高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 动量免费练习题

动　量

一、选择题

1．某同学利用如图所示的光电门和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，下列说法正确的是(　　)

A．滑块的质量用天平测量

B．挡光片的宽度用刻度尺测量

C．挡光片通过光电门的时间用秒表测量

D．挡光片通过光电门的时间用打点计时器测量

2．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差(　　)

A．导轨安放不水平

B．小车上挡光板倾斜

C．两小车质量不相等

D．两小车碰后连在一起

3．在用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”实验时，不需要测量的物理量是(　　)

A．滑块的质量　　　　 B．挡光时间

C．挡光片的宽度 D．光电门的高度

4．下列关于动量的说法正确的是(　　)

A．质量大的物体动量一定大

B．速度大的物体动量一定大

C．两物体动能相等，动量不一定相等

D．两物体动能相等，动量一定相等

5．跳台滑雪运动员从平台末端a点以某一初速度水平滑出，在空中运动一段时间后落在斜坡上b点，不计空气阻力，则运动员在空中飞行过程中(　　)

A．在相等的时间间隔内，动量的改变量总是相同的

B．在相等的时间间隔内，动能的改变量总是相同的

C．在下落相等高度的过程中，动量的改变量总是相同的

D．在下落相等高度的过程中，动能的改变量总是相同的

6．对于一个质量不变的物体，下列说法正确的是(　　)

A．物体的动量发生变化，其动能一定变化

B．物体的动量发生变化，其动能不一定变化

C．物体的动能发生变化，其动量一定变化

D．物体的动能发生变化，其动量不一定变化

7．“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是(　　)

A．人的动量先增大后减小

B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能先增大后减小

C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大

D．人在最低点时，绳对人的拉力大于人所受的重力

8．如图所示，表示物体受到的合外力随时间变化的关系，若物体开始时是静止的，则前3 s内(　　)

A．物体的位移为0

B．物体的动量改变量为0

C．物体的动能变化量为0

D．物体的机械能改变量为0

二、非选择题

9．某同学采用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起．实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1和两球碰撞后摆起的最大角度θ2之外，还需测量__________________(写出物理量的名称和符号)才能进行验证．用测量的物理量表示碰撞中的不变量的关系式是______________．

10．某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”．将一段不可伸长的轻质绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O点，另一端连接小钢球A(绳长远大于小钢球半径)，把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧．在小钢球最低点N右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B(B上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)．当地的重力加速度为g.

某同学按图所示安装气垫导轨、滑块B(调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触且无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰．让小钢球A从某位置静止释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短．

(1)为完成实验，除了毫秒计读数Δt、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B的质量mB和遮光板宽度d外，还需要测量的物理量有________．

A．小钢球A的质量mA

B．绳长L

C．小钢球从M到N运动的时间

(2)滑块B通过光电门时的瞬时速度vB＝________.(用题中已给的物理量符号来表示)

(3)实验中的不变量的表达式是：________________.(用题中已给的物理量符号来表示)

11．某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图甲所示．在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的打点频率为50 Hz.

甲

(1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间的距离．则应选图中__________段来计算A碰前的速度，应选________段来计算A和B碰后的速度．

乙

(2)已测得小车A的质量mA＝0.40 kg，小车B的质量mB＝0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA＋mBvB＝______kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s.

(3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？

12．将质量为m＝1 kg的小球，从距水平地面高h＝5 m 处，以v0＝10 m/s的水平速度抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2.求：

(1)平抛运动过程中小球动量的增量Δp；

(2)小球落地时的动量p′.

13．将质量为0.10 kg的小球从离地面20 m高处竖直向上抛出，抛出时的初速度为15 m/s，g取10 m/s2，求：

(1)当小球落地时，小球的动量；

(2)小球从抛出至落地过程中动量的增量．

14.2019年亚洲羽毛球锦标赛于4月23日至28日在武汉体育中心体育馆举行．

羽毛球是速度最快的球类运动之一，我国运动员扣杀羽毛球的速度为342 km/h，假设羽毛球的速度为90 km/h，运动员将羽毛球以342 km/h的速度反向击回．设羽毛球的质量为5 g，试求：

(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；

(2)运动员的这次扣杀中，羽毛球的速度变化量、动能变化量各是多少？

动量 答案

1、【AB】　[用天平测量滑块的质量，用刻度尺测量挡光片的宽度，A、B正确；挡光片通过光电门的时间由数字计时器测量，因此不需要用秒表或打点计时器测量时间，C、D错误．]

2、【AB】　[导轨不水平，小车速度将会受重力影响，选项A正确；挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差，选项B正确；本实验要求两小车碰后连在一起，不要求两小车质量相等，选项C、D正确．]

3、【D】　[在本实验中，与物体运动有关的物理量是质量和速度，速度由挡光片的宽度与挡光时间求得，不需要测量光电门的高度，D正确．]

4、【C】[动量等于运动物体质量和速度的乘积，动量大小与物体质量、速度两个因素有关，A、B错；由动量大小和动能的表达式得出p＝，两物体动能相等，质量关系不明确，动量不一定相等，D错，C对．]

5、【AD】　[运动员做平抛运动，只受重力，是恒力，根据动量定理，动量的改变量等于合力的冲量，任意相等时间内合力的冲量相等，故任意相等时间内动量的改变量相等，故A正确；平抛运动竖直分运动是自由落体运动，是匀加速运动，故在相等的时间间隔内竖直分位移不一定相等，故重力做的功不一定相等，故动能增加量不一定相等，故B错误；平抛运动竖直分运动是自由落体运动，是加速运动，在下落相等高度的过程中，时间不一定相等，故合力的冲量不一定相等，故动量的增加量不一定相等，故C错误；在下落相等高度的过程中，合力的功相等，根据动能定理，动能的增加量相等，故D正确．]

6、【BC】　[当质量不变的物体的动量发生变化时，可以是速度的大小发生变化，也可以是速度的方向发生变化，还可以是速度的大小和方向都发生变化．当物体的速度方向发生变化而速度的大小不变时，物体的动量(矢量)发生变化，但动能(标量)并不发生变化，选项A错误，B正确．当质量不变的物体的动能发生变化时，必定是其速度的大小发生了变化，而无论其速度方向是否变化，物体的动量必定发生变化，选项C正确，D错误．]

7、【ABD】　[从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中，人先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，加速度等于零时，速度最大，故人的动量和动能都是先增大后减小，加速度等于零时(即绳对人的拉力等于人所受的重力时)速度最大，动量和动能最大，在最低点时人具有向上的加速度，绳对人的拉力大于人所受的重力．绳的拉力方向始终向上，与运动方向相反，故绳对人的拉力始终做负功．故选项A、B、D正确，选项C错误．]

8、【BC】　[第1 s内F＝20 N，第2、3 s内F＝－10 N，物体先加速、后减速，在第3 s末速度为零，物体的位移不为零，A错误；根据牛顿第二定律知物体第1 s内的加速度为a1＝ m/s2,1 s末的速度v1＝a1t1＝×1 m/s＝ m/s，物体第2、3 s内的加速度为a2＝－ m/s2,3 s末的速度v3＝v1＋a2t2＝－×2＝0，

故前3 s内动量变化量Δp＝mv3－mv0＝0－0＝0，B正确；由于初速度和末速度都为零，因此动能变化量也为零，C正确；但物体的重力势能是否改变不能判断，因此物体的机械能是否改变不能确定，D错误．]

9、　A球的质量mA和B球的质量mB　mA＝(mA＋mB)

[解析]　A球由静止释放到两球碰撞前，根据机械能守恒定律，有

mAgl(1－cos θ1)＝mAv

两球碰撞后到一起运动到最高点，根据机械能守恒定律，有

(mA＋mB)gl(1－cos θ2)＝(mA＋mB)v2

又碰撞中的不变量满足mAvA＝(mA＋mB)v

所以用测得的物理量表示碰撞中的不变量的关系式为

mA＝(mA＋mB).

10、(1)AB　(2)

(3)＝＋mB

[解析]　滑块B通过光电门时的瞬时速度vB＝

根据牛顿第二定律得：

F1－mAg＝mA

F2－mAg＝mA

实验中的不变量的表达式为：mAv1＝mAv2＋mBvB

整理得：

＝＋mB

所以还需要测量小钢球A的质量mA以及绳长L.

11、　(1)BC　DE　(2)0.420　0.417　(3)见解析

[解析]　(1)因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B黏在一起，其共同速度比A原来的速度小．所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A碰前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算A和B碰后的速度．

(2)由题图可知，碰前A的速度和碰后A、B的共同速度分别为：vA＝ m/s＝1.05 m/s

vA′＝vB′＝ m/s＝0.695 m/s

故碰撞前：mAvA＋mBvB＝0.40×1.05 kg·m/s＋0.20×0 kg·m/s＝0.420 kg·m/s

碰撞后：mAvA′＋mBvB′＝(mA＋mB)vA′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.

(3)数据处理表明，mAvA＋mBvB≈mAvA′＋mBvB′，即在实验误差允许的范围内，A、B碰撞前后总的物理量mv是不变的．

12、(1)10 kg·m/s　方向竖直向下

(2)10 kg·m/s　方向与水平方向的夹角为45°

[解析]　(1)由于平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，故h＝gt2

落地时间t＝＝1 s

Δv＝vy＝gt

＝10×1 m/s

＝10 m/s

方向竖直向下

故Δp＝mΔv＝1×10 kg·m/s＝10 kg·m/s，方向竖直向下．

(2)小球落地时竖直分速度为vy＝gt＝10 m/s.由速度合成知，落地速度v＝＝ m/s＝10 m/s

所以小球落地时的动量大小为p′＝mv＝10 kg·m/s

方向与水平方向的夹角为45°.

13、(1)2.5 kg·m/s，方向竖直向下　(2)4.0 kg·m/s，方向竖直向下

[解析]　(1)由v2－v＝2ax可得小球落地时的速度大小

v＝＝ m/s＝25 m/s.

取竖直向下为正，则小球落地时的动量

p＝mv＝0.10×25 kg·m/s＝2.5 kg·m/s，方向竖直向下．

(2)以竖直向下为正方向，小球从抛出至落地动量的增量

Δp＝mv－mv0＝0.10×25 kg·m/s－0.10×(－15) kg·m/s＝4.0 kg·m/s，方向竖直向下．

14、(1)0.600 kg·m/s　方向与羽毛球飞回的方向相同　(2)120 m/s　21 J

[解析]　(1)以球飞回的方向为正方向，则

p1＝mv1＝－5×10－3× kg·m/s

＝－0.125 kg·m/s

p2＝mv2＝5×10－3× kg·m/s＝0.475 kg·m/s

所以羽毛球的动量变化量为

Δp＝p2－p1＝0.475 kg·m/s－(－0.125 kg·m/s)

＝0.600 kg·m/s

即羽毛球的动量变化量大小为0.600 kg·m/s，方向与羽毛球飞回的方向相同．

(2)羽毛球的初速度为v1＝－25 m/s

羽毛球的末速度为v2＝95 m/s

所以Δv＝v2－v1＝95 m/s－(－25 m/s)＝120 m/s

羽毛球的初动能：

Ek＝mv＝×5×10－3×(－25)2 J＝1.56 J

羽毛球的末动能：

E′k＝mv＝×5×10－3×952 J＝22.56 J

所以ΔEk＝E′k－Ek＝21 J.