高三物理（3） (2)

北京英才苑网站 版权所有盗版必究 20052006学年度下学期 高中学生学科素质训练 高三物理同步测试（2）动量和能量本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共150分，考试时间120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。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1如图所示，物体A在水平传送带上随传送带一起向右运动，则 （ ）A摩擦力一定对A做正功B摩擦力一定对A做负功C摩擦力一定对A不做功D条件不足，不能确定2甲、乙两物体质量相等，并排静止在光滑的水平面上，现用一水平外力F推动甲物体， 同时给乙一个与F同方向的瞬时冲量I，使两物体开始运动，当两物体重新相遇时，下列 说法正确的是 （ ）A甲的动量为I B甲的动量为2IC所经历的时间为2I/FD所经历的时间为I/F3质量为m的小球用长度为L的轻绳系住，在竖直平面内做圆周运动，运动过程中小球受 空气阻力作用已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7mg，经过半周小球恰好能通过 最高点，则此过程中小球克服空气阻力做的功为 （ ）AmgL/4BmgL/3CmgL/2DmgL 4在一种叫做“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质 柔软的橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时达到最低点，若不计空气阻力，则在弹性 绳从原长达最低点的过程中，以下说法正确的是 （ ）A速度先减小后增大B加速度先减小后增大C动能增加了mgLD重力势能减少了mgL5如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M 与地面间摩擦不计开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力 F1和F2，设两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于 m、M和弹簧组成的系统 （ ）A由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒B当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M各自的动能最大C由于F1、F2大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动D由于F1、F2等大反向，故系统的动量始终为零6如图所示，a、b是两个带有同种电荷的小球，用绝缘细线系于同一点。两球静止时它们 在同一水平线上，与竖直方向的夹角依次为、，且。若同时剪断细线，不计空ab 气阻力，则下列说法中正确的是（ ）A a、b两小球将同时落到同一水平地面上B落地过程中a小球水平飞行的距离比b小球小C落地过程中a、b小球受到的冲量大小相同D落地瞬间a小球重力的瞬时功率大于b小球重力的瞬时功率7加拿大中微子观察站揭示了中微子失踪的原因，即观察到的中微子数目比理论值少，是 因为中微子在运动的过程中，转化成了一个子和一个子，对上述转化有以下说法， 其中正确的是 （ ）A该研究过程中牛顿第二定律和动量守恒定律都能使用B该研究过程中牛顿第二定律和动量守恒定律都不能再使用C若发现子和中微子的运动方向一致，则子的运动方向与中微子的运动方向也可 能一致D若发现子和中微子的运动方向相反，则子的运动方向与中微子的运动方向也可 能相反8在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车（和单摆）以恒定的速度v0沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短。在此碰撞过程中，下列哪个或哪些说法是可能发生的（ ）A小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足（M+m0）v0=M v1+mv2+m0v3B摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv0=M v1+mv2C摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v，满足Mv0=（M+m）vD小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足（M+m0）v0=（M+m0 ）v1 +mv29如图所示，A、B两滑块的质量均为m，分别穿在光滑的足够长的水平固定导杆上，两导 杆平行，间距为d。用自然长度也为d的轻弹簧连接两滑块。开始时两滑块均处于静止状 态，今给滑块B一个向右的瞬时冲量I，则以后滑块A的最大速度为（ ）ABC D10如图所示，分别用两个恒力F1和F2，先后两次将质量为m的物体从静止开始沿着同一个粗糙的固定斜面由底端推到顶端。第一次力F1的方向沿斜面向上，第二次力F2的方向沿水平向右，两次所用的时间相同。在这两个过程中（ ）AF1和F2所做的功相同mmF1F2B物体机械能变化相同CF1和F2对物体的冲量大小相同D物体动量的变化量相同第卷（非选择题 共110分）二、本题共2小题，共22分。把答案填在相应的横线上或按题目要求做答。图甲11（10分）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 （1）下面列举了该实验的几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的直流输出端上；C用天平测量出重锤的质量；D释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E测量打出的纸带上某些点之间的距离；F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤是： 。（填字母代号） （2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=_。 （3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是_。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F 。12（12分）气垫导轨是常用的一种实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带有竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：A用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB。 B调整气垫导轨，使导轨处于水平。C在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。D用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1。E按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。 （1）实验中还应测量的物理量是_。 （2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是_，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是_。 （3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式。答：_三、本题共6小题，共88分。解答应写出必要的文字说明、重要方程式和主要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位13（14分）2005年7月4日13时52分，美国宇航局“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”目标坦普尔号彗星，这次撞击只能使该彗星自身的运行速度出现每秒0.0001mm的改变。探测器上所携带的总质量达370kg的彗星“撞击器”将以每小时38000km的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后融化消失。试根据以上数据，估算一下彗星的质量是多少？（结果保留一位有效数字）14（12分）如图所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一质量为M的小圆环，环上系一长为L质量不计的细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则当线绳与A B成角时，圆环移动的距离是多少？15（14分）如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，mM，A、B间动摩擦因数为，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：（1）A、B最后的速度大小和方向；（2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小。16（16分）2005年10月12日我国“神州”六号载人飞船发射成功，飞船在轨飞行五天后，于10月17日安全返回主着陆场。这次发射是人类探索太空历史上的又一次重要成就，进一步巩固了中国作为世界载人航天大国的地位。设“神州”六号飞船环绕地球做圆周运动，并在此圆轨道上绕行n圈，飞行时间为t。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。（1）导出飞船在上述圆轨道上运行时离地面高度h的公式（用t、n、R、g表示）（2）飞船在着陆前先进行变轨，在预定地点A处启动飞船上的推进器，为了使飞船从圆轨道进入椭圆轨道（如图所示），推进器是向前喷气还是向后喷气？若瞬时喷出的气体质量为，喷气后飞船的速度变为，喷气的速度应为多大？（涉及动量问题时，喷出气体的质量相对飞船质量可忽略不计）17（16分）一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上的B点，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径R=0.5m，弹簧的原长=0.50m，劲度系数为4.8N/m，如图所示。若小球从图中所示位置B点由静止开始滑动到最低点C时，弹簧的弹性势能EP=60J求：（1）小球到C点时的速度vC的大小；（2）小球在C点时对环的作用力大小和方向（g取10m/s2）18（16分）如图所示，光滑水平面上放有用绝缘材料制成的“L”型滑板，其质量为M，平面部分的上表面光滑且足够长。在距滑板的A端为l的B处放置一个质量为m、带电荷量为+q的物体C（可视为质点），在水平的匀强电场作用下，由静止开始运动。已知：M=3m，电场强度为E。假设物体C在运动及与滑板A端相碰过程中电荷量不变。 （1）求物体C第一次与滑板A端相碰前瞬间的速度大小。 （2）若物体C与滑板A端相碰的时间极短，而且碰后弹回的速度大小是碰前速度大小的，求滑板被碰后的速度大小。 （3）求物体C从开始运动到与滑板A第二次碰撞这段时间内，电场力对物体C做的功。ABCEl参考答案1D（物体A随传送带的运动有三种可能情况，加速、减速或匀速，摩擦力做功情况不明确。）2BC（两物体相遇时位移相等，即，得，甲的动量为mv=2mv0=2I，所用时间为v/a=2I/F，故BC正确）3C （由牛顿运动定律得，小球经过最低点时7mg-mg=mv12/L，小球恰好能通过最高点，则mg=mv22/L，由动能定理得，mv12/2- mv22/2=mg2L-Wf，解以上各式得，Wf= mgL/2，故选项C正确。）4B（开始一段，物体变加速下落，a减小，v增大；后来一段，物体变减速下落，a增大，v减小。故选项B正确。）5BD（由于F1、F2对系统做功之和不为零，故系统机械能不守恒，A错误；当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，速度达到最大值，故各自的动能最大，B正确；由于弹力是变化的，m、M所受合力是变化的，不会做匀加速运动，C错误；由于F1、F2等大反向，对系统的合冲量始终为零，故系统的动量始终为零，D正确。）6ABD（由mb，剪断细线后，两小球竖直方向做自由落体运动，故下落时间相同，A正确；水平方向上两球受的库仑力大小相等，a球加速度小，水平飞行的距离比b小球小，B正确；两球所受合力不同，冲量不同，C正确；落地瞬间两球竖直分速度相等，a小球重力的瞬时功率大。D正确）7C（本题考查动量守恒及学生对牛顿第二定律和动量守恒定律使用条件的理解。）8BC（由于碰撞时间极短，摆球仍保持原来的速度大小和方向。）9B（弹簧恢复原长时，A的加速度为零，速度才达最大。由系统动量守恒和机械能守恒可得B选项正确。）10BD（两次物体的位移和运动时间都相等，所以末速度相同，物体机械能增量和动量增量都相同，B、D正确。F2作用下，摩擦力大，产生的内能多，故F2做的功多；F2大于F1，F2的冲量大。）11（10分）（1）B C D （3分）（2） （4分）（3）重锤质量m， （3分）12（12分）（1）B的右端至D板的距离L2（3分）（2）（4分）， 测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。（学生只要答对其中两点即可）（2分）（3）能测出弹性势能的大小，其表达式为。（3分）13（14分）解：以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，设彗星的质量为M，初速度为v01，撞击器质量m=370kg，速度v02=38000km/h=1.1104m/s，撞击后速度为v由动量守恒定律得： （4分）由于M远大于m，所以，上式可以化为： （3分）解得： （2分）由题给信息知，撞击后彗星的运行速度改变了0.0001 mm/s，即m/s （2分）代入式解得 M41013kg （3分）14（12分）解：系统在水平方向不受外力，该方向上动量守恒。设细绳与AB成角时小球的水平速度为v，圆环的水平速度为V，则由水平方向动量守恒有：MV=mv （4分）因为任意时刻V与v均满足这一关系，加之时间相同，公式中的V和v可分别用其水平位移替代，则上式可写为： Md=mL（1-cos）-d （6分）解得圆环移动的距离： d=mL（1-cos）/（M+m） （2分）15（14分）解析：（1）由A、B系统动量守恒定律得：Mv0-mv0=（M+m）v （4分）所以v=v0 ，方向向右（2分）（2）A向左运动速度减为零时，到达最远处，此时板车移动位移为s，速度为v，则由动量守恒定律得：Mv0-mv0=Mv（3分）对板车应用动能定理得：-mgs=mv2-mv02（3分）联立解得：s=v02（2分）16（16分）解：（1）设地球质量为M，飞船质量为m，引力常量为G，在圆轨道上运行周期为T，由万有引力定律和牛顿第二定律得 （3分）由题意得 （2分）飞船在地面上时 （2分）由以上各式得，离地面的高度 （2分）（2）推进器应向前喷气，使飞船减速。飞船在圆轨道上的运行速度 （2分）设喷气的速度为v，由动量守恒定律得 （3分）由以上各式得 （2分）17（16分）解：（1）小球在运动过程中受重力，环对它的弹力和弹簧对它的弹力作用，机械能守恒，设C点为重力势能零点（3分） （2分）由得（2分）（2）小球在C点时受重力、弹簧弹力和环对它的作用力，受力如图所示，小球在C点所受合外力等于向心力： （2分）F=kx （2分）x=R （2分）由得：N =3.2N （1分）由牛顿第三定律得：小球在C点时对环的作用力大小为3.2牛顿，方向向下。（2分）18（16分）解：（1）设物体C在电场力作用下第一次与滑板的A端碰撞时的速度为v1，由动能定理得 qEl=mv12 （2分） 解得：v1= （1分）（2）物体C与滑板碰撞动量守恒，设滑板碰撞后的速度为v2，取v1的方向为正，则有mv1=Mv2-mv1 （2分） 解得：v2=v1= （1分）（3）物体C与滑板碰撞后，滑板向左以速度v2做匀速运动；物体C以v1的速度先向右做匀减速运动，然后向左做匀加速运动，直至与滑板第二次相碰。设第一次碰后到第二次碰前的时间间隔为t，滑板在t时间内的位移为s=v2t，物体C在两次碰撞之间的位移也为s=v2t（3分）根据题意可知，小物体加速度为 a= （1分）v2t= -v1t+at2 （2分）解得： t= （1分）两次相碰之间滑板移动的距离 （1分）设物体C从开始运动到与滑板A第二次碰撞这段过程电场力对物体C做功为W，则：W=qE（l+s）（1分） 解得：W = （1分） - 13 -