2019-2020年高中物理 第16章 動量守恒定律限時測試題 新人教版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 第16章 動量守恒定律限時測試題 新人教版選修3-5 一、選擇題(共10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個選項中,第1~6小題只有一個選項符合題目要求,第7~10小題有多個選項符合題目要求,全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分) 1.(清遠市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示,籃球運動員接傳來的籃球時,通常要先伸出兩臂迎接,手接觸到球后,兩臂隨球迅速引至胸前,這樣做可以( ) A.減小球的動量的變化量 B.減小球?qū)κ肿饔昧Φ臎_量 C.減小球的動量變化率 D.延長接球過程的時間來減小動量的變化量 答案:C 解析:籃球的動量變化量一定,所以球?qū)κ值臎_量也一定,A、B、D錯誤;由動量定理FΔt=Δp,可知Δt增大,減小了球的動量變化率,C正確。 2.如圖所示,一個質(zhì)量為0.18kg的壘球,以25m/s的水平速度飛向球棒,被球棒打擊后反向水平飛回,速度大小變?yōu)?5m/s,設(shè)球棒與壘球的作用時間為0.01s。下列說法正確的是( ) A.球棒對壘球的平均作用力大小為1260N B.球棒對壘球的平均作用力大小為360N C.球棒對壘球做的功為238.5J D.球棒對壘球做的功為36J 答案:A 解析:設(shè)球棒對壘球的平均作用力為F,由動量定理得t=m(vt-v0),取vt=45m/s,則v0=-25m/s,代入上式,得=1260N,由動能定理得W=mv-mv=126J,選項A正確。 3.(濟南一中xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進入太空預(yù)定位置,由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1,后部分的箭體質(zhì)量為m2,分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行,若忽略空氣阻力與分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化,則分離后衛(wèi)星的速率v1為( ) A.v0-v2 B.v0+v2 C.v0-v2 D.v0+(v0-v2) 答案:D 解析:根據(jù)動量守恒定律,得 (m1+m2)v0=m1v1+m2v2 v1=v0+(v0-v2) 選項D正確。 4.如圖所示,一個木箱原來靜止在光滑水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個小木塊。木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量?,F(xiàn)使木箱獲得一個向右的初速度v0,則( ) A.小木塊和木箱最終都將靜止 B.小木塊最終將相對木箱靜止,二者一起向右運動 C.小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來回往復(fù)碰撞,而木箱一直向右運動 D.如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對木箱靜止,則二者將一起向左運動 答案:B 解析:木箱和小木塊具有向右的動量,并且相互作用的過程中總動量守恒,A、D錯;由于木箱與底板間存在摩擦,小木塊最終將相對木箱靜止,B對、C錯。 5.質(zhì)量為ma=1kg,mb=2kg的小球在光滑的水平面上發(fā)生碰撞,碰撞前后兩球的位移—時間圖象如圖所示,則可知碰撞屬于( ) A.彈性碰撞 B.非彈性碰撞 C.完全非彈性碰撞 D.條件不足,不能確定 答案:A 解析:由x-t圖象知,碰撞前va=3m/s,vb=0,碰撞后va′=-1m/s,vb′=2m/s,碰撞前動能mav+mbv=J,碰撞后動能mava′2+mbvb′2=J,故機械能守恒;碰撞前動量mava+mbvb=3kgm/s,碰撞后動量mava′+mbvb′=3kgm/s,故動量守恒,所以碰撞屬于彈性碰撞。 6.人的質(zhì)量m=60kg,船的質(zhì)量M=240kg,若船用纜繩固定,船離岸1.5m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)( ) A.1.5m B.1.2m C.1.34m D.1.1m 答案:C 解析:船用纜繩固定時,設(shè)人起跳的速度為v0,則x0=v0t。 撤去纜繩,由動量守恒0=mv1-Mv2,兩次人消耗的能量相等,即動能不變,mv=mv+Mv, 解得v1=v0 故x1=v1t=x0≈1.34m,C正確。 7.如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mA∶mB=3∶2,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑。當(dāng)兩物體被同時釋放后,則( ) A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B組成系統(tǒng)的動量守恒 B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B、C組成系統(tǒng)的動量守恒 C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B組成系統(tǒng)的動量守恒 D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C組成系統(tǒng)的動量守恒 答案:BCD 解析:彈簧突然釋放后,A、B受到平板車的滑動摩擦力f=μFN,F(xiàn)NA>FNB,若μ相同,則fA>fB,A、B組成系統(tǒng)的合外力不等于零,故A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,選項A不正確;若A、B與小車C組成系統(tǒng),A與C,B與C的摩擦力則為系統(tǒng)內(nèi)力,A、B、C組成的系統(tǒng)受到的合外力為零,該系統(tǒng)動量守恒,選項B、D正確;若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B組成系統(tǒng),A、B受到的摩擦力合力為零,該系統(tǒng)動量也是守恒的,選項C正確。 8.如圖所示,三輛完全相同的平板小車a、b、c成一直線排列,靜止在光滑水平面上。c車上有一小孩跳到b車上,接著又立即從b車跳到a車上。小孩跳離c車和b車時對地的水平速度相同。他跳到a車上相對a車保持靜止,此后( ) A.a(chǎn)、b兩車運動速率相等 B.a(chǎn)、c兩車運動速率相等 C.三輛車的速率關(guān)系vc>va>vb D.a(chǎn)、c兩車運動方向相反 答案:CD 解析:若人跳離b、c車時速度為v,由動量守恒定律知,人和c車組成的系統(tǒng):0=-M車vc+m人v 對人和b車:m人v=-M車vb+m人v 對人和a車:m人v=(M車+m人)va 所以:vc=,vb=0,va= 即vc>va>vb,并且vc與va方向相反。 9.(黃岡中學(xué)xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖甲所示,一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊A、B相連接,并靜止在光滑的水平面上?,F(xiàn)使B瞬時獲得水平向右的速度3m/s,以此刻為計時起點,兩物塊的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,從圖象信息可得( ) A.在t1、t3時刻兩物塊達到共同速度1m/s,且彈簧都處于伸長狀態(tài) B.從t3到t4時刻彈簧由壓縮狀態(tài)恢復(fù)到原長 C.兩物體的質(zhì)量之比為m1∶m2=1∶2 D.在t2時刻A與B的動能之比為Ek1∶Ek2=8∶1 答案:BD 解析:選項A,交點表示速度相同,由A的速度圖象知t1時刻正在加速,說明彈簧被拉伸,t3時刻,正在減速,說明彈簧被壓縮,故選項A錯誤;選項B,t3時刻,A正在減速,說明彈簧被壓縮,t4時刻A的加速度為零,說明彈簧處于原長,故選項B正確;選項C,對0到t1過程使用動 量守恒定律得3m2=(m1+m2)1,故m1∶m2=2∶1,故選項C錯誤;選項D,由動能結(jié)合t2時刻各自速度知動能之比為8∶1,故選項D正確。 10.(河北衡水中學(xué)xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)在光滑的水平桌面上有等大的質(zhì)量分別為M=0.6kg,m=0.2kg的兩個小球,中間夾著一個被壓縮的具有Ep=10.8J彈性勢能的輕彈簧(彈簧與兩球不相連),原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)突然釋放彈簧,球m脫離彈簧后滑向與水平面相切、半徑為R=0.425m的豎直放置的光滑半圓形軌道,如圖所示。g取10m/s2。則下列說法正確的是( ) A.球m從軌道底端A運動到頂端B的過程中所受合外力沖量大小為3.4Ns B.M離開輕彈簧時獲得的速度為9m/s C.若半圓軌道半徑可調(diào),則球m從B點飛出后落在水平桌面上的水平距離隨軌道半徑的增大而減小 D.彈簧彈開過程,彈力對m的沖量大小為1.8Ns 答案:AD 解析:釋放彈簧過程中,由動量守恒定律得Mv1=mv2,由機械能守恒定律得Ep=Mv+mv 解得v1=3m/s,v2=9m/s,故B錯誤; 對m,由A運動到B的過程由機械能守恒定律得 mv=mv′+mg2R,得v2′=8m/s 由A運動到B的過程由動量定理得 I合=mv2′-(-mv2)=3.4Ns,故A正確;球m從B點飛出后,由平拋運動可知:水平方向x=v2′t,豎直方向2R=gt2 解得x=,故C錯誤; 彈簧彈開過程,彈力對m的沖量I=mv2=1.8Ns,故D正確。 第Ⅱ卷(非選擇題 共60分) 二、填空題(共2小題,共14分。把答案直接填在橫線上) 11.(6分)如圖所示,在橄欖球比賽中,一個質(zhì)量為95kg的橄欖球前鋒以5m/s的速度跑動,想穿越防守隊員到底線觸地得分。就在他剛要到底線時,迎面撞上了對方兩名質(zhì)量均為75kg的隊員,一個速度為2m/s,另一個為4m/s,然后他們就扭在了一起。 (1)他們碰撞后的共同速率是________(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (2)在框中標(biāo)出碰撞后他們動量的方向,并說明這名前鋒能否得分:________。 答案:(1)0.1m/s (2)能夠得分 解析:(1)設(shè)前鋒運動員的質(zhì)量為M1,兩防守隊員質(zhì)量均為M2,速度分別為v1、v2、v3,碰撞后的速度為v,設(shè)v1方向為正方向 由動量守恒定律得 M1v1-M2v2-M2v3=(M1+2M2)v 代入數(shù)據(jù)解得 v=0.1m/s (2)因v>0,故碰后總動量p′的方向與pA方向相同,碰撞后的狀態(tài)如圖所示,即他們都過了底線,該前鋒能夠得分。 12.(8分)(廣東省實驗中學(xué)xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖1所示,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系: 先安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙, 白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重垂線所指的位置O。 接下來的實驗步驟如下: 步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置; 步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1從A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞,重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點的平均位置; 步驟3:用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離,即線段OM、OP、ON的長度。 (1)對于上述實驗操作,下列說法正確的是________。 A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下 B.斜槽軌道必須光滑 C.斜槽軌道末端必須水平 D.小球1質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量 (2)上述實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量有________。 A.A、B兩點間的高度差h1 B.B點離地面的高度h2 C.小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2 D.小球1和小球2的半徑r (3)當(dāng)所測物理量滿足表達式____________(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。如果還滿足表達式______________(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞時無機械能損失。 (4)完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進行了改造,如圖2所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復(fù)實驗步驟1和2的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′。用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l1,l2、l3。則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________________(用所測物理量的字母表示)。 答案:(1)ACD (2)C (3)m1=m1+m2 m1()2=m1()2+m2()2 (4)m1=m1+m2 解析:(1)因為平拋運動的時間相等,根據(jù)v=,所以用水平射程可以代替速度,則需測量小球平拋運動的射程,故應(yīng)保證斜槽末端水平,小球每次都從同一點滑下;同時為了小球2能飛的更遠,防止1反彈,球1的質(zhì)量應(yīng)大于球2的質(zhì)量,故A、C、D正確,B錯誤。 (2)根據(jù)動量守恒得:m1=m1+m2,所以除了測量線段、、的長度外,還需要測量的物理量是小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2。 (3)因為平拋運動的時間相等。則水平位移可以代表速度,是A球不與B球碰撞平拋運動的位移,該位移可以代表A球碰撞前的速度,是A球碰撞后平拋運動的位移,該位移可以代表碰撞后A的速度,是碰撞后B球的水平位移,該位移可以代表碰撞后B球的速度,當(dāng)所測物理量滿足表達式m1=m1+m2,說明兩球碰撞遵守動量守恒定律,由功能關(guān)系可知,只要m1v=m1v+m2v成立則機械能守恒,故若m12=m12+m22成立,說明碰撞過程中機械能守恒。 (4)碰撞前,m1落在圖中的P′點,設(shè)其水平初速度為v1,小球m1和m2發(fā)生碰撞后,m1的落點在圖中M′點,設(shè)其水平初速度為v1′,m2的落點是圖中的N′點,設(shè)其水平初速度為v2,設(shè)斜面與水平面的傾角為α, 由平拋運動規(guī)律得:Lp′sinα=gt2,Lp′cosα=v1t 解得v1= 同理v1′=,v2=,可見速度正比于 所以只要驗證m1=m1+m2即可。 三、論述計算題(共4小題,共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13.(10分)2010年1月4日,828米高的全球最高樓——哈里發(fā)大樓(此前稱為“迪拜塔”)舉行了落成啟用典禮,如圖所示。風(fēng)速曾是修建的關(guān)鍵,一旦風(fēng)速超過每秒70米,就必須停止施工,假設(shè)風(fēng)速以v=70m/s的速度推進,空氣的密度ρ=1.3kg/m3,建筑工人的高度h=1.7m,平均寬度d=25cm,風(fēng)遇到建筑工人后的速度可認(rèn)為是零,由此估算大風(fēng)對建筑工人的沖擊力為多少? 答案:2707N 解析:1s內(nèi),撞擊建筑工人的大風(fēng)的質(zhì)量為: m=ρSvt 知S=hd 又因為大風(fēng)末速度為零,水平方向只受建筑工人對風(fēng)的阻力作用 所以:Ft=mv 綜合以上三式并代入數(shù)據(jù)可得:F=ρv2hd=2707N 即大風(fēng)對建筑工人的沖擊力2707N。 14.(12分)如圖所示,A、B、C三個木塊的質(zhì)量均為m,置于光滑的水平桌面上,B、C之間有一輕質(zhì)彈簧,彈簧的兩端與木塊接觸而不固連。將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細線把B和C緊連,使彈簧不能伸展,以至于B、C可視為一個整體。現(xiàn)A以初速v0沿B、C的連線方向朝B運動,與B相碰并粘合在一起。以后細線突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A、B分離。已知C離開彈簧后的速度為v0。求彈簧釋放的勢能。 答案:mv 解析:設(shè)碰后A、B和C的共同速度的大小為v,由動量守恒定律得 3mv=mv0① 設(shè)C離開彈簧時,A、B的速度大小為v1,由動量守恒定律得 3mv=2mv1+mv0② 設(shè)彈簧的彈性勢能為Ep,從細線斷開到C與彈簧分開的過程中機械能守恒,有 (3m)v2+Ep=(2m)v+mv③ 由①②③式得彈簧所釋放的勢能為 Ep=mv 15.(12分)40kg的女孩騎自行車帶30kg的男孩(如圖所示),行駛速度2.5m/s。自行車行駛時,男孩要從車上下來。 (1)他知道如果直接跳下來,他可能會摔跤,為什么? (2)男孩要以最安全的方式下車,計算男孩安全下車的瞬間,女孩和自行車的速度。 (3)以自行車和兩個孩子為系統(tǒng),試計算在男孩下車前、后整個系統(tǒng)的動能的值。如有不同,請解釋。 答案:(1)由于慣性 (2)4m/s (3)250J 400J 男孩下車時用力向前推自行車,對系統(tǒng)做了正功,使系統(tǒng)的動能增加了150J 解析:(1)如果直接跳下來,人具有和自行車相同的速度,腳著地后,腳的速度為零,由于慣性,上身繼續(xù)向前傾斜,因此他可能會摔跤。所以他下來時用力往前推自行車,這樣他下車時可能不摔跤。 (2)男孩最安全的下車方式是:下車瞬間相對地的速度為零。 男孩下車前后,對整體由動量守恒定律有: (m1+m2+m3)v0=(m1+m2)v 得v=4m/s(m1表示女孩質(zhì)量,m2表示自行車質(zhì)量,m3表示男孩質(zhì)量) (3)男孩下車前系統(tǒng)的動能 Ek=(m1+m2+m3)v=(40+10+30)(2.5)2J =250J 男孩下車后系統(tǒng)的動能 Ek=(m1+m2)v2=(40+10)42J=400J 男孩下車時用力向前推自行車,對系統(tǒng)做了正功,使系統(tǒng)的動能增加了150J。 16.(12分)(江西撫州市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期四校期中聯(lián)考)如圖所示,甲車的質(zhì)量是m甲=2.0kg,靜止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一個質(zhì)量為m=1.0kg可視為質(zhì)點的小物體,乙車質(zhì)量為m乙=4.0kg,以v乙=9.0m/s的速度向左運動,與甲車碰撞以后甲車獲得v甲′=8.0m/s的速度,物體滑到乙車上,若乙車上表面與物體的動摩擦因數(shù)為0.50,則乙車至少多長才能保證物體不從乙車上滑下?(g取10m/s2) 答案:2m 解析:乙與甲碰撞動量守恒: m乙v乙=m乙v乙′+m甲v甲′ 小物塊m在乙上滑動至有共同速度v,對小物體與乙車運用動量守恒定律得: m乙v乙′=(m+m乙)v 由能量關(guān)系得:μmgΔx=m乙v乙′2-(m乙+m)v2 代入數(shù)據(jù)得:Δx=2m 所以車長至少為2m。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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