【知识点详解】
1. 动量守恒定律:动量守恒定律是物理学中的基本原理之一,表明在没有外力或合外力为零的情况下,系统总动量保持不变。这意味着系统内各物体动量的矢量和在任何时刻都是恒定的。动量守恒不仅适用于单个物体,也适用于由多个物体组成的系统。例如,题目中的选择题1描述了动量守恒的定义和应用。
2. 碰撞与能量转换:在选项2中,环自由下落撞击平板,如果碰撞时间极短,通常认为这是一个完全非弹性碰撞,动量守恒但机械能不守恒,因为部分动能转化为内能。选项中提到环与板碰撞后共同下落,意味着系统的总动量在碰撞过程中是守恒的,但动能并非如此,因为部分动能被用来使弹簧伸长,即转化为势能。
3. 机械能与动量守恒:在选择题3的小球运动问题中,小球在半圆形槽内的运动过程中,由于与槽的接触,系统机械能不守恒,因为摩擦力做功导致能量转换。但小球与槽在水平方向上没有外力作用,因此在水平方向动量是守恒的。
4. 平抛运动与动量变化:对于质量为m的物体做平抛运动,动量的变化量等于物体在垂直方向上重力的冲量,因为水平方向速度不变,所以动量变化仅体现在垂直方向。题目中的选项B给出了正确的答案,即mgt,表示在时间t内,重力的冲量等于物体动量的变化。
5. 相同高度下滑物体的比较:在选择题5中,质量相等的物体沿不同倾角的光滑斜面下滑,尽管它们的重力冲量、合力的冲量以及到达底端时的动量大小相同,但由于斜面倾角不同,它们的下滑时间和路径长度可能不同,因此弹力的冲量是不同的。
6. 动能与动量的关系:动量p与动能E_k之间的关系为p=√(2mE_k),质量相同的物体动能相等时,动量相等。因此,选项A给出了正确的答案,两辆汽车的动量p1和p2是相等的。
7. 子弹射击问题:当子弹击中A并留在其中,系统动量守恒。如果A和B的质量分别为mA和mB,子弹质量为m,子弹速度为v0,那么A物体的最大速度v_A_max可以通过动量守恒计算得出,即v_A_max = (m + m_A)v0/(m_A + m_B)。题目中的选项A提供了正确的表达式。
8. 炸裂物体的动量问题:物体炸裂成a和b两块,若a的质量较大且方向仍沿原来的方向,根据动量守恒,b块的速度方向可能与原速度方向相同或相反,但不一定相反。由于炸裂瞬间内力的作用,a和b受到的爆炸力冲量大小相等,方向相反,故D选项正确。而a和b落地时间的确定需要考虑炸裂后的速度和初始高度,题目条件不足以确定。
9. 细绳连接物体的动量变化:当绳子拉紧时,如果绳子未断,系统动量守恒。题目中A物体具有正的初始动量,因此B物体的动量变化只能是正的,以保持系统总动量不变。选项A和C符合这一要求。
10. 子弹射入木块问题:两颗子弹射入木块,木块保持静止,说明子弹对木块的总冲量为零,即两颗子弹的动量矢量和为零。由于dA > dB,A子弹在木块中停留时间更长,因此其对木块的作用力更大,但并不意味着A的动量大于B。实际上,动量大小取决于速度和质量,题目条件不足以判断动量大小,但可以确定A的动能大于B的动能,因为A的穿透深度更深,消耗的动能更多。
【填空题部分】
这部分主要考察学生对动量、能量、碰撞和动量守恒等概念的理解,包括计算动量、判断动量是否守恒、分析能量转换等问题。填空题可能涉及动量的矢量性、动量守恒条件、动能和动量的关系、碰撞类型对动量和能量的影响等方面。解答这些题目需要学生灵活运用动量守恒定律、能量守恒定律以及牛顿第二定律等基础知识。