人教版高中物理选修35练习第十六章+动量守恒定律+水平测试16.docx
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人教版高中物理选修35练习第十六章+动量守恒定律+水平测试16
第十六章水平测试
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分,其中1~6题为单选,7~10题为多选)
1.运动员向静止的球踢了一脚(如图),踢球时的力F=100N,球在地面上滚动了t=10s停下来,则运动员对球的冲量为( )
A.1000N·s
B.500N·s
C.0N·s
D.无法确定
答案 D
解析 滚动了t=10s是地面摩擦力对足球的作用时间,不是踢球的力的作用时间,由于不能确定人作用在球上的时间,所以无法确定运动员对球的冲量。
2.光滑水平地面上,A、B两物体质量都为m,A以速度v向右运动,B原来静止,左端有一轻弹簧,如图所示,当A撞上轻弹簧,轻弹簧被压缩到最短时,下列说法不正确的是( )
A.A、B系统总动量仍然为mv
B.A的动量变为零
C.B的动量尚未达到最大值
D.A、B的速度相等
答案 B
解析 A、B系统动量守恒,选项A正确;轻弹簧被压缩到最短时,A、B两物体具有相同的速度,选项D正确,选项B错误;此时B的速度并不是最大的,因为轻弹簧还会弹开,故B物体会进一步加速,A物体会进一步减速,选项C正确。
3.如图所示,A、B两小球质量相同,在光滑水平面上分别以动量p1=8kg·m/s和p2=6kg·m/s(向右为参考系正方向)做匀速直线运动,则在A球追上B球并与之碰撞的过程中,两小球碰撞后的动量p1和p2可能分别为( )
A.5kg·m/s,9kg·m/s
B.10kg·m/s,4kg·m/s
C.7kg·m/s,7kg·m/s
D.2kg·m/s,12kg·m/s
答案 C
解析 根据动量守恒定律知,两球碰撞的过程中,应该是B球的动量增加,A球的动量减小,A的动量不能增加。
故B错误。
根据动量守恒定律,如果两球碰撞后一起运动,则二者的动量相等,都是7kg·m/s,故C是可能的。
两小球质量相同,设质量都是m,则开始时的动能:
E0=
+
=
+
=
,碰撞后的动能:
E=
+
≤E0,A、D两项不符合,故A、D错误。
4.甲、乙两物体分别在恒力F1、F2的作用下沿同一直线运动,它们的动量随时间变化的关系如图所示。
设甲在t1时间内所受的冲量大小为I1,乙在t2时间内所受的冲量大小为I2,则( )
A.F1>F2,I1=I2B.F1 C.F1>F2,I1>I2D.F1=F2,I1=I2 答案 A 解析 冲量I=Δp,从图上看,甲、乙两物体动量变化的大小相同,所以冲量大小I1=I2。 又因为冲量I1=F1t1,I2=F2t2,t2>t1,所以F1>F2,选项A正确。 5.质量为M的小车在光滑水平地面上以速度v0匀速向右运动,当车中的沙子从底部的漏斗中不断流下时,车子速度将( ) A.减小B.不变C.增大D.无法确定 答案 B 解析 漏出的沙子落至地面前与小车组成的系统在水平方向上动量守恒,沙子在水平方向与小车速度相同,故漏出的沙子对小车速度没有影响,选项B正确,A、C、D三项错误。 6.质量为m的人站在质量为2m的平板车上,以共同的速度在水平地面上沿直线前行,车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比。 当车速为v0时,人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下。 跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计,则能正确表示车运动的vt图象为( ) 答案 B 解析 人和平板车以共同的速度在水平地面上沿直线前行,做匀减速直线运动,当车速为v0时,人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下,跳离前后瞬间系统动量守恒,规定车的速度方向为正方向,则有(m+2m)v0=2mv+(-mv0),得v=2v0,人跳车后车做匀减速直线运动,车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比,所以人跳车前后车的加速度不变,大小相等,故选项B正确。 7.如图所示,质量为M的小车原来静止在光滑水平面上,小车A端固定一根轻弹簧,弹簧的另一端放置一质量为m的物体C,小车底部光滑,开始时弹簧处于压缩状态,当弹簧释放后,物体C被弹出向B端运动,最后与B端粘在一起,下列说法中正确的是( ) A.物体离开弹簧时,小车向左运动 B.物体与B端粘在一起后,小车静止下来 C.物体与B端粘在一起后,小车向右运动 D.整个作用过程中,A、B、C及弹簧组成的系统的机械能守恒 答案 AB 解析 整个系统在水平方向不受外力,竖直方向上合外力为零,则系统动量一直守恒,系统初动量为零,物体C离开弹簧时向右运动,根据动量守恒定律得小车向左运动,所以A正确;当物体C与B端粘在一起时,整个系统最终A、B、C的速度相同,根据动量守恒定律得: 0=(M+m)v″,v″=0,系统又处于静止状态,所以B正确,C错误;弹簧将A与C分开的过程中,弹簧的弹性势能转化为小车与物块C的动能,该过程中机械能是守恒的;物体C与B碰撞的过程中,开始时系统的动能不等于0,碰撞结束后的总动能等于0,系统机械能有损失,机械能不守恒。 故D错误。 8.如图所示,水平面上O点的正上方有一个静止物体P,炸成两块a、b水平飞出,分别落在A点和B点,且OA>OB。 若爆炸时间极短,空气阻力不计,则( ) A.落地时a的速度大于b的速度 B.落地时a的速度小于b的速度 C.爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能 D.爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能 答案 AC 解析 P爆炸前后,系统在水平方向动量守恒,则mava-mbvb=0,即pa=pb由于下落过程是平抛运动,由图知va>vb,因此ma 知Eka>Ekb,即C项正确,D项错误;由于va>vb,而下落过程中两块在竖直方向的速度增量为gt是相等的,因此落地时仍有va′>vb′,即A项正确,B项错误。 9.长方体滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v水平射向滑块,若射击下层,子弹刚好不射出,若射击上层,则子弹刚好能射进一半厚度,如图所示,上述两种情况相比较( ) A.子弹对滑块做功一样多 B.子弹对滑块做的功不一样多 C.系统产生的热量一样多 D.系统产生的热量不一样多 答案 AC 解析 两次都没射出,则子弹与滑块最终达到共同速度,设为v共,由动量守恒定律可得mv=(M+m)v共,得v共= v;子弹对滑块所做的功等于滑块获得的动能,故选项A正确;系统损失的机械能转化为热量,故选项C正确。 10.如图所示,在光滑的水平面上放着质量分别为m和2m的A、B两个物块,现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩,此过程中推力做功为W,然后撤去外力,则( ) A.从开始到A离开墙面的过程中,墙对A的冲量为0 B.当A离开墙面时,B的动量大小为 C.A离开墙面后,A的最大速度为 D.A离开墙面后,弹簧的最大弹性势能为 答案 CD 解析 在撤去外力时,A受墙壁的作用力,故墙对A的冲量不为零,A错误;撤去外力后,B向右运动,弹簧的弹力逐渐减小,当弹簧恢复原长时,A开始离开墙面,这一过程机械能守恒,有W= ·(2m)v ,即vB= ,故B的动量为p=2mvB=2 ,B错误;A脱离墙面后速度逐渐增大,B的速度逐渐减小,此过程中弹簧逐渐伸长,当A、B的速度相同时,弹簧的弹性势能最大,这一过程中系统的动量和机械能均守恒,由动量守恒定律可得2mvB=(m+2m)v,由机械能守恒定律可得Epmax= (2m)v - (m+2m)v2,解得Epmax= ,D正确;此后A的速度大于B的速度,弹簧长度开始缩短,但由于A受到的弹力与速度方向仍相同,A继续加速,当弹簧再次恢复原长时,A的速度最大,之后弹簧变为压缩状态,A的速度开始减小。 对弹簧第一次恢复原长(A开始离开墙面)到弹簧第二次恢复原长的过程,由动量守恒定律有2mvB=mvAmax+2mvB′,由机械能守恒定律可得 (2m)v = mv + (2m)vB′2,解得vAmax= vB,即vAmax= ,C正确。 第Ⅱ卷(非选择题,共60分) 二、填空题(本题共3小题,共15分) 11.(3分)如图所示,可以看成质点的A、B两小球的质量分别为m1和m2,用一根长为L的不可伸长轻绳连接两小球,开始时两小球处在同一水平面;首先释放B球,当绳子刚拉直时释放A球,则绳子突然绷紧时A、B一起运动的速度为________。 答案 解析 当绳子刚伸直时,B球的速度v= 。 在绳子绷紧的瞬间,系统的内力远大于外力,满足动量守恒的条件,设绷紧时,两球具有共同速度v′,由动量守恒定律得0+m2v=(m1+m2)v′,解得v′= 。 12.(6分)如图所示是A、B两滑块在光滑水平面上碰撞前后的闪光照片部分示意图。 已知A、B的质量分别是m1=0.14kg,m2=0.22kg,所用标尺的最小刻度是0.5cm,闪光照相时每秒拍摄10次,试根据图示回答: (1)碰撞前后滑块A的动量增量大小是____________,方向______________________; (2)碰撞前后A和B的总动量________(填“守恒”或“不守恒”),因为______________________________________________________________________。 答案 (1)0.077kg·m/s'与原来运动方向相反 (2)守恒 碰撞前后的总动量均等于0.07kg·m/s 解析 (1)碰撞前后A的速度分别为: vA= =0.5m/s, vA′= =-0.05m/s, ΔpA=m1vA′-m1vA=-0.077kg·m/s,即碰撞前后滑块A的动量增量大小为0.077kg·m/s,方向与原来运动方向相反。 (2)碰前B静止,碰后B的速度 vB′= =0.35m/s。 碰前总动量p=m1vA=0.07kg·m/s, 碰后总动量p′=m1vA′+m2vB′=0.07kg·m/s,碰撞前后的总动量均等于0.07kg·m/s,即p=p′,碰撞前后A和B的总动量守恒。 13.(6分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。 在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地浮在导轨上,如图乙所示,这样就大大减小因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。 (1)下面是实验的主要步骤: ①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平; ②向气垫导轨中通入压缩空气; ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向; ④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳; ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间; ⑥先________,然后________,让滑块带动纸带一起运动; ⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图所示; ⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为155g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为103g。 试完善实验步骤⑥的内容。 (2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知,两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________kg·m/s;两滑块相互作用后质量与速度的乘积之和为________kg·m/s。 (保留三位有效数字) (3)试说明 (2)问中两结果不完全相等的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案 (1)接通打点计时器的电源'放开滑块1 (2)0.620'0.619 (3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦 解析 (1)先接通打点计时器的电源,然后放开滑块1,能有效的利用纸带。 (2)相互作用前滑块1的速度: v1= m/s=4.00m/s。 其质量与速度的乘积为: 0.155kg×4.00m/s=0.620kg·m/s, 相互作用后滑块1和滑块2具有相同的速度: v= m/s=2.40m/s。 其质量与速度的乘积之和为: (0.155kg+0.103kg)×2.40m/s≈0.619kg·m/s。 (3)在 (2)问中,两结果不完全相等,是因为纸带与打点计时器的限位孔有摩擦。 三、计算题(本题共3小题,共45分) 14.(15分)冰球运动员甲的质量为80.0kg。 当他以5.0m/s的速度向前运动时,与另一质量为100kg、速度为3.0m/s的迎面而来的运动员乙相撞。 碰后甲恰好静止,假设碰撞时间极短,求: (1)碰后乙的速度的大小; (2)碰撞中总机械能的损失。 答案 (1)1.0m/s' (2)1400J 解析 (1)设运动员甲、乙的质量分别为m、M,碰前速度大小分别为v、V,碰后乙的速度大小为V′。 由动量守恒定律有mv-MV=MV′, 代入数据得: V′=1.0m/s。 (2)设碰撞过程中总机械能的损失为ΔE,应有 mv2+ MV2= MV′2+ΔE, 代入数据可得ΔE=1400J。 15.(15分)如图所示,水平放置的弹簧左端固定,小物块P(可视为质点)置于水平桌面上的A点,并与弹簧右端接触,此时弹簧处于原长。 现用水平向左的推力将小物块P缓慢地推至B点,此时弹簧的弹性势能为Ep=21J,撤去推力后,小物块P沿桌面滑上一个停在光滑水平地面上的长木板Q上,已知P、Q的质量分别为m=2kg、M=4kg,A、B间的距离L1=4m,A距桌子边缘C的距离L2=2m,小物块P与桌面及小物块P与长木板Q间的动摩擦因数都为μ=0.1,g取10m/s2, 求: (1)要使小物块P在长木板Q上不滑出去,长木板Q至少多长? (2)若长木板Q的长度为2.25m,则小物块P滑离长木板Q时,小物块P和长木板Q的速度各为多大? 答案 (1)3m (2)2m/s、0.5m/s 解析 (1)小物块P从B点运动到C点的过程中,根据能量守恒定律得: Ep- mv =μmg(L1+L2), 计算得出: vC= =3m/s, 若小物块P滑到长木板Q右端时与长木板Q具有共同速度,所对应的长木板Q具有最小的长度Lmin,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得: mvC=(m+M)v, 由能量守恒定律得: μmgLmin= mv - (m+M)v2, 计算得出: v=1m/s,Lmin=3m; (2)设小物块P滑离木板Q时,它们的速度分别为v1和v2,以向右为正方向,由动量守恒定律得: mvC=mv1+Mv2, 由能量守恒定律得: μmgL= mv - mv - Mv , 计算得出: v1=2m/s,v2=0.5m/s[v1′=0(舍去),v2′=1.5m/s(不合题意,舍去)] 因此小物块P滑离木板Q时,它们的速度分别为: v1=2m/s,v2=0.5m/s。 16.(15分)在光滑的水平面上,一质量为mA=0.1kg的小球A,以8m/s的初速度向右运动,与质量为mB=0.2kg的静止小球B发生正碰。 碰后小球B滑向与水平面相切,半径为R=0.5m的竖直放置的光滑半圆形轨道,且恰好能通过最高点N后水平抛出。 g=10m/s2。 求: (1)碰撞后小球B的速度大小; (2)小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中所受合外力的冲量; (3)碰撞过程中系统的机械能损失。 答案 (1)5m/s (2) +1,方向向左 (3)0.5J 解析 (1)小球B恰好能通过圆形轨道最高点, 有mg=m ,解得vN= m/s,方向向左。 小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中机械能守恒有 mBv =2mBgR+ mBv , 解得vM=5m/s。 (2)设向右为正方向,由动量定理得合外力对小球B的冲量为 I=-mBvN-mBvM=- N·s,方向向左。 (3)碰撞过程中动量守恒,有mAv0=mAvA+mBvB, 水平面光滑,所以vB=vM,解得vA=-2m/s, 碰撞过程中损失的机械能为 ΔE= mAv - mAv - mBv =0.5J。 精美句子 1、善思则能“从无字句处读书”。 读沙漠,读出了它坦荡豪放的胸怀;读太阳,读出了它普照万物的无私;读春雨,读出了它润物无声的柔情。 读大海,读出了它气势磅礴的豪情。 读石灰,读出了它粉身碎骨不变色的清白。 2、幸福幸福是“临行密密缝,意恐迟迟归”的牵挂;幸福是“春种一粒粟,秋收千颗子”的收获. 幸福是“采菊东篱下,悠然见南山”的闲适;幸福是“奇闻共欣赏,疑义相与析”的愉悦。 幸福是“随风潜入夜,润物细无声”的奉献;幸福是“夜来风雨声,花落知多少”的恬淡。 幸福是“零落成泥碾作尘,只有香如故”的圣洁。 幸福是“壮志饥餐胡虏肉,笑谈渴饮匈奴血”的豪壮。 幸福是“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的胸怀。 幸福是“人生自古谁无死,留取丹心照汗青”的气节。 3、大自然的语言丰富多彩: 从秋叶的飘零中,我们读出了季节的变换;从归雁的行列中,我读出了集体的力量;从冰雪的消融中,我们读出了春天的脚步;从穿石的滴水中,我们读出了坚持的可贵;从蜂蜜的浓香中,我们读出了勤劳的甜美。 4、成功与失败种子,如果害怕埋没,那它永远不能发芽。 鲜花,如果害怕凋谢,那它永远不能开放。 矿石,如果害怕焚烧(熔炉),那它永远不能成钢(炼成金子)。 蜡烛,如果害怕熄灭(燃烧),那它永远不能发光。 航船,如果害怕风浪,那它永远不能到达彼岸。 5、墙角的花,当你孤芳自赏时,天地便小了。 井底的蛙,当你自我欢唱时,视野便窄了。 笼中的鸟,当你安于供养时,自由便没了。 山中的石! 当你背靠群峰时,意志就坚了。 水中的萍! 当你随波逐流后,根基就没了。 空中的鸟! 当你展翅蓝天中,宇宙就大了。 空中的雁! 当你离开队伍时,危险就大了。 地下的煤! 你燃烧自己后,贡献就大了 6、朋友是什么? 朋友是快乐日子里的一把吉它,尽情地为你弹奏生活的愉悦;朋友是忧伤日子里的一股春风,轻轻地为你拂去心中的愁云。 朋友是成功道路上的一位良师,热情的将你引向阳光的地带;朋友是失败苦闷中的一盏明灯,默默地为你驱赶心灵的阴霾。 7、一粒种子,可以无声无息地在泥土里腐烂掉,也可以长成参天的大树。 一块铀块,可以平庸无奇地在石头里沉睡下去,也可以产生惊天动地的力量。 一个人,可以碌碌无为地在世上厮混日子,也可以让生命发出耀眼的光芒。 8、青春是一首歌,她拨动着我们年轻的心弦;青春是一团火,她点燃了我们沸腾的热血; 青春是一面旗帜,她召唤着我们勇敢前行;青春是一本教科书,她启迪着我们的智慧和心灵。
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