所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？图129【解析】设任一时刻人与船速度大小分别为v1、v2，作用前都静止因整个过程中动量守恒，所以有mv1Mv2而整个过程中的平均速度大小为1、2，则有m1M2.两边乘以时间t有m1tM2t，即mx1Mx2.且x1x2L，可求出x1 L，x2 L.【答案】 L L能力提升8如图1210所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速释放在小铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是() 图1210【导学号：18850009】A小车和小球系统水平方向动量守恒B小球向右摆动过程小车一直向左加速运动C小球摆到右方最高点时刻，由于惯性，小车仍在向左运动D小球摆到最低点时，小车的速度最大E小球向右摆动过程中，小车向左运动【解析】水平面光滑，小车和小球组成的系统水平方向不受外力，动量守恒，小球向右运动时小车向左运动，故A、E均正确；由水平方向动量守恒得0m球v1M车v2，小球向右加速摆动过程中小车向左加速运动，小球向右减速摆动时小车向左减速运动，因此B错误；小球摆到右方最高点时刻，与小车共速，小车和小球速度均为0，C错误；小球摆到最低点时速度最大，小车的速度最大，D正确【答案】ADE9某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动他设计的具体装置如图1211所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力图1211(1)若已得到打点纸带如图1212所示，并测得各计数点间距(标在图上)A为运动起点，则应该选择_段来计算A碰前的速度，应选择_段来计算A和B碰后的共同速度(以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)图1212(2)已测得小车A的质量m10.40 kg，小车B的质量m20.20 kg，由以上测量结果可得碰前m1v0_kgm/s；碰后(m1m2)v共_kgm/s.由此得出结论_【解析】(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度而DE段内小车运动稳定，故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度(2)小车A碰撞前的速度v0 m/s1.050 m/s小车A在碰撞前m1v00.401.050 kgm/s0.420 kgm/s碰后A和B的共同速度v共 m/s0.695 m/s碰撞后A和B：(m1m2)v共(0.200.40)0.695 kgm/s0.417 kgm/s结论：在误差允许的范围内，碰撞前后系统的动量守恒【答案】(1)BCDE(2)0.4200.417在误差允许的范围内，碰撞前后系统的动量守恒10(2015浙江高考)一辆质量m13.0103 kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量m21.5103 kg的轿车来不及刹车，直接撞入货车尾部失去动力相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了s6.75 m停下已知车轮与路面间的动摩擦因数0.6，求碰撞前轿车的速度大小(重力加速度取g10 m/s2) 【导学号：18850010】【解析】由牛顿第二定律得ag6 m/s2v9 m/s由动量守恒定律得m2v0(m1m2)vv0v27 m/s.【答案】27 m/s11(2015全国卷)两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段两者的位置x随时间t变化的图像如图1213所示求：图1213(1)滑块a、b的质量之比；(2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比【解析】(1)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题给图像得v12 m/sv21 m/sa、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题给图像得v m/s由动量守恒定律得m1v1m2v2(m1m2)v联立式得m1m218.(2)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为Em1vm2v(m1m2)v2由图像可知，两滑块最后停止运动由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为W(m1m2)v2联立式，并代入题给数据得WE12.【答案】(1)18(2)12