学教科版选修35 1.3 动量守恒定律的应用 作业（4）.docx

2017-2018学年度教科版选修3-5 1.3 动量守恒定律的应用 作业（4）1如图所示，材料相同，半径为r的薄壳小圆球，放在半径为r的薄壳大圆球内（），开始时二者均静止在光滑水平面上，当小圆球由图示位置无初速度释放，直至小圆球滚到最低点时，大圆球移动的距离为a. b. c. d. 2台球是一项深受人们喜爱的休闲运动，美式台球中共由大小相同的1个白球（母球）15个花球（色球）组成，又称花式台球。如图在某次击球过程中，白球以3m/s的速度向右运动与静止的黑球发生正碰，假设白球与黑球质量相等，碰撞中没有机械能损失，将台球视为质点，通过计算得到两球碰撞后的运动情况为：a. 白球静止，黑球以3m/s的速度向右运动b. 黑球静止，白球以3m/s的速度反弹向左运动c. 白球和黑球都以下1.5m/s的速度向右运动d. 白球以3m/s的速度反弹向左运动，黑球以3m/s的速度向右运动3如图所示，两个大小相等、质量均为1 kg的小球a、b静止在光滑水平面上，现给小球a水平向右的瞬时冲量i=2 ns，小球a向右运动并与小球b发生对心碰撞，两小球碰撞过程中系统的机械能损失可能为 ( )a. 0.8j b. 1.2j c. 1.6j d. 2j4一炮弹质量为m，以一定的倾角斜向上发射，达到最高点时速度大小为v，方向水平。炮弹在最高点爆炸成两块，其中质量为14m的一块恰好做自由落体运动，则爆炸后另一块瞬时速度大小为a. v b. 43v c. 34v d. 05如图所示，一枚手榴弹开始时在空中竖直下落，到某位置时爆炸成a、b两块，已知两块同时落地，其中a落地时飞行的水平距离oa大于b落地时飞行的水平距离ob，下列说法中正确的是（）a. 爆炸瞬间a、b两块的速度变化量大小相等b. a、b两块落地时的速度大小相等c. 爆炸瞬间a、b两块的动量变化量大小相等d. 爆炸瞬间a、b两块的动能变化量相等6如图所示，车厢静止在光滑水平面上，车厢内有一个物体，当给物体一个向右的初速度后，物体与车厢内壁碰撞而在车厢内来回运动，最后物体静止在车厢内时，则（）a. 车厢处于静止b. 车厢向左运动c. 车厢向右运动d. 车厢与物体之间没有机械能的损失7一质量为m的航天器正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为( )a. b. c. d. 8下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是()a. 只有甲、乙正确 b. 只有甲、丙正确c. 只有丙、丁正确 d. 只有乙、丁正确9所谓对接是指两艘同方向以几乎同样快慢运行的宇宙飞船在太空中互相靠近，最后连接在一起。假设“天舟一号”和“天宫二号”的质量分别为m、m，两者对接前的在轨速度分别为 、，对接持续时间为，则在对接过程中“天舟一号”对“天宫二号”的平均作用力大小为( )a. b. c. d. 10在足够大的匀强磁场中，静止的钠核发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一新核，新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示。以下说法正确的是( )a. 新核为b. 发生的是衰变c. 轨迹2是新核的径迹d. 新核沿顺时针方向旋转11如图所示小物块a的质量=0.2，与a相距s=1m质量=6kg的小物块b静止在水平桌面边缘，桌面离水平地面的高度h=1.25m，小物块a与桌面间的动摩擦因数=0.4，在水平向右的拉力f=1.2n的作用下，由静止开始沿桌子做匀加速直线运动，并与物块b发生正碰，设碰撞时间极短，在碰撞的瞬间撤去拉力，物块b碰后器地的水平位移x=0.05m，g=10m/s，求：（1）碰前小物块a的速度大小；（2）碰后小物块a的速度大小。12如图所示，一倾角为30的足够长光滑斜面上有两个质量相等的小球a和b，开始时两小球相距x0=0.6m,且以初速度v1=5m/s、v2=2m/s沿斜面向上运动，球a追上b球发生碰撞，碰撞时间极短且无机械能的损失。g取10m/s2，试求：(1)碰撞点的位置与b球初始位置的距离(2)当b球上升至最高点时，两球间的距离13一质量m=0. 8kg的小物块，用长l = 0. 8m的细绳悬挂在天花板上，处于静止状态。一质量m=0. 2kg的粘性小球以速度v0=10m/s水平射向物块,并与物块粘在一起, 小球与物块相互作用时间极短可以忽略。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求： （1）小球粘在物块上的瞬间，小球和物块共同速度的大小；（2）小球和物块摆动过程中，细绳拉力的最大值；（3）小球和物块摆动过程中所能达到的最大高度。14如图所示，obac为倾角37的固定斜面，ab部分粗糙，其余部分光滑，轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上，另一端与质量m1.0kg可视为质点的物块p接触而不拴接，物块p静止时位于a点，ab间距离l0.10m。第一次对p施加一平行于斜面向下的恒力f120n，当p运动到b点时撤去f1，p恰好能到达斜面顶端c点。第二次对p从相同初位置开始施加一平行于斜面向下的恒力f2100n，当p运动到b点时撤去f2。已知运动过程中弹簧始终在弹性限度内，g10m/s2，sin370.6，cos370.8。在物块第二次运动过程中：（1）求p到达c点时的速度v1；（2）若将一半径为r2.0m的光滑圆弧状拱形轨道在c端与斜面相切连接（图中未画出），求p到达圆轨道最高点时对轨道的压力fn；（3）若撤去圆形轨道，在斜面顶端c点锁定另一可视为质点的物块q（图中未画出），当p运动到c点时，解除物块q的锁定，p、q发生弹性正碰，求碰后物块q（质量未定）所能获得的最大速度。试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1c【解析】设小球滑到最低点所用的时间为t，发生的水平位移大小为r-r-x，大球的位移大小为x，取水平向右方向为正方向。则根据水平方向平均动量守恒得： 即： ；根据题意可知，两球壳质量之比等于表面积之比，也等于半径的平方之比，则m:m=3:1，带入解得： ，故选c. 点睛：此题实质是“人船模型”问题；关键是求解两球对地的位移关系；另外会根据数学知识求解质量关系.2a【解析】两球碰撞过程系统动量守恒，以a的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得： ，又没有机械能损失，根据机械能守恒定律得： ，带入数据解得： ，即白球静止，黑球以3m/s的速度向右运动，故a正确，bcd错误；故选a。【点睛】碰撞过程系统动量守恒，又没有机械能损失，应用动量守恒定律及机械能守恒定律列式即可求解。3a【解析】两小球的碰撞性质未知，若为弹性碰撞，则两小球交换速度，系统机械能守恒，损失为零；若为完全非弹性碰撞，则系统损失的机械能最大，由动量守恒定律：mvb=2mv；其中i=mvb，由能量守恒可知： ，解得e=1j，则两个小球碰撞过程中系统的机械能损失的范围应该为，故a正确，bcd错误；故选a.点睛：此题关键是知道完全弹性碰撞无机械能损失；完全非弹性碰撞损失的机械能最大；一般碰撞的机械能损失介于两者之间.4b【解析】爆炸前动量为mv，设爆炸后另一块瞬时速度大小为v，取炮弹到最高点未爆炸前的速度方向为正方向，爆炸过程动量守恒，则有：mv=34mv，解得：v=43v，故选b.5c【解析】由题意知，爆炸后两块同时落地，说明爆炸瞬间两块在竖直方向的速度没有发生变化，故爆炸是在水平方向上发生的。因oa大于ob，所以爆炸瞬间a获得的水平速度较大，因而落地时也是a的速度较大，a、b错误；因水平方向的初动量为零，且水平方向动量守恒，所以爆炸后a、b两块的水平方向动量应等值、反向，c正确；结合爆炸后两块的速度和动量可知，a块的质量较小，根据动量和动能的关系可知，a块的动能变化较大，d错误。故选c6c【解析】a、选车厢和物体组成的系统为研究对象，车厢在光滑的水平面上，在水平方向不受作用力，故系统在水平方向上动量守恒，又开始时物体具有向右的动量，系统总动量方向向右，当物体静止在车厢内时，系统仍具有水平向右的动量，故可知，车厢和物体最终具有水平向右的速度，故ab错误，c正确；d、由于物体与车厢内壁发生碰撞有内能产生，故车厢与物体之间有机械能的损失，故选项d错误。点睛：选物体与小车组成的系统为研究对象，水平方向仅有系统的内力作用而不受外力作用，故此方向满足动量守恒，碰撞前的动量，等于最后的总动量，典型的动量守恒的题目。7c【解析】以航天器的运动方向为正方向，根据动量守恒定律 解得喷出气体质量 ，故c项正确。故选c8b【解析】动量守恒的条件是：系统不受外力或所受外力为零，在乙图中因为墙对系统的有力，所以动量不守恒，在丁图中由于挡板对斜面由力，所以系统动量不守恒，上图中符合条件的是甲图和丙图故选b9c【解析】在天舟一号和天宫二号对接的过程中水平方向动量守恒， ，解得对接后两者的共同速度，以天宫二号为研究对象，根据动量定理有，解得，故c正确，abd错误；故选c。10ac【解析】试题分析：静止的钠核发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，在磁场中做匀速圆周运动，新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式可比较两个粒子半径的大小，根据左手定则判断释放出的粒子是粒子还是粒子，即可由电荷数和质量数守恒，分析新核根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是粒子，所以发生的是衰变。根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为，可知新核为，a正确b错误；由题意，静止的钠核发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，c正确；根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知：新核要沿逆时针方向旋转，d错误11（1）2m/s；（2）1m/s。【解析】【分析】由动能定理可得碰前小物块a的速度大小；碰后物块b做平抛运动，由平抛运动规律求出b速度，块a与物块b发生碰撞由动量守恒定律得小物块a的速度大小；.解：(1)设碰前小物块a的速度大小为，由动能定理可得： 而解得： =2m/s(2)设碰后物块b的速度为，由平抛运动规律有：解得： =0.1m/s 设物块a与物块b发生碰撞后的速度为，由动量守恒定律得：解得： ，负号表示方向与原速度方向相反，碰后小物块a的速度大小为1m/s12（1）0.3m（2）1m/s，4m/s【解析】（1）因斜面光滑，所以两球加速度相同， a1=a2=gsin30=5m/s2 设经时间t，球a追上b，两球发生碰撞，由位移关系得带入数据解得： 解得t=0.2s 所以碰撞点的位置与b球初始位置的距离x=0.3m （2）设两球相撞时的速度分别为v10、v20，则 ， 设两球质量为m，碰撞后的速度分别为v1，v2由动量守恒得 mv10+mv20= mv1+m v2 由于碰撞无机械能损失，所以 带入数据解得v1=1m/s ，v2=4m/s； 点睛：本题考查了动量守恒定律的应用，碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒；分析清楚小球的运动过程是解题的关键，应用运动学公式与动量守恒定律与机械能守恒定律即可解题13（1） （2）f=15n (3)h=0.2m【解析】（1）因为小球与物块相互作用时间极短，所以小球和物块组成的系统动量守恒。 得: （2）小球和物块将以 开始运动时，轻绳受到的拉力最大，设最大拉力为f， 得: （3）小球和物块将以为初速度向右摆动，摆动过程中只有重力做功，所以机械能守恒，设它们所能达到的最大高度为h，根据机械能守恒： 解得: 综上所述本题答案是: （1） （2）f=15n (3)h=0.2m点睛:（1）小球粘在物块上，动量守恒。由动量守恒，得小球和物块共同速度的大小。（2）对小球和物块合力提供向心力，可求得轻绳受到的拉力（3）小球和物块上摆机械能守恒。由机械能守恒可得小球和物块能达到的最大高度。【答案】（1）4m/s；（2）6n；（3）8.0m/s【解析】(1)设物块p从a经b到c过程中摩擦力做的功为wf，重力做的功为wg，初位置弹簧的弹性势能为ep，根据动能定理有：f1lwfwgep0