物理-选修-3-5-教师教学用书-补充习题-第16章-动量守恒定律

-1-选修3-5第十六章动量守恒定律五、补充习题A组1．下列运动过程中，在任意相等时间内，物体的动量变化量相等的是（）A．匀速圆周运动B．竖直上抛运动C．平抛运动D．任意的匀变速直线运动2．在一平直公路上发生一起交通事故，质量为1500kg的小轿车迎面撞上一质量为3000kg的向北行驶的卡车，碰后两车相接在一起向南滑行了一小段距离后停止。据测速仪测定，碰撞前小轿车的时速为72km/h，由此可知卡车碰前的速率为()A．小于10m/sB．大于10m/s，小于20m/sC．大于20m/s，小于30m/sD．大于30m/s，小于40m/s3．有一种气功表演，表演者平卧地面，将一大石板置于他的身上，另一人将重锤举到高处并砸向石板，石板被砸碎，而表演者却安然无恙。假设重锤与石板撞击后二者具有相同的速度。表演者在表演时尽量挑选质量较大的石板。对这一现象，下面的说法正确的是A．重锤在与石板撞击的过程中，重锤与石板的总机械能守恒B．石板的质量越大，它获得动量就越小C．石板的质量越大，它所受到的打击力就越小D．石板的质量越大，它获得的速度就越小4．如图所示，车厢长度为l，质量为m1，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0向右运动，与车厢壁来回碰撞n次后，静止于车厢内。这时车厢的速度为（）A．v0，水平向右B．0C．，水平向右D．，水平向右5．某人站在静止于光滑水平面上的平板车上面。若人从车头走向车尾，人和车的运动情况为（）A．人匀速走动，则车匀速前进，人和车对地位移大小与质量成反比B．人匀加速走动，车匀加速前进，两者对地加速度大小相等C．不管人如何走，任意时刻人和车动量总相同D．人停止走动时，车的速度不一定为06．载着人的气球静止悬浮在空中，人的质量和气球（包括设备）载着人的气球静止悬浮在空中，人的质量和气球（包括设备）的质量分别是60kg和300kg。气球离地面的高度为20m，为使人能安全着地，气球上悬挂的软梯长度至少需要_____________m．7．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从艇头和艇尾同时一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从艇头和艇尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相等，相对地面的速率也相同，炮艇所受的牵引力和阻力均不变，则炮艇的速度将__________（填“增大”“减小”或“不变”）8．如图所示，质量为m1的木块位于光滑水平面上，在木块与墙之间用轻质弹簧连接，当木块静止时刚好位于-2-A点。现有一质量为m2的子弹以水平速度v0射向木块并嵌入其中，则当木块回到A点时速度是多少?在此过程中墙对弹簧的冲量是多少?9．质量为m的物块A上固定一轻质弹簧，以v1=3m/s的速度在光滑水平面上运动，另一质量也为m的物体B以v2=4m/s的速度与A相向运动，如图所示，则两物块相距最近时，他们的速度分别是多少?10．如图所示，放在光滑水平地面上并靠在一起的物体A、B之间用一根长1m的轻绳相连，两物体的质量分别为mA=4kg和mB=6kg。现用大小为8N的水平力F拉物体A，再带动B一起运动，则4s末，两物体一起运动的速度为多少m/s．11．设机枪子弹的质量为50g，以v=1.0×103m/s的速度从枪膛射出，且每分钟连续发射子弹120颗，则在射击时机枪手需用多大的力抵住机枪？12．如图所示，质量为m=4.0kg的平板小车静止在光滑的水平面上。当t=0时，质量为M=4.0kg的平板小车静止在光滑的水平面上，如图所示，当t=0时，两个质量分别为mA=2kg、mB=1kg的小物体A、B都以大小为v0=7m/s。方向相反的水平速度，同时从小车板面上的左右两端滑上小车相向滑动．当它们在小车上停止滑动时没有相碰，A、B与小车间的动摩擦因素μ=0.2，取g=10m/s2，求：（1）A在小车上刚停止滑动时，A和小车的速度大小（2）A、B在小车上都停止滑动时，小车的速度及此时小车运动的时间．13．一质量为m1=60kg的人拿着一个质量为m2=10kg的铅球站在一质量为m3=30kg的平板车上，车正以3m/s的速度在光滑水平面上运动（人相对车不动）。现人把铅球以相对车的速度u=2m/s向后水平抛出，车速增加了多少?14．一个长为L，质量为m1的木板静止在光滑的水平面上，如图所示。木板左端静止着一个质量为m2的木m1m2ABv1v2-3-块（可视为质点），木块与木板之间的动摩擦因数为μ，一颗质量为m0、速度为v0的子弹水平击中木块后随木块一起在木板上滑动。问：木板的长度L至少应为多少，木块才不至于从木板上滑出？B组1．三个相同的木块A、B、C从同一高度自由下落。其中，木块A在开始下落的瞬间被水平飞行的子弹击中，木块B在下落到一半高度时被水平飞来的子弹击中，子弹均留在木块中，则三木块下落的时间tA，tB，tC的大小关系是（）A．tA=tB=tCB．tA=tC＜tBCtA=tBtCDtAtBtC2．两个质量、大小完全相同的正方体木块A、B靠在一起放在光滑水平面上，两个质量、大小完全相同的正方体木块A、B靠在一起放在光滑水平面上，一水平射来的子弹先后穿透两木块后飞出。若木块对子弹的阻力恒定不变，子弹射穿两木块的时间相同，则A、B两木块被子弹射穿后的速度之比为（）A．1：1；B．1：2；C．1：3；D．1：√𝟑3．在光滑水平桌面上有两个相同的弹性小球A、B质量都为m，现B球静止，A球向B球运动，发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，则碰撞前A球的速度等于()A．√B．√C．√D．√4．质量相等的5个物块在光滑水平面上间隔一定距离排成一直线。如图所示，具有初动能E0的物块1向其他4个物块运动，依次发生碰撞，每次碰撞后不再分开，最后5个物块粘成一整体，这个整体的动能等于（）A．E0B．C．D．5．有两个质量分别为m1、m2的星体，它们在同一个平面内绕同一点O做匀速圆周运动，轨道半径分别为r1和r2，线速度大小分别为v1和v2，如图所示，若它们的相对位置始终保持不变，其他天体的影响可忽略不计，则m1______m2，v1______v2。（填“大于”“小于”或“等于”）6．如图所示，有两个问题A、B紧靠着放在光滑水平桌面上，A的质量为2kg，B的质量为3kg，有一颗质量为100g的子弹以800m/s的水平速度射入A，经过0.01s又射入物体B，最后停在B中。A对子弹的阻力为3×103N，（小数点后取一位有效数字）。求A、B最终的速度；-4-7．高压采煤水枪出水口的横截面积为S，水的射速为v，水柱水平垂直地射到煤层后，速度变为零。若水的密度为ρ，假定水柱横截面不变，则水对煤层的冲击力是多大？8．在光滑的水平轨道上放置一门质量为m1的旧式炮车，炮弹的质量为m2。当炮杆与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮口的速度为v0，试求炮车后退的速度为多大．9．一人站在静止于光滑平直轨道的平板车上，人和车的总质量为m1。现在让此人双手各握一个质量均为m2的铅球，以两种不同的方式顺着轨道方向水平抛出铅球：第一次是一个一个地投;第二次是两个一起投，设每次投掷时铅球相对于车的速度相同，则这两种投掷方式小车的末速度之比为多少？10．如图所示，固定在轻质弹簧两端质量分别是m1=0.5kg、m2=1.49kg，的两个物体置于光滑水平面上，m1靠在光滑竖直墙上。现有一颗m=0.01kg的子弹水平射入m2中（没有穿出），使弹簧压缩而具有12J的弹性势能，然后m1和m2都将向右运动，试求：（1）子弹入射前的速度v；（2）竖直墙对m1的冲量．（3）运动过程中弹簧可具有的最大弹性势能．11．如图所示，A为有光滑曲面的固定轨道，轨道底端的切线方向是水平的。质量M=40kg的小车B静止于轨道右侧，其上表面与轨道底端在同一水平面上。一个质量m=20kg的物体C以2.0m/s的初速度从轨道顶端滑下，冲上小车B后经过一段时间与小车相对静止并一起运动。若轨道顶端与底端的高度差h=1.6m。物体与小车板面间的动摩擦因数μ=0.40，小车与水平面间的摩擦忽略不计．（取g=10m/s2），求：（1）物体与小车保持相对静止时的速度v；（2）物体冲上小车后，与小车发生相对滑动经历的时间t；（3）物体在小车上相对滑动的距离L．12．如图所示，有一内表面光滑的金属盒，底面长为L=1.2m，质量为m1=1.0kg，放在水平面上，与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2。在盒内最右端放一半径为r=0.1m的光滑金属球，质量为m2=1kg，现在盒的左端给盒施加一个水平冲量I=3N•s。若盒壁厚度，球与盒发生碰撞的时间和碰撞时的能量损失均忽略不计，g取10m/s2，求：（1）金属盒能在地面上运动多远？（2）金属盒从开始运动到最后静止所经历的时间多长？-5-选修3-5第十六章动量守恒定律五、补充习题参考答案：1．B、C、D；2．A；3．D；4．C；5．A；6．24m；7．增大.8．解析：（1)设碰后速度为v1则m2v0=(m1+m2)v1得v1=-m2v0/(m1+m2)，返回时由机械能守恒物块与子弹整体速度大小仍为v1的大小但方向相反v2=-m2v0/(m1+m2)，方向水平向左，(2)在此过程中墙对弹簧的冲量I=2(m1+m2)v2=-2m2v0，方向水平向左9．解析：两物块相距最近时，也就是两个物体的速度相同之时，根据动量守恒有mv2-mv1=2mV将v1=3m/s，v2=4m/s得v=0.5m/s他们的速度均为0.5m/s10．解析：3.2以A、B整体为研究对象，初态动量p1=0．设A、B一起运动时的速度为，即末态动量．以外力方向为正方向，由动量定理有Ft=(mA+mB)，所以𝟑11．解析：设每颗子弹质量为m0，每秒发射子弹n颗，△t时间里发射的子弹质量为△m=m0n△t，机枪对子弹的冲量为F△t。根据动量定理有F△t=△mv=m0n△tv，即F=m0nv=100N，根据牛顿第三定律，子弹对机枪的冲力大小也为100N，机枪手也需要这么大的力才能抵住机枪。12．解析：（1）当A和B在车上都滑行时，在水平方向它们的受力分析如图所示：由受力图可知，A向右减速，B向左减速，小车向右加速，所以首先是A物块速度减小到与小车速度相等．设A减速到与小车速度大小相等时，所用时间为t1，其速度大小为v1，则：v1=v0-aAt1μmAg=mAaA①v1=a车t1μmAg-μmBg=Ma车②由①②联立得：v1=1.4m/st1=2.8s③（2）根据动量守恒定律有：mAv0-mBv0=（M+mA+mB）v④v=1m/s⑤总动量向右，当A与小车速度相同时，A与车之间将不会相对滑动了．设再经过t2时间小物体A与B车速度相同，则：-v=v1-aBt2μmBg=mBaB⑥由⑥⑦式得：t2=1.2s⑦所以A、B在车上都停止滑动时，车的运动时间为t=t1+t2=4.0s-6-答：（1）A在车上刚停止滑动时，A和车的速度大小为1.4m/s．（2）A、B在车上都停止滑动时车的速度为1m/s，此时车运动了4.0s．13．解析：以相对车的速度v=2m/s向后水平抛出，设铅球相对地面的速度是v2，人和车相对地面的速度是v3，以向前为正方向，则v2-v3=-2m/s，系统动量守恒，(m1+m2+m3)v0=(m1+m3)v3+m2v2，将v2代入可得，车速增加了v3-v0=0.2m/s或者：以人、车、铅球组成的系统为研究对象，以车的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：（m1+m2+m3）v0=（m1+m3）（v0+△v）+m2（v0+△v-u）车的速度增加量：△v=0.2m/s，答：车速增加了0.2m/s．14．解析：对m2和子弹由动量守恒可得：m0v0=（m0+m2）v1得：最后三者共速，由动量守恒得：m0v0=（m0+m2+m1）v2得：系统速度从v1变化为v2的过程中，摩擦力做负功将机械能转化为热量，且由木块不滑出，可知：即：答：木板的长度L至少应为，木块才不至于从木板上滑出．B组1．解析：选B，木块A和C由于是自由落体运动，相同高度的情况下时间自然是相同的．当B下降到一半高度时，被子弹打中，子弹在竖直方向没有速