格物学 力学动量守恒定律

动量守恒定律内容,应用范围和推导-动量守恒定律知识点课后进阶选择题自测题答案-河南省等高中物理,平均正确率48.0%

2025-09-23
动量守恒定律内容,应用范围和推导-动量守恒定律知识点课后进阶选择题自测题答案-河南省等高中物理,平均正确率48.0%
1、['动量守恒定律内容,应用范围和推导', '非完全弹性碰撞']

正确率60.0%两根磁铁放在两辆小车上,小车能在水平面上自由移动,甲车与磁铁总质量为$${{1}{k}{g}}$$,乙车与磁铁总质量为$${{2}{k}{g}}$$,两根磁铁的$${{S}}$$极相对。推动一下使小车相向而行,若某时刻甲的速度为$${{3}{m}{/}{s}}$$,乙的速度为$$2 m / s ($$与甲的速度方向相反$${{)}}$$,之后可以看到,它们还没有碰上就分开了,则

A

A.甲车开始反向时,乙车速度减为$$0. 5 m / s$$,方向不变

B.乙车开始反向时,甲车速度为$$0. 5 m / s$$,方向与原来速度方向相反

C.两者距离最近时,速率相等,方向相反

D.两者距离最近时,速率都约为$$0. 3 3 m / s$$,方向都与甲车后来的速度方向相反

7、['动量守恒定律内容,应用范围和推导', '反冲与爆炸']

正确率40.0%一个静止的质量为$${{M}}$$的原子核,放射出一个质量为$${{m}}$$的粒子,粒子离开原子核时相对于核的速度为$${{v}_{0}}$$,原子核剩余部分的速率等于$${{(}{)}}$$

D

A.$${{v}_{0}}$$

B.$$\frac{m} {M-m} v_{0}$$

C.$${\frac{m} {M}} v_{0}$$

D.$$\frac{m} {2 m-M} v_{0}$$

8、['动量守恒定律内容,应用范围和推导', '用动量守恒定律分析子弹打木块模型', '动量及动量变化', '动能定理的简单应用']

正确率40.0%一质量为$${{m}}$$,动能为$${{E}_{k}}$$的子弹,沿水平方向射入一静止在光滑水平面上的木块,并最终留在木块中。若木块的质量为$${{9}{m}}$$,则(

C

A.木块对子弹做的功为$$0. 9 9 E_{k}$$

B.木块对子弹做的功为$${{0}{.}{9}{{E}_{k}}}$$

C.子弹对木块做的功为$$0. 0 9 E_{k}$$

D.子弹的动量变化量与木块的动量变化量相同

10、['动量守恒定律内容,应用范围和推导']

正确率60.0%放在光滑水平面上的甲$${、}$$乙两物体,系在同一根绳的两端,开始时绳是松弛的,今使甲$${、}$$乙两物体沿平面反向运动并将绳拉断,那么在绳拉断后,甲$${、}$$乙不可能的运动情况是$${{(}{)}}$$

C

A.甲和乙同时都停下来

B.甲和乙仍按各自原来的运动方向运动

C.其中一个停下来,另一个反向运动

D.其中一个停下来,另一个仍按原方向运动

1. 两磁铁S极相对,产生排斥力。系统动量守恒,取甲车原速度方向为正方向。

初始动量:$$p_0 = m_1 v_1 + m_2 v_2 = 1 \times 3 + 2 \times (-2) = 3 - 4 = -1 \text{ kg·m/s}$$

系统总动量方向与乙车初速方向相同。

两车靠近过程中,排斥力使甲车减速、乙车减速(因乙车初速为负,减速即速度绝对值减小)。当两车速度相等时,距离最近。

设共同速度为 $$v$$,由动量守恒:$$-1 = (1+2)v$$,解得 $$v = -\frac{1}{3} \approx -0.33 \text{ m/s}$$

负号表示方向与甲车原速度方向相反(即与乙车原速度方向相同)。

之后排斥力继续作用,使两车分离。甲车速度从 $$-0.33 \text{ m/s}$$ 开始反向(变为正方向),乙车速度从 $$-0.33 \text{ m/s}$$ 开始增大(负方向绝对值增大)。

分析选项:

A. 甲车开始反向时速度必为0,设此时乙车速度为 $$v_2'$$,动量守恒:$$-1 = 1 \times 0 + 2 v_2'$$,得 $$v_2' = -0.5 \text{ m/s}$$,方向与乙车原速度方向相同(即不变),A正确。

B. 乙车开始反向时速度必为0,设此时甲车速度为 $$v_1'$$,动量守恒:$$-1 = 1 \times v_1' + 2 \times 0$$,得 $$v_1' = -1 \text{ m/s}$$,方向与甲车原速度方向相反,B错误。

C. 距离最近时速度相等,均为 $$-0.33 \text{ m/s}$$,方向相同(均与乙车原速度方向相同),并非相反,C错误。

D. 距离最近时速率均为约 $$0.33 \text{ m/s}$$,方向均与甲车原速度方向相反(即与乙车原速度方向相同),D正确。

答案:A、D

7. 原子核静止,系统初动量为0。放射粒子后,设剩余部分速度为 $$V$$,粒子相对原子核的速度为 $$v_0$$,则粒子对地速度为 $$v_0 + V$$(假设粒子射出方向与 $$V$$ 方向相反)。

由动量守恒:$$0 = m (v_0 + V) + (M-m) V$$

解得:$$0 = m v_0 + m V + M V - m V = m v_0 + M V$$

所以 $$V = -\frac{m}{M} v_0$$,速率大小为 $$\frac{m}{M} v_0$$。

但注意,粒子相对核的速度 $$v_0$$ 是相对速度,设粒子对地速度为 $$v$$,剩余部分对地速度为 $$V$$,则 $$v - V = v_0$$。

动量守恒:$$0 = m v + (M-m) V$$,且 $$v = V + v_0$$。

代入:$$0 = m (V + v_0) + (M-m) V = m V + m v_0 + M V - m V = m v_0 + M V$$

得 $$V = -\frac{m}{M} v_0$$,速率 $$\frac{m}{M} v_0$$,对应选项C。

但选项B为 $$\frac{m}{M-m} v_0$$,是常见错误。正确应为C。

答案:C

8. 子弹质量 $$m$$,初动能 $$E_k$$,初速度 $$v_0 = \sqrt{\frac{2E_k}{m}}$$,初动量 $$p_0 = m v_0 = \sqrt{2m E_k}$$。

木块质量 $$9m$$,初速0。子弹打入后共速,设共同速度为 $$v$$。

动量守恒:$$m v_0 = (m + 9m) v$$,得 $$v = \frac{v_0}{10}$$。

子弹末动能:$$E_{k1} = \frac{1}{2} m v^2 = \frac{1}{2} m \left(\frac{v_0}{10}\right)^2 = \frac{1}{100} \times \frac{1}{2} m v_0^2 = 0.01 E_k$$。

木块对子弹做的功等于子弹动能变化:$$W = E_{k1} - E_k = 0.01E_k - E_k = -0.99E_k$$,绝对值 $$0.99E_k$$,A正确。

B选项 $$0.9E_k$$ 错误。

木块动能增量:$$E_{k2} = \frac{1}{2} \times 9m \times v^2 = 9 \times \frac{1}{2} m \left(\frac{v_0}{10}\right)^2 = 9 \times 0.01 E_k = 0.09 E_k$$。

子弹对木块做的功等于木块动能增量,C正确。

D:子弹动量变化:$$\Delta p_1 = m v - m v_0 = m \frac{v_0}{10} - m v_0 = -0.9 m v_0$$。

木块动量变化:$$\Delta p_2 = 9m \times \frac{v_0}{10} - 0 = 0.9 m v_0$$。

两者大小相等,方向相反,故D错误。

答案:A、C

10. 甲、乙由绳连接,开始时绳松弛,两物体反向运动将绳拉紧(拉断)。在绳被拉紧的瞬间,系统动量守恒(水平面光滑)。

设甲、乙质量分别为 $$m_1$$、$$m_2$$,初速度分别为 $$v_1$$、$$v_2$$(反向)。系统总动量 $$p = m_1 v_1 + m_2 v_2$$(矢量)。

绳拉紧的瞬间,内力作用使两物体速度突变,但总动量不变。绳断后,两物体各自匀速运动。

分析选项:

A. 同时停下来:则末动量为0,但初动量不一定为0,违反动量守恒,不可能。

B. 仍按原方向运动:可能,例如绳拉紧时内力不足以使速度反向。

C. 一个停下,另一个反向:可能,例如质量相等、速度大小相等时,绳拉紧后一者停,另一者反向。

D. 一个停下,另一个按原方向运动:设甲停下,乙原方向运动。则末动量等于乙的动量,方向与乙原方向相同。但初动量 $$m_1 v_1 + m_2 v_2$$,由于 $$v_1$$ 与 $$v_2$$ 反向,初动量方向可能与乙原方向不同。但若初动量方向与乙原方向相同,且大小满足 $$m_2 v_2' = m_1 v_1 + m_2 v_2$$,则可能。但“停下”意味着速度为零,若甲停下,则系统动量全部由乙承担,乙速度方向必须与系统初动量方向相同。若乙原方向与初动量方向相同,则可能;若相反,则不可能。但选项表述为“不可能的情况”,需看是否绝对不可能。实际上,通过选择质量速度,可以使D情况发生,例如 $$m_1$$ 很大、$$v_1$$ 很小,$$m_2$$ 很小、$$v_2$$ 很大,使总动量与 $$v_2$$ 同向,绳作用后甲停下,乙继续原向运动。故D可能。

因此不可能的是A。

答案:A

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