2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒章末質(zhì)量檢測(cè).doc

第六章 碰撞與動(dòng)量守恒章末質(zhì)量檢測(cè)(六)(時(shí)間：45分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題7分，共42分。14題為單項(xiàng)選擇題，56題為多項(xiàng)選擇題)1.(2017福建泉州質(zhì)檢)將一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0，方向水平向東，在最高點(diǎn)爆炸成質(zhì)量不等的兩塊，其中一塊的質(zhì)量為2m，速度大小為v，方向水平向東，則另一塊的速度大小為()A.3v0v B.2v03vC.3v02v D.2v0v解析取水平向東為正方向，爆炸過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，3mv02mvmvx，可得vx3v02v，選項(xiàng)C正確。答案C2.某物體受到一個(gè)6 Ns的沖量作用，則()A.物體的動(dòng)量一定減少B.物體的末動(dòng)量一定是負(fù)值C.物體動(dòng)量變化量的方向一定與規(guī)定的正方向相反D.物體原來(lái)動(dòng)量的方向一定與這個(gè)沖量方向相反解析動(dòng)量定理是矢量方程解題時(shí)，注意規(guī)定正方向。沖量、動(dòng)量都是矢量，對(duì)在一條直線上運(yùn)動(dòng)的物體，規(guī)定正方向后，可用“”“”號(hào)表示矢量的方向，6 Ns的沖量說(shuō)明物體所受沖量的大小為6 Ns，方向與規(guī)定的正方向相反，由動(dòng)量定理可知選項(xiàng)C正確。而初、末動(dòng)量的方向、大小由題設(shè)均不能確定。答案C3.如圖1所示，一傾角為、高為h的光滑斜面，固定在水平面上，一質(zhì)量為m的小物塊從斜面的頂端由靜止開(kāi)始滑下，滑到底端時(shí)速度的大小為v，所用時(shí)間為t，則物塊滑至斜面的底端時(shí)，重力的瞬時(shí)功率及重力的沖量分別為()圖1A.、0 B.mgv、mgtsin C.mgvcos 、mgt D.mgvsin 、mgt解析根據(jù)瞬時(shí)功率的公式可得物塊滑至斜面的底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率為Pmgvsin ，重力的沖量為Imgt，所以選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。答案D4.一質(zhì)量為M的航天器，正以速度v0在太空中飛行，某一時(shí)刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體，氣體噴出時(shí)速度大小為v1，加速后航天器的速度大小為v2，則噴出氣體的質(zhì)量m為()A.M B.MC.M D.M解析規(guī)定航天器的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律可得Mv0(Mm)v2mv1，解得mM，故選項(xiàng)C正確。答案C5.如圖2所示，木塊A的質(zhì)量mA1 kg，足夠長(zhǎng)的木板B的質(zhì)量mB4 kg，質(zhì)量為mC4 kg的木塊C置于木板B上，水平面光滑，B、C之間有摩擦?，F(xiàn)使A以v012 m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，與B碰撞后以4 m/s的速度彈回，則()圖2A.B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為4 m/sB.B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為8 m/sC.C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為4 m/sD.C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為2 m/s解析A與B碰后瞬間，C的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未變，此時(shí)B的速度最大，由A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒(取向右為正方向)，有mAv0mAvAmBvB，代入數(shù)據(jù)得vB4 m/s，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；B與C相互作用使B減速，C加速，由于B足夠長(zhǎng)，所以B和C能達(dá)到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有mBvB(mBmC)vC，代入數(shù)據(jù)得vC2 m/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案AD6.某研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩滑塊碰撞前后運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到如圖3所示的位移時(shí)間圖象。圖中的線段a、b、c分別表示沿光滑水平面上同一條直線運(yùn)動(dòng)的滑塊、和它們發(fā)生正碰后結(jié)合體的位移變化關(guān)系。已知相互作用時(shí)間極短，由圖象給出的信息可知()圖3A.碰前滑塊與滑塊速度大小之比為52B.碰前滑塊的動(dòng)量大小比滑塊的動(dòng)量大小大C.碰前滑塊的動(dòng)能比滑塊的動(dòng)能小D.滑塊的質(zhì)量是滑塊的質(zhì)量的解析根據(jù)st圖象的斜率等于速度，可知碰前滑塊速度為v12 m/s，滑塊的速度為v20.8 m/s，則碰前速度大小之比為52，故選項(xiàng)A正確；碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，碰撞前，滑塊的動(dòng)量為負(fù)，滑塊的動(dòng)量為正，由于碰撞后總動(dòng)量為正，故碰撞前總動(dòng)量也為正，故碰撞前滑塊的動(dòng)量大小比滑塊的小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；碰撞后的共同速度為v0.4 m/s，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有m1v1m2v2(m1m2)v，解得m26m1，由動(dòng)能的表達(dá)式可知，m1v>m2v，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案AD二、非選擇題(本題共4小題，共58分)7.(10分)如圖4，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。圖4(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過(guò)僅測(cè)量_(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問(wèn)題。A.小球開(kāi)始釋放高度hB.小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程O(píng)P。然后，把被碰小球m2靜止于軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是_。(填選項(xiàng)前的符號(hào))A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B.測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度hC.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE.測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)用(2)中測(cè)量的量表示。解析(1)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由Hgt2知t，即小球的下落時(shí)間一定，則初速度v可用平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)表示，選項(xiàng)C正確。(2)本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是m1OMm2ONm1OP，因此要測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1和m2以及它們的水平射程O(píng)M和ON，而要確定水平射程，應(yīng)先分別確定兩個(gè)小球落地的平均落點(diǎn)，沒(méi)有必要測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放的高度h和拋出點(diǎn)距地面的高度H。故應(yīng)完成的步驟是ADE。(3)若動(dòng)量守恒，應(yīng)有m1v1m2v2m1v0(v0是m1單獨(dú)下落離開(kāi)軌道時(shí)的速度，v1、v2是兩球碰后m1、m2離開(kāi)軌道時(shí)的速度)，又v，則有m1m2m1，即m1OMm2ONm1OP。答案(1)C(2)ADE(3)m1OMm2ONm1OP8.(12分)(2017福建二模)汽車(chē)碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車(chē)安全性能的有效方法之一。設(shè)汽車(chē)在碰撞過(guò)程中受到的平均撞擊力達(dá)到某個(gè)臨界值F0時(shí)，安全氣囊爆開(kāi)。某次試驗(yàn)中，質(zhì)量m11 600 kg的試驗(yàn)車(chē)以速度v136 km/h正面撞擊固定試驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)時(shí)間t10.10 s碰撞結(jié)束，車(chē)速減為零，此次碰撞安全氣囊恰好爆開(kāi)。忽略撞擊過(guò)程中地面阻力的影響。(1)求此過(guò)程中試驗(yàn)車(chē)受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I0的大小及F0的大??；(2)若試驗(yàn)車(chē)以速度v1撞擊正前方另一質(zhì)量m21 600 kg、速度v218 km/h同向行駛的汽車(chē)，經(jīng)時(shí)間t2 0.16 s兩車(chē)以相同的速度一起滑行。試通過(guò)計(jì)算分析這種情況下試驗(yàn)車(chē)的安全氣囊是否會(huì)爆開(kāi)。解析(1)v136 km/h10 m/s，取速度v1的方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量定理有I00m1v1將已知數(shù)據(jù)代入解得I01.6104 Ns由沖量定義有I0F0t1將已知數(shù)據(jù)代入解得F01.6105 N(2)設(shè)試驗(yàn)車(chē)和汽車(chē)碰撞后獲得共同速度v，由動(dòng)量守恒定律有m1v1m2v2(m1m2)v對(duì)試驗(yàn)車(chē)，由動(dòng)量定理有Ft2m1vm1v1將已知數(shù)據(jù)代入解得F2.5104 N可見(jiàn)F<F0，故試驗(yàn)車(chē)的安全氣囊不會(huì)爆開(kāi)答案(1)1.6104 Ns1.6105 N(2)不會(huì)爆開(kāi)9.(16分)(2017天津理綜，10)如圖5所示，物塊A和B通過(guò)一根輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，跨放在質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA2 kg、mB1 kg。初始時(shí)A靜止于水平地面上，B懸于空中。現(xiàn)將B豎直向上再舉高h(yuǎn)1.8 m(未觸及滑輪)，然后由靜止釋放。一段時(shí)間后細(xì)繩繃直，A、B以大小相等的速度一起運(yùn)動(dòng)，之后B恰好可以和地面接觸。取g10 m/s2，空氣阻力不計(jì)。求：圖5(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；(2)A的最大速度v的大?。?3)初始時(shí)B離地面的高度H。解析(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直前做自由落體運(yùn)動(dòng)，有hgt2代入數(shù)據(jù)解得t0.6 s(2)設(shè)細(xì)繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有vBgt由于繩子不可伸長(zhǎng)，在細(xì)繩繃直瞬間，細(xì)繩張力遠(yuǎn)大于A、B的重力，由動(dòng)量定理得，對(duì)A：TtmAv對(duì)B：TtmBvmBvB聯(lián)立得mBvB(mAmB)v之后A做勻減速運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩繃直后瞬間的速度v即為最大速度，聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得v2 m/s(3)細(xì)繩繃直后，A、B一起運(yùn)動(dòng)，B恰好可以和地面接觸，說(shuō)明此時(shí)A、B的速度為零，這一過(guò)程中A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有(mAmB)v2mBgHmAgH代入數(shù)據(jù)解得H0.6 m答案(1)0.6 s(2)2 m/s(3)0.6 m10.(20分)如圖6甲所示，半徑R0.45 m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，B為軌道的最低點(diǎn)，在光滑水平面上緊挨B點(diǎn)有一靜止的平板車(chē)，其質(zhì)量M5 kg，長(zhǎng)度L0.5 m，車(chē)的上表面與B點(diǎn)等高?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的物塊從圓弧軌道最高點(diǎn)A由靜止釋放，其質(zhì)量m1 kg，g取10 m/s2。圖6(1)求物塊滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大??；(2)若平板車(chē)上表面粗糙，物塊最終沒(méi)有滑離平板車(chē)，求物塊最終速度的大小；(3)若將平板車(chē)固定且在上表面鋪上一種動(dòng)摩擦因數(shù)逐漸增大的特殊材料，物塊在平板車(chē)上向右滑動(dòng)時(shí)，所受摩擦力f隨它距B點(diǎn)位移x的變化關(guān)系如圖乙所示，物塊最終滑離了平板車(chē)，求物塊滑離平板車(chē)時(shí)的速度大小v。解析(1)設(shè)物塊滑到B點(diǎn)時(shí)速度為vB，物塊從圓弧軌道A點(diǎn)滑到B點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，則有mgRmv，解得vB3 m/s在B點(diǎn)，由牛頓第二定律得FNmgm解得FN30 N由牛頓第三定律可知，物塊滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FNFN30 N(2)物塊滑上平板車(chē)后，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，設(shè)物塊與平板車(chē)的最終速度為v共，則mvB(mM)v共解得v共0.5 m/s，即物塊最終速度的大小為0.5 m/s(3)物塊在平板車(chē)上滑行時(shí)克服摩擦力做的功為fx圖線與橫軸所圍的面積，故物塊克服摩擦力做的功為Wf J2 J物塊在平板車(chē)上滑動(dòng)過(guò)程中，由動(dòng)能定理得Wfmv2mv，解得v m/s答案(1)30 N(2)0.5 m/s(3) m/s