第16章-动量守恒定律-单元测试(人教版选修3-5)

第16章 动量守恒定律(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1(2013东莞高二检测)下列对几种物理现象的解释中，正确的是()A砸钉子时不用橡皮锤，只是因为橡皮锤太轻B跳高时在沙坑里填沙，是为了减小冲量C在推车时推不动是因为推力的冲量为零D动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用，两个物体将同时停下来答案D解析砸钉子时不用橡皮锤，一是因为橡皮锤太轻，动量改变量小，二是因为缓冲时间长，从而导致作用力小，故A错误；跳高时在沙坑里填沙，是为了增大力的作用时间，从而减小作用力，故B错误；推车时推不动，是由于合力的冲量为零，但推力的冲量不为零，故C错误；由动量定理知，动量相同的两个物体受到相同的制动力，将同时停下来，故D正确2下列说法中正确的是()A根据F可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它受的合外力B力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，它反映了力的作用对时间的累积效应，是一个标量C动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的，但有时用起来更方便D易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力答案ACD解析A选项是牛顿第二定律的一种表达方式；冲量是矢量，B错；F是牛顿第二定律的最初表达方式，实质是一样的，C对；柔软材料起缓冲作用，延长作用时间，D对3.图1 (2013青岛高二检测)如图1，小船静止于水面上，站在船尾上的渔夫不断将鱼抛向船头的船舱内，将一定质量的鱼抛完后，关于小船的速度和位移，下列说法正确的是()A向左运动，船向左移一些B小船静止，船向右移一些C小船静止，船向左移一些D小船静止，船不动答案B解析由动量守恒可得在抛鱼的过程中，小船向右运动，抛完后小船就停止了运动，故B项正确4动量相等的甲、乙两车，刹车后沿两条水平路面滑行若两车质量之比，路面对两车的阻力相同，则两车的滑行时间之比为()A11 B12 C21 D14答案A解析两车滑行时水平方向仅受阻力f的作用，在这个力作用下使物体的动量发生变化当规定以车行方向为正方向后，由动量定理：ft0p，所以两车滑行时间：t，当p、f相同时，滑行时间t相同故A对图25. 如图2所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的O点用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将 ()A向右运动B向左运动C静止不动D小球下摆时，车向左运动，碰撞后又静止答案D解析系统在水平方向动量守恒，由动量守恒定律可知，小球下落时水平速度向右，小车向左；小球静止，小车也静止6(2014河北保定高二期末)如图3所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为()图3A. B2Mv0C. D2mv0答案A解析子弹射入木块的时间极短，根据动量守恒定律mv0(Mm)v，解得v，第一次回到原来位置的速度等于子弹击中木块后瞬间的速度根据动量定理，合外力的冲量IMv，故A正确图47. (2014德化高二期末)如图4，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动两球质量关系为mB2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6 kgm/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为4 kgm/s，则()A左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25B左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110C右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25D右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110答案A解析A、B发生碰撞，由动量守恒定律得：pApB，由于碰后A球的动量增量为负值，所以右边不可能是A球，若是A球，则动量的增量应是正值；因此碰后A球的动量是2 kgm/s，碰后B球的动量增加为10 kgm/s，由于两球的质量关系mB2mA，那么碰后A、B两球速度大小之比25.故选A.8质量为1 kg的小球以4 m/s的速度与质量为2 kg的静止小球发生正碰，关于碰后的速度v1和v2，可能正确的是()Av1v2 m/sBv11 m/s，v22.5 m/sCv11 m/s，v23 m/sDv13 m/s，v20.5 m/s答案AB解析对于碰撞问题要遵循三个原则：动量守恒定律、碰后系统的机械能不增加和碰撞过程要符合实际情况碰撞过程满足动量守恒，所以碰后系统的动量为p1 kg4 m/s4 kgm/s，方向与质量为1 kg的小球的初速度方向相同，据此可排除选项C；因为碰后两球不可能发生再次碰撞，据此可排除选项D；经检验，选项A、B满足碰撞过程应遵循的三个原则，所以选项A、B正确9如图5甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的st(位移时间)图象已知m10.1 kg.由此可以判断()图5A碰前m2静止，m1向右运动B碰后m2和m1都向右运动Cm20.3 kgD碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能答案AC解析分析题图乙可知，碰前：m2小球处在s8 m的位置静止，m1小球的速度v1 m/s4 m/s，方向向右；碰后：v1 m/s2 m/s，v2 m/s2 m/s，碰撞过程中动量守恒：m1v1m1v1m2v2得：m20.3 kg，碰撞损失的机械能：Ekm1v0，故正确答案应选A、C.10质量为m的小球A以速度v0在光滑水平面上运动，与质量为2m的静止小球B发生正碰，则碰撞后小球A的速度大小vA和小球B的速度大小vB可能为()AvAv0vBv0 BvAv0vBv0CvAv0vBv0 DvAv0vBv0答案AC解析两球发生正碰，动量守恒、能量不增加，且后面的物体不能大于前面物体的速度根据动量守恒定律可得，四个选项都满足但碰撞前总动能为mv，而碰撞后B选项总动能为mv，B错误；D选项中vAvB，不可能，D错误故A、C正确二、实验题(本题共2小题，共18分)11(8分)(2014江苏徐州高二期末)图6如图6所示为“探究两物体作用前后动量是否守恒”的实验装置示意图已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置(1)本实验必须满足的条件是_A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线水平C入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放D入射球与被碰球满足mamb，rarb(2)为了判断动量守恒，需要测量OP间的距离x1，则还需要测量的物理量有_、_(用相应的文字和字母表示)(3)如果动量守恒，须满足的关系式是_(用测量物理量的字母表示)答案(1)BC(2)测量OM间的距离x2测量ON的距离x3(3)max1max2mbx3(写成maOPmaOMmbON不扣分)12(10分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究动量是否守恒”的实验，气垫导轨装置如图7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，使滑块稳定地漂浮在导轨上，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：图7安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；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；滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如图8所示；图8测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g试完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前动量之和为_kgm/s；两滑块相互作用以后动量之和为_kgm/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)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦解析作用前滑块1的速度v1 m/s2 m/s，其动量为0.310 kg2 m/s0.620 kgm/s，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v m/s1.2 m/s，其动量之和为(0.310 kg0.205 kg)1.2 m/s0.618 kgm/s.三、计算题(本题共4小题，共42分)13(10分)(2014德化高二期末)如图9甲所示，物块A、B的质量分别是m14.0 kg和m26.0 kg，用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上，物块B左侧与竖直墙相接触另有一个物块C从t0时刻起以一定的速度向左运动，在t0.5 s时刻与物块A相碰，碰后立即与A粘在一起不再分开，物块C的vt图象如图乙所示试求：(1)物块C的质量m3；(2)在5.0 s到15 s的时间内物块A的动量变化的大小和方向图9答案(1)2.0 kg(2)16 kgm/s，方向向右解析(1)根据图象可知，物块C与物块A相碰前的速度为v16 m/s相碰后的速度为：v22 m/s根据动量守恒定律得：m3v1(m1m3)v2解得：m32.0 kg.(2)规定向左的方向为正方向，在第5.0 s和第15 s末物块A的速度分别为：v22 m/s，v32 m/s所以物块A的动量变化为：pm1(v3v2)16 kgm/s即在5.0 s到15 s的时间内物块A动量变化的大小为：16 kgm/s，方向向右14(10分)(2013西安交大附中、师大附中联考)如图10所示，光滑水平面上有两辆车，甲车上面有发射装置，甲车连同发射装置质量M11 kg，车上另有一个质量为m0.2 kg的小球，甲车静止在水平面上，乙车以v08 m/s的速度向甲车运动，乙车上有接收装置，总质量M22 kg，问：甲车至少以多大的水平速度将小球发射到乙车上，两车才不会相撞？(球最终停在乙车上)图10答案25 m/s解析要使两车恰好不相撞，则两车速度相等以M1、M2、m组成的系统为研究对象，水平方向动量守恒：0M2v0(M1mM2)v共v共5 m/s以小球与乙车组成的系统，水平方向动量守恒：M2v0mv(mM2)v共v25 m/s15(10分)(2014北京理综)如图11所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点现将A无初速释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动已知圆弧轨道光滑，半径R0.2 m；A和B的质量相等；A和B整体与桌面之间的动摩擦因数0.2.取重力加速度g10 m/s2.求：图11(1)碰撞前瞬间A的速率v；(2)碰撞后瞬间A和B整体的速率v；(3)A和B整体在桌面上滑动的距离l.答案(1)2 m/s(2)1 m/s(3)0.25 m解析设滑块的质量为m.(1)根据机械能守恒定律mgRmv2得碰撞前瞬间A的速率v2 m/s(2)根据动量守恒定律mv2mv得碰撞后瞬间A和B整体的速率vv1 m/s(3)根据动能定理(2m)v2(2m)gl得A和B整体沿水平桌面滑动的距离l0.25 m.16(12分)如图12所示，光滑的水平面上有两块相同的长木板A和B，长度均为L0.5 m，在B的中央位置有一个可以看成质点的小铁块C，三者的质量都为m，C与A、B间的动摩擦因数均为0.5.现在A以速度v06 m/s向右运动并与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动，而C可以在A、B上滑动，g10 m/s2，求小铁块C最终距长木板A左端的距离图12答案0.15 m解析设A与B碰后瞬间，A、B的共同速度为v1，由动量守恒定律得mv02mv1设最终A、B、C的共同速度为v2，由动量守恒定律得mv03mv2假设C未掉下，A、B、C达到共同速度时，C在AB上滑过的距离为x，由能量守恒定律有mgx2mv3mv由得x0.6 m由于0.6 m0.5 m m0.75 m，所以C未从A左端掉下则C最终距A左端的距离为0.75 m0.6 m0.15 m.