1.1 动量（分层作业 ）【含答案解析】高二物理（人教版2019选择性必修第一册）.docxVIP

动量

一、寻求碰撞中的不变量

1.某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。

该同学设计的实验步骤如下：

A．用天平测出小车A的质量为mA＝0.4kg，小车B的质量为mB＝0.2kg

B．更换纸带重复操作三次

C．小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长木板中间

D．把光滑长木板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源

E．接通电源，并给小车A一定的初速度vA

(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来。

(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如上图所示，根据这些数据完成下表。

碰撞前

碰撞后

A车

B车

AB整体

质量/kg

速度/(m·s－1)

mv/(kg·m·s－1)

(3)根据以上数据猜想碰撞前后不变量的表达式为。

【答案】（1）ADCEB

（2）

碰撞前

碰撞后

A车

B车

AB整体

质量/kg

0.4

0.2

0.6

速度/(m·s－1)

3.0

0

2.0

mv/(kg·m·s－1)

1.2

0

1.2

（3）mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v

【解析】(1)按照先安装，后实验，最后重复的顺序，该同学正确的实验步骤为ADCEB。

(2)碰撞前后均为匀速直线运动，由纸带上的点迹分布求出速度。碰后小车A、B合为一体，求出AB整体的共同速度。注意打点计时器的频率为50Hz，打点时间间隔为0.02s，通过计算得下表。

碰撞前

碰撞后

A车

B车

AB整体

质量/kg

0.4

0.2

0.6

速度/(m·s－1)

3.0

0

2.0

mv/(kg·m·s－1)

1.2

0

1.2

(3)由表中数值可看出mv一行中数值相同，可猜想碰撞前后不变量的表达式为mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v。

二、动量

2．(2020·吉林省实验中学高二下学期期中)物体的动量变化量的大小为6kg·m/s，这说明(D)

A．物体的动量在减小

B．物体的动量在增大

C．物体的动量大小一定变化

D．物体的动量大小可能不变

【答案】D

【解析】物体的动量变化量的大小为6kg·m/s，动量是矢量，动量变化的方向与初动量可能同向、可能反向、也可能不在同一条直线上，故物体的动量的大小可能增加、可能减小，也可能不变，故D正确，A、B、C错误。故选D。

3.2020年亚洲杯足球赛在阿联酋境内4座城市中举行，比赛中，一足球运动员踢一个质量为0.4kg的足球。

(1)若开始时足球的速度是4m/s，方向向右，踢球后，球的速度为10m/s，方向仍向右(如图甲)，则足球的初动量p＝，方向；足球的末动量p′＝，方向；在这一过程中足球动量的改变量Δp＝，方向。

(2)若足球以10m/s的速度撞向球门门柱，然后以3m/s速度反向弹回(如图乙)，则这一过程中足球的动量改变量是，方向；动能改变量是。

【答案】（1）1.6kg·m/s方向向右4kg·m/s方向向右2.4kg·m/s方向向右

（2）5.2kg·m/s方向向左18.2J

【解析】(1)取向右为正方向，初、末动量分别为

p＝mv＝0.4×4kg·m/s＝1.6kg·m/s，方向向右

p′＝mv′＝0.4×10kg·m/s＝4kg·m/s，方向向右动量的改变量为Δp＝p′－p＝2.4kg·m/s，方向向右。

(2)取向右为正方向，初、末动量分别为

p1＝mv′＝0.4×10kg·m/s＝4kg·m/s，方向向右

p2＝mv″＝0.4×(－3)kg·m/s＝－1.2kg·m/s，方向向左，

动量的改变量为Δp′＝p2－p1＝－5.2kg·m/s，负号表示方向向左。

ΔEk＝eq\f(1,2)mv′2－eq\f(1,2)mv″2＝18.2J。

4.(2023·江苏省连云港市·单元测试)2015年1月4日，人民教育出版社向教育部相关部门领导上报了校园足球纳入到学校体育课程的建议，校园足球得到了很好的普及。如图学生正在练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20cm，被竖直顶起，离开头部后上升的最大高度仍为20cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是

A.下落到与头部刚接触时，足球动量大小为0

B.与头部作用过程中，足球动量变化量的方向竖直向上

C.与头部作用过程中，足球动量变化量的方向竖直向下

D.与头部作用