2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 第五節(jié) 自然界中的守恒定律自我小測 粵教版選修3-5.doc

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2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 第五節(jié) 自然界中的守恒定律自我小測 粵教版選修3-5 1當(dāng)物體克服重力做功時(shí)，物體的(　　) A．重力勢能一定減少，機(jī)械能一定增加 B．重力勢能一定增加，機(jī)械能一定增加 C．重力勢能一定增加，動量可能不變 D．重力勢能一定減少，動能可能減少 2一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平面上，槍發(fā)射子彈時(shí)，關(guān)于車、槍和子彈的說法正確的是 …(　　) A．槍和子彈組成的系統(tǒng)動量守恒 B．槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒 C．槍、車和子彈組成的系統(tǒng)動量守恒 D．若忽略摩擦，槍、車組成的系統(tǒng)動量近似守恒 3如圖1－5－5，在質(zhì)量為M的小車上掛有一單擺，擺球質(zhì)量為m0，小車和單擺以恒定的速度v沿光滑水平地面運(yùn)動，與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止平板車發(fā)生碰撞，碰撞的時(shí)間極短，在此碰撞過程中，下列情況中可能發(fā)生的是(　　) 圖1－5－5 A．小車、平板車、擺球的速度都發(fā)生變化，分別變?yōu)関1、v2、v3，滿足(M＋m)v＝Mv1＋mv2＋m0v3 B.擺球的速度不變，小車和平板車的速度變?yōu)関1和v2，滿足Mv＝Mv1＋mv2 C．?dāng)[球的速度不變，小車和平板車的速度都變?yōu)閂，滿足Mv＝(M＋m)V D．小車和擺球的速度都變?yōu)関1，平板車的速度變?yōu)関2，滿足(M＋m0)v＝(M＋m0)v1＋mv2 4如圖1－5－6所示，一輕彈簧一端系在墻上的O點(diǎn)，自由伸長到B點(diǎn)，今使一質(zhì)量為m的小物體靠著彈簧，將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放，小物體能在水平面上運(yùn)動到C點(diǎn)靜止，A、C間距離為s；若將小物體系在彈簧上，在A點(diǎn)由靜止釋放，則小物體將做阻尼振動到最后靜止．設(shè)小物體通過總路程為l，則下列選項(xiàng)中正確的是(　　) 圖1－5－6 A．l＞s B．l＝s C．l＜s D．l＝s或l＜s都可能 5A、B兩船的質(zhì)量均為M，它們都靜止在平靜的湖面上，當(dāng)A船上質(zhì)量為的人以水平速度v從A船跳到B船，再從B船跳回A船，設(shè)水對船的阻力不計(jì)，經(jīng)多次跳躍后，人最終跳到B船上，則(　　) A．A、B兩船的速度大小之比為3∶2 B．A、B(包括人)動量大小之比為1∶1 C．A、B(包括人)動量之和為零 D．因跳躍次數(shù)未知，故以上選項(xiàng)均無法確定 6如圖1－5－7所示，連一輕質(zhì)彈簧的物體B靜止于光滑水平面上，與物體B質(zhì)量相等的物體A，以速度v0向右運(yùn)動，撞到彈簧上使B也向右運(yùn)動，運(yùn)動過程中彈簧被壓縮到最短時(shí)B的速度是______． 圖1－5－7 7在光滑的水平面上有一輛小車，車的兩端各站著一人，如圖1－5－8所示．三者原來皆靜止，當(dāng)他倆相向而行時(shí)，小車向哪個(gè)方向運(yùn)動？ 圖1－5－8 8光滑水平面上放著一質(zhì)量為M的槽，槽與水平面相切且光滑，如圖1－5－9所示．一質(zhì)量為m的小球以速度v0向槽運(yùn)動，若開始時(shí)槽固定不動，求小球上升的最大高度(槽足夠高)．若槽不固定，則小球能上升多高？ 圖1－5－9 參考答案 1解析：物體克服重力做功，只能斷定物體的重力勢能增加，由于不知道物體的運(yùn)動情況，不能確定動能、機(jī)械能、動量是否變化，以及怎樣變化． 答案：C 2解析：由于槍被固定在車上，所以發(fā)射子彈過程中槍必然與車相互作用，即槍要受到車的作用力，故槍和子彈組成的系統(tǒng)動量不守恒，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)闃屌c車作用是槍與子彈作用的結(jié)果，因此槍和車組成的系統(tǒng)動量也不守恒，即B項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)中，由于槍與子彈的作用主要是火藥爆炸后的推力，而不是摩擦力，因此即使忽略了摩擦力，槍和車組成的系統(tǒng)動量也不守恒，所以正確的只有C項(xiàng)． 答案：C 3解析：由于水平地面光滑，在小車與平板車碰撞前，小車與擺球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，因此掛擺球的懸線處于豎直方向．小車與平板車碰撞時(shí)間極短，因此懸線仍處于豎直方向上，擺球在水平方向上不受力，所以擺球水平方向的動量不變，即速度不變，故選項(xiàng)A和D不正確．由于碰撞過程中，擺球懸線豎直，且水平面光滑，因此小車與平板車在碰撞過程中動量守恒．但由于碰后小車與平板車的運(yùn)動狀態(tài)不確定，因而應(yīng)有小車與平板車碰撞后分開和不分開兩種可能性．若碰撞后小車與平板車分開，設(shè)小車速度為v1，平板車速度為v2，由動量守恒定律有：Mv＝Mv1＋mv2，所以B選項(xiàng)正確．若碰撞后小車與平板車不分開，設(shè)共同速度為V，由動量守恒定律有Mv＝(M＋m)V，所以C項(xiàng)正確． 答案：BC 4解析：由于摩擦，物體最后靜止的位置可能在B點(diǎn)也可能在B點(diǎn)的左側(cè)或右側(cè)，在題述兩個(gè)過程中，彈簧的彈性勢能的減少將轉(zhuǎn)化為因摩擦而增加的內(nèi)能，若物體最后靜止在B點(diǎn)，則ΔE減＝ΔE增，得E彈＝Q熱＝μmgs① 若物體最后靜止在B的左側(cè)或右側(cè)：ΔE減＝ΔE增，得E彈＝E彈′＋μmgl② 其中E彈′是物體靜止后彈簧還具有的彈性勢能．由①②式得 μmgs＝μmgl＋ E彈′ 總之，當(dāng)物體最后靜止在B點(diǎn)時(shí)，s＝l；當(dāng)物體最后不是靜止在B點(diǎn)時(shí)，l＜s. 答案：D 5解析：這里涉及三個(gè)物體(A船、B船和人)組成的系統(tǒng)，選這三個(gè)物體為一系統(tǒng)，則系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用，系統(tǒng)的總動量守恒，由于動量守恒定律只需要考慮過程的始末狀態(tài)，而不必涉及具體的中間運(yùn)動過程，也就不必關(guān)心人來回跳的次數(shù)了，所以此題應(yīng)以系統(tǒng)的始末狀態(tài)來進(jìn)行分析． 選A船、B船和人這三個(gè)物體為一系統(tǒng)，則它們的初始總動量為0，由動量守恒定律可知，系統(tǒng)以后的總動量將一直為0，選最終B船的運(yùn)動方向?yàn)檎较?，則由動量守恒定律可得： 0＝(M＋)vB＋MvA 解得：vB＝－vA 所以，A、B兩船的速度大小之比為3∶2，選項(xiàng)A正確．A和B(包括人)的動量大小相等、方向相反，動量大小之比為1∶1，選項(xiàng)B正確．由于系統(tǒng)總動量始終為零，故A、B(包括人)動量之和也始終為零，選項(xiàng)C正確． 答案：ABC 6解析：當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，A、B具有相同的速度，它們之間的相對速度為零．物體A從撞到彈簧到彈簧被壓縮到最短的過程中，A、B兩物體組成的系統(tǒng)在光滑水平面上，水平方向所受合外力為零，因此系統(tǒng)動量守恒．設(shè)A、B速度相同時(shí)的速度為v，據(jù)動量守恒定律有mv0＝(m＋m)v，所以B的速度為v＝v0. 答案：v0 7解析：選兩人和小車為一系統(tǒng)，在水平方向上動量守恒，設(shè)左邊的人質(zhì)量為m1，運(yùn)動速度為v1；右邊的人質(zhì)量為m2，運(yùn)動速度為v2；小車的質(zhì)量為m3，運(yùn)動速度為v3，取水平向右為正方向，則由動量守恒定律得： m1v1＋m3v3－m2v2＝0 解得v3＝. 答案：①若m2v2＞m1v1，則v3＞0，小車向右運(yùn)動； ②若m2v2＜m1v1，則v3＜0，小車向左運(yùn)動； ③若m2v2＝m1v1，則v3＝0，小車不動． 8解析：當(dāng)槽固定不動時(shí)，設(shè)球上升的高度為h，據(jù)機(jī)械能守恒有mv＝mgh1，所以h1＝. 若槽不固定，當(dāng)小球達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，與槽有相同的水平速度，設(shè)為v，據(jù)水平方向動量守恒有：mv0＝(m＋M)v，在小球上升過程中，小球與槽組成系統(tǒng)只有動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)小球上升的最大高度為h2，則有：mv＝(m＋M)v2＋mgh2，由以上兩式解得：h2＝. 答案：槽固定時(shí)：h1＝ 槽不固定時(shí)：h2＝