2024-2025学年高中物理课时分层作业2动量含解析教科版选修3-5

PAGE6-课时分层作业(二)动量(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．若一个物体(质量不变)的动量发生了变更．则物体运动的()A．速度大小肯定变更B．速度方向肯定变更C．速度肯定变更D．加速度可能为零C[依据Δp＝p2－p1＝mΔv可知，在质量不变的前提下，动量发生了变更，肯定是速度发生了变更，速度变更就肯定有加速度，所以选项C正确．]2．跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上平安，这是由于()A．人跳在沙坑上的动量比跳在水泥地上小B．人跳在沙坑上的动量变更比跳在水泥地上小C．人跳在沙坑上受到的冲量比跳在水泥地上小D．人跳在沙坑上受到的冲力比跳在水泥地上小D[跳远时，落地前的速度大小约等于起跳时速度的大小，则初动量大小肯定；落地后静止，末动量肯定，所以，人接触地面过程的动量变更量Δp肯定．因落在沙坑上作用的时间长，落在水泥地上作用的时间短，依据动量定理Ft＝Δp知，t长则F小，故D正确．]3．(多选)如图所示，A、B两物体质量之比mA∶mB＝3∶2，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()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BC[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正确．]4．(多选)汽车拉着拖车在平直的马路上匀速行驶，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AD[原来汽车拉着拖车在平直的马路上匀速行驶，说明系统所受的合外力为零，拖车与汽车脱钩后系统所受力不变，故总动量守恒，脱钩后相同时间内汽车发生的位移大于拖车发生的位移，合外力做正功，故A、D正确．]5．(多选)依据UIC(国际铁道联盟)的定义，高速铁路是指营运速率达200km/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350km/h的速度在平直铁轨上匀速行驶时，受到的阻力约为106N，假如撞击一块质量为0.5kg的障碍物，会产生大约5000N的冲击力，撞击时间约为0.01s，瞬间可能造成列车颠覆，后果不行思议．在撞击过程中，下列说法正确的是()A．列车受到合外力的冲量约为50N·sB．列车受到合外力的冲量约为104N·sC．障碍物受到合外力的冲量约为175N·sD．障碍物受到合外力的冲量约为50N·sAD[由列车匀速行驶时撞击障碍物，获得5000N的冲击力，可知撞击过程中列车受到的合外力为5000N，列车受到的合外力的冲量为5000×0.01N·s＝50N·s，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对．]6．一质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中()A．地面对他的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为eq\f(1,2)mv2B．地面对他的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为零C．地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为eq\f(1,2)mv2D．地面对他的冲量为mv－mgΔt，地面对他做的功为零B[设地面对运动员的平均作用力为F，则由动量定理得(F－mg)Δt＝mv，故地面对运动员的冲量FΔt＝mv＋mgΔt；运动员从下蹲状态到身体刚好伸直离开地面，由于地面对他的作用力沿力的方向没有位移，地面对运动员做功为零，因此，本题正确选项为B.]二、非选择题(14分)7．如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝4kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力微小，可以忽视不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝2kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下接着运动，碰撞后经时间t＝0.6s，二者的速度达到vt＝2m/s.求：(1)A起先运动时加速度a的大小；(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小．[解析](1)以A为探讨对象，由牛顿其次定律有F＝mAa ①代入数据解得a＝2.5m/s2. ②(2)对A、B碰撞后共同运动t＝0.6s的过程，由动量定理得Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v ③代入数据解得v＝1m/s. ④[答案](1)2.5m/s2(2)1m/s[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．(多选)质量为m的物块甲以3m/s的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定于其左端，另一质量也为m的物块乙以4m/s的速度与甲相向运动，如图所示．则()A．甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于弹力属于内力作用，故系统动量守恒B．当两物块相距最近时，甲物块的速率为零C．甲物块的速率可能达到5m/sD．当甲物块的速率为1m/s时，乙物块的速率可能为2m/s，也可能为0AD[甲、乙两物块(包括弹簧)组成的系统在弹簧压缩过程中，系统所受的合外力为零，系统动量守恒，故A正确；当两物块相距最近时速度相同，取碰撞前乙的速度方向为正方向，设共同速度为v，依据动量守恒定律得mv乙－mv甲＝2mv，解得v＝0.5m/s，故B错误；若物块甲的速率达到5m/s，方向与原来相同，则：mv乙－mv甲＝－mv甲′＋mv乙′，代入数据解得：v乙′＝6m/s，两个物体的速率都增大，动能都增大，违反了能量守恒定律，若物块甲的速率达到5m/s，方向与原来相反，则：mv乙－mv甲＝mv甲′＋mv乙′，代入数据解得：v乙′＝－4m/s，可得，碰撞后乙的动能不变，甲的动能增加，系统总动能增加，违反了能量守恒定律，所以物块甲的速率不行能达到5m/s，故C错误；甲、乙组成的系统动量守恒，若物块甲的速率为1m/s，方向与原来相同，由动量守恒定律得：mv乙－mv甲＝－mv甲′＋mv乙′，代入数据解得：v乙′＝2m/s；若物块甲的速率为1m/s，方向与原来相反，由动量守恒定律得：mv乙－mv甲＝mv甲′＋mv乙′，代入数据解得：v乙′＝0，故D正确．]2．光滑水平桌面上有P、Q两个物块，Q的质量是P的n倍．将一轻弹簧置于P、Q之间，用外力缓慢压P、Q.撤去外力后，P、Q起先运动，P和Q的动量大小的比值为()A．n2B．nC.eq\f(1,n)D．1D[撤去外力后，系统在水平方向不受外力，所以在水平方向总动量守恒，设P的动量方向为正方向，则有pP－pQ＝0，故pP＝pQ，因此P和Q的动量大小的比值为1，选项D正确．]3．(多选)如图所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止起先释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用，到达距地面深度为h的B点时速度减为零．不计空气阻力，重力加速度为g.关于小球下落的整个过程，下列说法正确的有()A．小球的机械能削减了mg(H＋h)B．小球克服阻力做的功为mghC．小球所受阻力的冲量大于meq\r(2gH)D．小球动量的变更量等于所受阻力的冲量AC[小球在整个过程中，动能变更量为零，重力势能削减了mg(H＋h)，则小球的机械能削减了mg(H＋h)，故A正确；对小球下落的全过程运用动能定理得，mg(H＋h)－Wf＝0，则小球克服阻力做功Wf＝mg(H＋h)，故B错误；小球落到地面的速度v＝eq\r(2gH)，对进入泥潭的过程运用动量定理得：IG－If＝0－meq\r(2gH)，得：If＝IG＋meq\r(2gH)，可知阻力的冲量大于meq\r(2gH)，故C正确；对全过程分析，运用动量定理知，动量的变更量等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和，故D错误．]4．A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上．已知A、B两球质量分别为2m和m.当用挡板拦住A球而只释放B球时，B球被弹出落于距桌边距离为x的水平地面上，如图所示．若保持弹簧的压缩程度不变，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，B球的落地点距离桌边距离x′为()A.eq\f(x,3)B.eq\r(3x)C．xD.eq\f(\r(6),3)xD[当用挡板拦住A球而只释放B球时，B球做平抛运动．设桌面高度为h，则有vB＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2h))，所以弹簧的弹性势能为E＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(mx2g,4h)，若保持弹簧的压缩程度不变，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，由动量守恒定律有0＝2mvA－mvB，所以vA∶vB＝1∶2，因此A球与B球获得的动能之比EkA∶EkB＝1∶2.所以B球获得的动能为Ek＝eq\f(mx2g,6h)，那么B球抛出时初速度为vB′＝eq\r(\f(x2g,3h))，则平抛后落地水平位移为x′＝eq\r(\f(x2g,3h))·eq\r(\f(2h,g))＝eq\f(\r(6)x,3)，选项D正确．]二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5．(12分)一辆质量m1＝3.0×103kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量m2＝1.5×103kg的轿车来不及刹车，干脆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s＝6.75m停下．已知车轮与路面间的动摩擦因数μ＝0.6，求碰撞前轿车的速度大小．(重力加速度取g＝10m/s2)[解析]由牛顿其次定律得a＝eq\f(Ff,m1＋m2)＝μg＝6m/s2v＝eq\r(2as)＝9m/s由动量守恒定律得m2v0＝(m1＋m2)vv0＝eq\f(m1＋m2,m2)v＝27m/s.[答案]27m/s6．(14分)如图所示，甲车及车上人的总质量M1＝100kg，甲车后方拖着木箱的质量m＝50kg，乙车质量M2＝100kg，甲、乙两车在光滑水平面上沿同始终线运动，甲车在前，乙车在后，甲车、人及木箱速度大小为v1