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當物體克服重力做功時，物體的(　　) A．重力勢能一定減少，機械能一定增加 B．重力勢能一定增加，機械能一定增加 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，關于車、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，在質量為M的小車上掛有一單擺，擺球質量為m0，小車和單擺以恒定的速度v沿光滑水平地面運動，與位于正對面的質量為m的靜止平板車發(fā)生碰撞，碰撞的時間極短，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．擺球的速度不變，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，自由伸長到B點，今使一質量為m的小物體靠著彈簧，將彈簧壓縮到A點，然后釋放，小物體能在水平面上運動到C點靜止，A、C間距離為s；若將小物體系在彈簧上，在A點由靜止釋放，則小物體將做阻尼振動到最后靜止．設小物體通過總路程為l，則下列選項中正確的是(　　) 圖1－5－6 A．l＞s B．l＝s C．l＜s D．l＝s或l＜s都可能 5A、B兩船的質量均為M，它們都靜止在平靜的湖面上，當A船上質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，設水對船的阻力不計，經多次跳躍后，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．因跳躍次數未知，故以上選項均無法確定 6如圖1－5－7所示，連一輕質彈簧的物體B靜止于光滑水平面上，與物體B質量相等的物體A，以速度v0向右運動，撞到彈簧上使B也向右運動，運動過程中彈簧被壓縮到最短時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，當他倆相向而行時，小車向哪個方向運動？ 圖1－5－8 8光滑水平面上放著一質量為M的槽，槽與水平面相切且光滑，如圖1－5－9所示．一質量為m的小球以速度v0向槽運動，若開始時槽固定不動，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動情況，不能確定動能、機械能、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項錯誤；因為槍與車作用是槍與子彈作用的結果，因此槍和車組成的系統(tǒng)動量也不守恒，即B項錯誤；D項中，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． 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動，因此掛擺球的懸線處于豎直方向．小車與平板車碰撞時間極短，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動狀態(tài)不確定，因而應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選項正確．若碰撞后小車與平板車不分開，設共同速度為V，由動量守恒定律有Mv＝(M＋m)V，所以C項正確． 答案：BC 4解析：由于摩擦，物體最后靜止的位置可能在B點也可能在B點的左側或右側，在題述兩個過程中，彈簧的彈性勢能的減少將轉化為因摩擦而增加的內能，若物體最后靜止在B點，則ΔE減＝ΔE增，得E彈＝Q熱＝μmgs① 若物體最后靜止在B的左側或右側：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，當物體最后靜止在B點時，s＝l；當物體最后不是靜止在B點時，l＜s. 答案：D 5解析：這里涉及三個物體(A船、B船和人)組成的系統(tǒng)，選這三個物體為一系統(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動過程，也就不必關心人來回跳的次數了，所以此題應以系統(tǒng)的始末狀態(tài)來進行分析． 選A船、B船和人這三個物體為一系統(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船的運動方向為正方向，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C正確． 答案：ABC 6解析：當彈簧被壓縮到最短時，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A、B速度相同時的速度為v，據動量守恒定律有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，設左邊的人質量為m1，運動速度為v1；右邊的人質量為m2，運動速度為v2；小車的質量為m3，運動速度為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，小車向右運動； ②若m2v2＜m1v1，則v3＜0，小車向左運動； ③若m2v2＝m1v1，則v3＝0，小車不動． 8解析：當槽固定不動時，設球上升的高度為h，據機械能守恒有mv＝mgh1，所以h1＝. 若槽不固定，當小球達到最高點時，與槽有相同的水平速度，設為v，據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化，所以系統(tǒng)機械能守恒，設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：h1＝ 槽不固定時：h2＝