一、单项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分,每小题只有一个选项符合题意)
1.下列不属于反冲运动的是( )
A.喷气式飞机的运动 B.直升飞机的运动
C.火箭的运动 D.反击式水轮机的运动
2.现有甲、乙两滑块,质量分别为3m和m,以相同的速率v在光滑水平面上相向运动,发生了碰撞.已知碰撞后,甲滑块静止不动,那么这次碰撞是( )
A.弹性碰撞 B.非弹性碰撞
C.完全非弹性碰撞 D.条件不足,无法确定
3.A、B两球在光滑水平面上做相向运动,已知mA>mB,当两球相碰后,其中一球静止,则可以断定( )
A.碰前A的动量与B的动量大小相等
B.碰前A的动量大于B的动量
C.若碰后A的速度为零,则碰前A的动量大于B的动量
D.若碰后B的速度为零,则碰前A的动量大于B的动量
4.(易错题)在光滑水平面上有三个完全相同的小球,它们在一条直线上,2、3小球静止并靠在一起,1小球以速度v0射向它们,如图所示.设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度可能是( )
A.v1=v2=v3=v0 B.v1=0,v2=v3=v0
C.v1=0,v2=v3=v0 D.v1=v2=0,v3=v0
二、双项选择题(本大题共5小题,每小题8分,共40分,每小题有两个选项符合题意)
5.(预测题)一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,在轨道上瞬间炸裂成质量相等的A、B两块,其中A仍沿原轨道运动,则( )
A.B也可能沿原轨道运动
B.炸裂后的瞬间A、B的总动能大于炸裂前的动能[高考资源网KS5U.COM]
C.炸裂后的瞬间A、B的动量大小之比为1∶1
D.炸裂后的瞬间A、B速率之比为1∶3
6.质量为m的小球A以速度v0在光滑水平面上运动,与质量为2m的静止小球B发生对心碰撞,则碰撞后小球A的速度大小vA和小球B的速度大小vB可能为( )
A.vA=v0 vB=v0 B.vA=v0 vB=v0
C.vA=v0 vB=v0 D.vA=v0 vB=v0
7.一只小球沿光滑水平面运动,垂直于墙面撞到竖直墙上.小球撞墙前后的动量变化量为Δp,动能变化量为ΔE.关于Δp和ΔE,下列说法中正确的是( )
A.若Δp最大,则ΔE也最大
B.若Δp最大,则ΔE一定最小
C.若Δp最小,则ΔE也最小
D.若Δp最小,则ΔE一定最大
8.(2011·大纲版全国卷)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间,如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为( )
A.mv2 B.v2
C.NμmgL D.NμmgL
9.(易错题)如图所示,一木块放在光滑水平面上,一子弹水平射入木块中,射入深度为d,平均阻力为f.设木块滑行距离为s时开始匀速前进,下列判断正确的是( )
A.子弹损失的动能等于fd
B.子弹损失的动能等于f(s+d)
C.总机械能的损失等于fs
D.总机械能的损失等于fd
三、计算题(本大题共2小题,共36分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
10.(创新题)(18分)如图所示,A、B为两个大小可视为质点的小球,A的质量M=0.6 kg,B的质量m=0.4 kg,B球用长l=1.0 m的轻质细绳吊起,当B球处于静止状态时,B球恰好与光滑弧形轨道PQ的末端点P(P端切线水平)接触但无作用力.现使A球从距轨道P端h=0.20 m的Q点由静止释放,当A球运动到轨道P端时与B球碰撞,碰后两球粘在一起运动.若g取10 m/s2,求两球粘在一起后,悬绳的最大拉力为多大?
11.(2011·海南高考)(18分)一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上,其截面如图所示.图中ab为粗糙的水平面,长度为L;bc为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动,在斜面上上升的最大高度为h,返回后在到达a点前与物体P相对静止.重力加速度为g.求:
(1)木块在ab段受到的摩擦力f;
(2)木块最后距a点的距离s.
答案解析
1.【解析】选B.直升飞机运动是飞机螺旋桨与外部空气作用的结果,不属于反冲运动.而喷气式飞机、火箭的运动及反击式水轮机的运动均为反冲运动.故选B.
2.【解析】选A.由动量守恒3mv-mv=0+mv′
所以v′=2v
碰前总动能:Ek=·3m·v2+mv2=2mv2
碰后总动能:E′k=mv′2=2mv2,Ek=Ek′,所以A对.
3.【解析】选C.若碰后A球静止,则B球一定反弹,故有A球的动量大于B球的动量;若碰撞后B球静止,则A球一定反弹,有B球的动量大于A球的动量.故只有C项正确,其余三项错误.
4.【解析】选D.由题设条件,三个小球在碰撞过程中总动量和总机械能守恒.若各球质量均为m,则碰撞前系统总动量为mv0,总机械能为mv.假如选项A正确,则碰后总动量为mv0,这显然违反动量守恒定律,故不可能.假设选项B正确,则碰后总动量为mv0,这也违反动量守恒定律,故也不可能.假如选项C正确,则碰后总动量为mv0,但总动能为mv,这显然违反机械能守恒定律,故也不可能.假如选项D正确,则通过计算得既满足动量守恒定律,也满足机械能守恒定律,故选项D正确.
5.【解析】选B、D.设卫星的速度为v,当卫星炸裂后,A仍沿原轨道运动,则A必以速度v沿原轨道反向运动,由动量守恒定律得:2mv=mvB-mv,vB=3v,可见B将做离心运动,A错误,D正确;pA∶pB=mv∶(m·3v)=1∶3,C错误;由2mv2<mv+mv2知B正确.
6.【解析】选A、C.两球发生对心碰撞,应满足动量守恒,能量不增加,且后面的物体不能与前面物体有第二次碰撞,故D错误,在B项中碰后动能增加,故B错误.而A、C两项遵从碰撞规律.
【变式备选】(双选)如图所示,置于光滑水平面上的A、 B两个物体质量分别为mA、mB,且mA>mB,开始时相距较远,将两个大小均为F的力分别同时作用在A、B上,经过相同的距离后撤去两个力,两物体相碰后可能发生的情况是( )
A.两物体均静止 B.A静止,B反向运动
C.A、B均向右运动 D.A反向运动,B静止
【解析】选B、C.由于F作用的距离相同,所以A、B获得的动能相同,即EkA=EkB,由Ek=可知,pA>pB,撤去F之后A、B系统的动量守恒,总动量p总=pA-pB,方向向右,所以A、D均错,B、C正确.
7.【解析】选B、D.当小球原速率返回时,Δp最大,而ΔE=0,选项B正确,A错误;当小球撞到墙后速度减为零时,Δp最小,而ΔE最大,选项D正确,C错误.
8.【解析】选B、D. 根据动量守恒,共同速度v′=,损失动能ΔEk=mv2-(M+m)v′2=v2,所以B正确.根据能量守恒,损失的动能等于因摩擦放出的热量,而计算热量的方法是摩擦力乘以相对位移,所以ΔEk=N·fL=NμmgL,可见D正确.
9.【解析】选B、D.设子弹的质量为m,木块的质量为M,系统动量守恒,有mv0=(m+M)v,对子弹应用动能定理,有-f(s+d)=mv2-mv
对木块应用动能定理,有fs=Mv2
则子弹损失的动能为ΔEk子弹=f(s+d)
而系统损失的机械能为ΔE=mv-(M+m)v2=fd,故A、C错误,B、D正确.
【总结提升】解决子弹打木块问题(滑块类问题)的技巧[高考资源网KS5U.COM]
(1)把子弹和木块(或滑块与木板)看成一个系统,系统动量守恒;系统的能量守恒(机械能不守恒);对木块(木板)和子弹(滑块)分别利用动能定理.
(2)记住一些结论:
①系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移,即ΔE=f·s相对.
②系统内相互作用的两物体间的一对摩擦力做功的总和恒为负值.[高考资源网KS5U.COM]
10.【解析】A球与B球碰前瞬间,A球的速度设为v,根据机械能守恒定律有:Mgh=Mv2,v=2 m/s (5分)
两球碰撞过程中动量守恒,碰后瞬间两球粘在一起时速度设为v′,则
Mv=(M+m)v′,v′=1.2 m/s (5分)
两球摆起的瞬间,悬绳的拉力最大,有:
Fm-(M+m)g=(M+m) (5分)
解得Fm=11.44 N (3分)
答案:11.44 N[高考资源网]
11.【解题指南】本题主要考查动量和能量的综合问题,解答该题时要把握由物体P和木块组成的系统在各个过程中均满足在水平方向上的动量守恒,同时满足能量守恒.
【解析】(1)从开始到木块到达最大高度过程:
由动量守恒:mv0=3mv1 (3分)[高考资源网]
由能的转化及守恒:
mv=×3mv+mgh+fL (3分)
解得:f= (2分)
(2)从最大高度至最终相对静止:
由动量守恒:3mv1=3mv2 (3分)
由能的转化及守恒:
·3mv+mgh=·3mv+fx (3分)
距a点的距离s=L-x (2分)
解得:s=L-=L (2分)[Ks5u.com]
答案:(1) (2)L
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