高中物理 第十六章 動量守恒定律章末質(zhì)量評估 新人教版選修35

第十六章 動量守恒定律章末質(zhì)量評估(一)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1在不計空氣阻力作用的條件下，下列說法中不正確的是()A自由下落的小球在空中運動的任意一段時間內(nèi)，其增加的動能一定等于其減少的重力勢能B做平拋運動的小球在空中運動的任意相同的時間內(nèi)，其速度的變化量一定相同C做勻速圓周運動的小球在任意一段時間內(nèi)其合外力做的功一定為零，合外力的沖量也一定為零D單擺在一個周期內(nèi)，合外力對擺球做的功一定為零，合外力的沖量也一定為零解析：不計空氣阻力，自由下落的小球，其所受合外力為重力，則小球在運動的過程中機械能守恒，其增加的動能一定等于其減小的重力勢能，故A正確；做平拋運動的小球所受合外力為重力，加速度的大小與方向都不變，所以小球在空中運動的任意相同的時間內(nèi)，其速度的變化量一定相同，故B正確；做勻速圓周運動的小球，其所受合外力的方向一定指向圓心，小球在任意一段時間內(nèi)其合外力做的功一定為零，但由于速度的方向不斷變化，所以速度的變化量不一定等于0，合外力的沖量也不一定為零，故C錯誤；經(jīng)過一個周期，單擺的小球又回到初位置，所有的物理量都與開始時相等，所以單擺在一個周期內(nèi)，合外力對擺球做的功一定為零，合外力的沖量也一定為零，故D正確答案：C2一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開始自由落體，然后陷入泥潭中若把它在空中自由落體的過程稱為，進入泥潭直到停止的過程稱為，則()A過程中鋼珠動量的改變量小于重力的沖量B過程中鋼珠所受阻力的沖量大小等于過程中重力沖量的大小C過程中鋼珠的動量改變量等于阻力的沖量D過程中阻力的沖量大小等于過程與過程重力沖量的大小解析：在過程中，鋼珠只受重力的作用，根據(jù)動量定理可知，其動量的改變量等于重力的沖量，選項A錯誤；過程中，鋼珠所受外力有重力和阻力，所以過程中阻力的沖量大小等于過程中重力的沖量大小與過程中重力沖量大小的和故B錯誤；過程中，鋼珠所受外力有重力和阻力，所以過程中鋼珠的動量改變量等于重力和阻力的沖量的和故C錯誤；過程中，鋼珠所受外力有重力和阻力，所以過程中阻力的沖量大小等于過程中重力的沖量大小與過程中重力沖量大小的和故D正確；故選D.答案：D3如圖所示，一光滑地面上有一質(zhì)量為m的足夠長的木板ab，一質(zhì)量為m的人站在木板的a端，關(guān)于人由靜止開始運動到木板的b端(M、N表示地面上原a、b對應(yīng)的點)，下列圖示正確的是()ABCD解析：根據(jù)動量守恒定律，木板與人組成的系統(tǒng)動量守恒，對于題中的“人板模型”，設(shè)各自對地的位移為xm、xm，且有mxmmxm，xmxmL板長，以M點為參考點，人向右運動，木板向左運動，易得D是正確的答案：D4兩輛汽車的質(zhì)量分別為m1和m2，已知m1>m2，沿水平方向同方向行駛且具有相等的動能，則此時兩輛汽車動量p1和p2的大小關(guān)系是()Ap1等于p2 Bp1小于p2Cp1大于p2 D無法比較解析：由Ekmv2得p，因為m1>m2，Ek1Ek2，所以p1>p2，選C.答案：C5.如圖所示，在光滑水平地面上放著兩個物體，其間用一根不能伸長的細繩相連，開始時繩松弛、B靜止，A具有4 kgm/s的動量(令向右為正)在繩拉緊(可能拉斷)的過程中，A、B動量的變化可能為()ApA4 kgm/s，pB4 kgm/sBpA2 kgm/s，pB2 kgm/sCpA2 kgm/s，pB2 kgm/sDpApB2 kgm/s解析：它們的總動量為pmAvA4 kgm/s，而繩子的拉力為內(nèi)力，總動量守恒A的動量減小，B的動量增加，故A的動量改變應(yīng)為負值，B的動量改變應(yīng)為正值而繩子可能會被拉斷，說明在拉斷繩子前A的速度不可能為零，故只有C正確答案：C6.如圖所示，物體A、B靜止在光滑水平面上，且mA>mB，現(xiàn)用大小相等的兩個力F和F分別作用在A和B上，使A、B沿一條直線相向運動，然后又先后撤去這兩個力，使這兩個力對物體做的功相同，接著兩物體碰撞并合為一體后，它們()A可能停止運動B一定向右運動C可能向左運動D仍運動，但運動方向不能確定解析：由動能定理可知：兩個力對物體做的功相同，則合為一體前兩物體動能相同，由物體動量和動能的關(guān)系p知，pA>pB，選碰前A的方向為正方向，則B的動量為負值，由動量守恒定律：pApB(mAmB)v，v必為正，故碰后速度v的方向一定與pA相同，向右答案：B7用豆粒模擬氣體分子，可以模擬氣體壓強產(chǎn)生的原理如圖所示，從距秤盤80 cm高度把1 000 粒的豆粒連續(xù)均勻地倒在秤盤上，持續(xù)作用時間為1 s，豆粒彈起時豎直方向的速度變?yōu)榕銮暗囊话肴裘總€豆粒只與秤盤碰撞一次，且碰撞時間極短(在豆粒與秤盤碰撞極短時間內(nèi)，碰撞力遠大于豆粒受到的重力)，已知1 000粒的豆粒的總質(zhì)量為100 g則在碰撞過程中秤盤受到的壓力大小約為()A0.2 N B0.6 NC1.0 N D1.6 N解析：豆粒從80 cm高處落下時速度為v, v22gh ，則v m/s4 m/s 設(shè)向上為正方向，根據(jù)動量定理： Ftmv2mv1，F(xiàn)N0.6 N，B正確，ACD錯誤故選B.答案：B8人的質(zhì)量m60 kg，船的質(zhì)量M240 kg，若船用纜繩固定，船離岸1.5 m時，人可以躍上岸若撤去纜繩，如圖所示，人要安全躍上岸，船離岸至多為(不計水的阻力，兩次人消耗的能量相等，兩次從離開船到躍上岸所用的時間相等)()A1.5 m B1.2 mC1.34 m D1.1 m解析：船用纜繩固定時，設(shè)人起跳的速度為v0，則x0v0t，消耗的能量： Ekmv撤去纜繩，由動量守恒： 0mv1Mv2，兩次人消耗的能量相等，即動能不變， mvmvMv，解得： v1v0故：x1v1tx01.5 m1.34 m，C正確；ABD錯誤；故選C.答案：C9如圖所示的裝置中，木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng))，則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中()A動量守恒、機械能守恒B動量不守恒、機械能不守恒C動量守恒、機械能不守恒D動量不守恒、機械能守恒解析：若以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng))，從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短時，彈簧固定端墻壁對彈簧有外力作用，因此動量不守恒而在子彈射入木塊時，存在劇烈摩擦作用，有一部分能量將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能也不守恒實際上，在子彈射入木塊這一瞬間過程，取子彈與木塊為系統(tǒng)則可認為動量守恒(此瞬間彈簧尚未形變)子彈射入木塊后木塊壓縮彈簧過程中，機械能守恒，但動量不守恒物理規(guī)律總是在一定條件得出的，因此在分析問題時，不但要弄清取誰作研究對象，還要弄清過程的階段的選取，判斷各階段滿足物理規(guī)律的條件故B正確答案：B10.如圖所示，位于光滑水平桌面上的滑塊P和Q都可視為質(zhì)點，質(zhì)量相等Q與輕質(zhì)彈簧相連設(shè)Q靜止，P以某一初速度向Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞在整個碰撞過程中，彈簧具有的最大彈性勢能等于()AP的初動能 BP的初動能的CP的初動能的 DP的初動能的解析：兩者速度相等時，彈簧最短，彈性勢能最大設(shè)P的初速度為v，兩者質(zhì)量為m，彈簧最短時兩者的共同速度為v，彈簧具有的最大彈性勢能為Ep.根據(jù)動量守恒，有mv2mv，根據(jù)能量守恒有mv22mv2Ep，以上兩式聯(lián)立求解得Epmv2.可見彈簧具有的最大彈性勢能等于滑塊P原來動能的一半，B正確答案：B二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分每小題有多個選項是正確的，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分)11質(zhì)量為m的物體以速度v0從地面豎直上拋(不計空氣阻力)到落回地面，在此過程中()A上升過程和下落過程中動量的變化量大小均為mv0，但方向相反B整個過程中重力的沖量為2mv0C整個過程中重力的沖量為0D上升過程沖量大小為mv0，方向向下解析：物體上升、下降動量變化量相同，大小均為mv0，都向下A錯、B對，C錯、D對答案：BD12如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端固定在墻上，另一端與質(zhì)量為m的物體A相連，A放在光滑水平面上，有一質(zhì)量與A相同的物體B，從高h處由靜止開始沿光滑曲面滑下，與A相碰后一起將彈簧壓縮，彈簧復(fù)原過程中某時刻B與A分開且沿原曲面上升下列說法正確的是()A彈簧被壓縮時所具有的最大彈性勢能為mghB彈簧被壓縮時所具有的最大彈性勢能為CB能達到的最大高度為DB能達到的最大高度為解析：根據(jù)機械能守恒定律可得B剛到達水平地面的速度v0，根據(jù)動量守恒定律可得A與B碰撞后的速度為v，所以彈簧被壓縮時所具有的最大彈性勢能為Epm2mv2mgh，即B正確；當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長時，A與B將分開，B以v的速度沿斜面上滑，根據(jù)機械能守恒定律可得mghmv2，B能達到的最大高度為，即D正確答案：BD13在光滑的水平面上，動能為E0、動量大小為p0的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后小鋼球1的運動方向相反，將碰撞后小鋼球1的動能和動量的大小分別記為E1、p1，小鋼球2的動能和動量的大小分別記為E2、p2，則必有()AE1E0 Bp1p0CE2E0 Dp2p0解析：設(shè)碰撞前球1的運動方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有：p0p1p2，可得到碰撞后球2的動量p2p0p1.由于碰撞前球2靜止，所以碰撞后球2一定沿正方向運動，所以p2p0，選項D錯誤由于碰撞后系統(tǒng)的機械能總量不可能大于碰撞前系統(tǒng)機械能總量，即E0E1E2故有E0E1和E0E2，選項A正確，選項C錯誤由動能和動量的關(guān)系Ek，結(jié)合選項A的結(jié)果，可判斷選項B正確答案：AB14.如圖所示，甲、乙兩車的質(zhì)量均為M，靜置在光滑的水平面上，兩車相距為L.乙車上站立著一個質(zhì)量為m的人，他通過一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接觸，以下說法正確的是()A甲、乙兩車運動中速度之比為B甲、乙兩車運動中速度之比為C甲車移動的距離為LD乙車移動的距離為L解析：本題類似人船模型甲、乙、人看成一系統(tǒng)，則水平方向動量守恒，甲、乙兩車運動中速度之比等于質(zhì)量的反比，A正確，B錯誤；Mx甲(Mm)x乙，x甲x乙L，解得C、D正確答案：ACD三、非選擇題(本題共5小題，共54分把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15(8分)如圖所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖(1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則_Am1>m2, r1>r2 Bm1>m2, r1<r2Cm1>m2，r1r2 Dm1<m2, r1r2(2)為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是_(填下列對應(yīng)的字母) .A直尺 B游標(biāo)卡尺C天平 D彈簧測力計E秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點的平均位置，則關(guān)系式(用m1、m2及圖中字母表示)_成立，即表示碰撞中動量守恒解析：(1)在小球碰撞過程中，水平方向動量守恒，取向右為正方向，由動量守恒定律得： m1v0m1v1m2v2在碰撞過程中機械能守恒：m1vm1vm2v聯(lián)立解得： v1v0要碰后入射小球的速度v10，則有m1m20，即m1m2，為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，即r1r2，選C.(2)P為碰前入射小球落點的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，小球離開軌道后做平拋運動，運動時間t ，即平拋運動的時間相同，碰撞前入射小球的速度v0，碰撞后入射小球的速度v1，碰撞后被碰小球的速度v2，若m1v0m1v1m2v2，則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，將三個速度代入得： m1OPm1OMm2ON，故需要測量的工具有刻度尺和天平，故選AC；(3)由(2)可知，實驗需要驗證的表達式為： m1OPm1OMm2ON答案：(1)C(2)AC(3)m1OPm1OMm2ON16(10分)宇航員在太空站內(nèi)做了如下實驗：選取兩個質(zhì)量分別為mA0.2 kg、mB0.4 kg的小球A、B和一根輕質(zhì)短彈簧，彈簧的一端與小球A粘連，另一端與小球B接觸而不粘連現(xiàn)使小球A和B之間夾著被壓縮的輕質(zhì)彈簧，處于鎖定狀態(tài)，一起以速度v00.1 m/s做勻速直線運動，如圖所示，過一段時間，突然解除鎖定(解除鎖定沒有機械能損失)，兩球仍沿原直線運動，從彈簧與小球B剛剛分離開始計時，經(jīng)時間t30 s，兩球之間的距離增加了s2.7 m，求彈簧被鎖定時的彈性勢能E P.解析：本題考查動量守恒與能量守恒相結(jié)合取A、B作為系統(tǒng)，取水平向右為正方向，由動量守恒定律得：(mAmB)v0mAvAmBvB，根據(jù)題意得： s(vAvB)t，由機械能守恒得： EP(mAmB)vmAvmBv，代入數(shù)據(jù)，解得：EP0.054 J.答案：彈簧被鎖定時的彈性勢能為0.054 J.17(12分)如圖所示，質(zhì)量為m1 kg的小物塊放在質(zhì)量為m12 kg的甲木板右端，二者以速度v18 m/s沿光滑水平地面向右運動，小物塊可視為質(zhì)點質(zhì)量m22 kg的乙木板在甲木板正前方以速度v22 m/s同向運動，一段時間后兩木板碰撞并粘在一起，小物塊最終停留在乙木板上已知小物塊與乙木板間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g10 m/s2.求：(1)兩木板碰撞后瞬間乙木板的速度大??；(2)小物塊最終距乙木塊左端的距離解析：(1)設(shè)兩木板碰撞后的瞬間乙木板的速度大小為v，兩木板碰撞的過程動量守恒，取向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得： m1v1m2v2(m1m2)v，代入數(shù)據(jù)解得： v5 m/s.(2)設(shè)最終三者共速速度為v3，從開始到最終小物塊停留在乙木板上，根據(jù)動量守恒定律得： (m1m)v1m2v2(m1m2m)v3，代入數(shù)據(jù)解得： v35.6 m/s.設(shè)小物塊最終距乙木板左端的距離為L，根據(jù)功能關(guān)系得：mgL(m1m2)v2mv(m1m2m)v，代入數(shù)據(jù)解得： L0.72 m.答案：(1)5 m/s(2)0.72 m18(12分)如圖所示，水平固定一個光滑長桿，有一個質(zhì)量為m小滑塊A套在細桿上可自由滑動在水平桿上豎直固定一個擋板P，小滑塊靠在擋板的右側(cè)處于靜止?fàn)顟B(tài)，在小滑塊的下端用長為L的細線懸掛一個質(zhì)量為2m的小球B，將小球拉至左端水平位置使細線處于自然長度，由靜止釋放，已知重力加速度為g.求：(1)小球運動過程中，相對最低點所能上升的最大高度；(2)小滑塊運動過程中，所能獲得的最大速度解析：(1)小球第一次擺到最低點過程中，由機械能守恒，得2mgL(2m)v2，解得v；小球與小滑塊達到共速時，小球上升到最大高度，設(shè)此高度為h，系統(tǒng)動量守恒和機械能守恒，得2mv(2mm)v共，(2m)v2(3m)v2mgh，聯(lián)立解得hL.(2)小球擺回最低點時，小滑塊獲得最大速度，設(shè)此時小球速度為v1，滑塊的速度為v2，由系統(tǒng)動量守恒及機械能守恒，得2mv2mv1mv2，(2m)v2(2m)vmv，解得v2.答案：(1)L(2)19.(12分)兩質(zhì)量均為2m的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖所示一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h，物塊從靜止滑下，然后又滑上劈B，重力加速度為g.求：(1)物塊第一次離開劈A時，劈A的速度；(2)物塊在劈B上能夠達到的最大高度解析：(1)設(shè)滑塊第一次離開A時的速度為v1，A的速度為v2，由系統(tǒng)動量守恒得：mv12mv20，由系統(tǒng)機械能守恒得：mghmv2mv，聯(lián)立解得：v1 ，v2 .(2)物塊在劈B上達到最大高度h時兩者速度相同，設(shè)為v，由系統(tǒng)動量守恒和機械能守恒得(m2m)vmv1，(m2m)v2mghmv，聯(lián)立解得：hh.答案：(1) (2)h6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375