一、單項選擇題
1.真空室內(nèi),有質(zhì)量分別為m和2m的甲、乙兩原子核,某時刻使它們分別同時獲得3v和2v的瞬時速率,并開始相向運動.由于它們間的斥力作用,二者始終沒有接觸,當(dāng)兩原子核相距最近時,甲核的速度大小為(B)
A.0 B.v C.v D.v
解析:當(dāng)兩原子核相距最近時,甲、乙兩核的速度相等,根據(jù)動量守恒定律2m·2v-m·3v=3mv1,解得v1=v,B項正確.
2.如圖,用細線掛一質(zhì)量為M的木塊,一質(zhì)量為m的子彈自左向右水平射穿此木塊,穿透前后子彈的速度分別為v0和v(設(shè)子彈穿過木塊的時間和空氣阻力不計),子彈穿透后木塊的速度大小為(B)
A. B.
C. D.
解析:由動量守恒mv0=mv+Mv木,得到答案.
3.如圖所示,一質(zhì)量M=3.0 kg的長方體木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一質(zhì)量m=1.0 kg的小木塊A.現(xiàn)以地面為參照系,給A和B以大小均為4.0 m/s,方向相反的初速度,使A開始向左運動,B開始向右運動,但最后A并沒有滑離木板B.站在地面的觀察者看到在一段時間內(nèi)小木塊A正在做加速運動,則在這段時間內(nèi)的某時刻木板B相對地面的速度大小可能是(A)
A.2.4 m/s B.2.8 m/s
C.3.0 m/s D.1.8 m/s
解析:A相對地面速度為0時,木板的速度為v1,由動量守恒得:(向右為正)Mv-mv=Mv1,得:v1= m/s.木塊從此時開始向右加速,直到兩者有共同速度為v2,由動量守恒得:Mv-mv=(M+m)v2,得:v2=2 m/s.故B對地面的速度在2 m/s~ m/s范圍內(nèi),所以A正確,B、C、D錯誤.
4.質(zhì)量為m的物塊甲以3 m/s的速度在光滑水平面上運動,有一輕彈簧固定其上,另一質(zhì)量也為m的物體乙以4 m/s的速度與甲相向運動,如圖所示.則(C)
A.甲、乙兩物塊在彈簧壓縮過程中,由于彈力作用,動量不守恒
B.當(dāng)兩物塊相距最近時,物塊甲的速率為零
C.當(dāng)物塊甲的速率為1 m/s時,物塊乙的速率可能為2 m/s,也可能為零
D.物塊甲的速率可能達到5 m/s
解析:彈力屬內(nèi)力,動量守恒,A錯;相距最近時,4m-3m=2mv共,v共= m/s,B錯誤;甲的速度方向向右時,4m-3m=m×1+mv′乙,v′乙=0,甲的速度方向向左時,4m-3m=-m×1+mv″乙,v″乙=2 m/s,C對;碰撞結(jié)束時,甲、乙交換速度,甲的最大速率為4 m/s,D錯.
5.(2015·重慶高考)高空作業(yè)須系安全帶.如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落,從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運動).此后經(jīng)歷時間t安全帶達到最大伸長,若在此過程中該作用力始終豎直向上,則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為(A)
A.+mg B.-mg
C.+mg D.-mg
解析:人下落h高度為自由落體運動,由運動學(xué)公式v2=2gh,可知v=;緩沖過程(取向上為正)由動量定理得(-mg)t=0-(-mv),解得:=+mg,故選A.
二、多項選擇題
6.兩位同學(xué)穿旱冰鞋,面對面站立不動,互推后向相反的方向運動,不計摩擦阻力,下列判斷正確的是(BCD)
A.互推后兩同學(xué)總動量增加
B.互推后兩同學(xué)動量大小相等,方向相反
C.分離時質(zhì)量大的同學(xué)的速度小一些
D.互推過程中機械能不守恒
解析:兩同學(xué)互推后向相反方向運動,由于互推的時間很短,可以認為動量守恒,故可以確定A錯誤,B正確;根據(jù)動量守恒定律m1v1=m2v2,故質(zhì)量大的同學(xué)速度小,C正確;由于互推過程中推力做功,故機械能不守恒,D正確.
7.如圖所示,小車AB放在光滑水平面上,A端固定一個輕彈簧,B端粘有油泥,AB總質(zhì)量為M,質(zhì)量為m的木塊C放在小車上,用細繩連接于小車的A端并使彈簧壓縮,開始時AB和C都靜止,當(dāng)突然燒斷細繩時,C被釋放,使C離開彈簧向B端沖去,并與B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下說法正確的是(BC)
A.彈簧伸長過程中C向右運動,同時AB也向右運動
B.C與B碰前,C與AB的速率之比為M∶m
C.C與油泥粘在一起后,AB立即停止運動
D.C與油泥粘在一起后,AB繼續(xù)向右運動
解析:根據(jù)動量守恒定律,燒斷細繩后,彈簧伸長過程中C向右運動,AB應(yīng)向左運動,A錯誤;根據(jù)mv1=Mv2,v1∶v2=M∶m,B正確;當(dāng)C與油泥粘在一起后,AB立即停止運動,C正確,D錯誤.
8.如圖所示,重球A放在光滑的斜面體B上,A、B質(zhì)量相等,在力F的作用下,B在光滑水平面上向左緩慢移動了一段距離,A球相對于最低點C升高h.若突然撤去F,則(AD)
A.A以后上升的最大高度為
B.A球獲得的最大速度為
C.在B離開A之前,A、B動量守恒
D.A、B相互作用的力大小相等
解析:小球回到最低點與斜面體共速,設(shè)共同速度為v,由機械能守恒得:mgh=·2mv2,解得:v=,到最低點后兩者分離,A球機械能守恒,設(shè)能上升的最大高度為h′,則mgh′=mv2,解得:h′=h,故A正確,B錯誤;整個過程中A、B組成的系統(tǒng)所受合外力不為零,動量不守恒,C錯誤;由牛頓第三定律知D正確.
三、非選擇題
9.(2015·天津高考)如圖所示,在光滑水平面的左側(cè)固定一豎直擋板,A球在水平面上靜止放置.B球向左運動與A球發(fā)生正碰,B球碰撞前、后的速率之比為3∶1,A球垂直撞向擋板,碰后原速率返回.兩球剛好不發(fā)生第二次碰撞.A、B兩球的質(zhì)量之比為________,A、B碰撞前、后兩球總動能之比為________.
答案:4∶1 9∶5
10.(2015·安徽高考)一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的A點,距離A點5 m的位置B處是一面墻,如圖所示.長物塊以v0=9 m/s的初速度從A點沿AB方向運動,在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向運動直至靜止.g取10 m/s2.
(1)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù);
(2)若碰撞時間為0.05 s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F;
(3)求物物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功W.
解析:(1)由動能定理,有:-μmgs=mv2-mv,可得μ=0.32.
(2)由動量定理,有FΔt=mv′-mv,可得F=130 N.
(3)W=mv′2=9 J.
答案:(1)μ=0.32 (2)F=130 N (3)W=9 J