物理创新设计配套PPT及教师word章末检测

本文格式为Word版，下载可任意编辑物理创新设计配套PPT及教师word章末检测 章末检测 (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。其中 16 题为单项选择题，710 题为多项选择题) 1.若物体在运动过程中受到的合力不为零，则( ) A.物体的动能不行能总是不变的 B.物体的动量不行能总是不变的 C.物体的加速度肯定变化 D.物体的速度方向肯定变化 答案 B 2.为估算池中睡莲叶面受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得 1 h 内杯中水上升了 45 mm。查询得知，当时雨滴竖直下落的速度约为 12 m/s。据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为 110 3 kg/m 3 )( ) A.0.15 Pa B.0.54 Pa C.1.5 Pa D.5.4 Pa 解析 由于是估算压强，所以不计雨滴的重力。设雨滴受到支持面的平均作用力为 F。设在 t 时间内有质量为 m 的雨水的速度由 v12 m/s 减为零。以向上为正方向，对这部分雨水应用动量定理： Ft0(mv)mv，得到 F mtv 设水杯横截面积为S，对水杯里的雨水，在t时间内水面上升h，则有mSh，FSv ht ， 压强 p FS vht 103 12 4510 33 600 Pa0.15 Pa。故选 A。 答案 A 3.(2021全国卷，15)高空坠物极易对行人造成损害。若一个 50 g 的鸡蛋从一居民楼的 25 层坠下，与地面的碰撞时间约为 2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力 约为( ) A.10 N B.10 2 N C.10 3 N D.10 4 N 解析 依据自由落体运动和动量定理有 v 2 2gh(h 为 25 层楼的高度，约 70 m)，Ftmv，代入数据解得 F110 3 N，所以 C 正确。 答案 C 4.在光滑的水平面上有 a、b 两球，其质量分别为 m a 、m b ，两球在 t 0 时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球在碰撞前后的速度时间图象如图 1所示，下列关系正确的是( ) 图 1 A.m a m b B.m a m b C.m a m b D.无法推断 解析 由图象知，a 球以某一初速度与原来静止的 b 球碰撞，碰后 a 球反弹且速度小于初速度。依据碰撞规律知，a 球质量小于 b 球质量。故选项 B 正确。 答案 B 5.(2021四川绵阳模拟)如图 2，质量为 M 且足够长的斜面体 C 始终静止在水平面上，一质量为 m 的长方形木板 A 上表面光滑，木板 A 获得初速度 v 0 后恰好能沿斜面匀速下滑，当木板 A 匀速下滑时将一质量也为 m 的滑块 B 轻轻放在木板 A表面上，当滑块 B 在木板 A 上滑动时，下列说法正确的是( ) 图 2 A.滑块 B 的动量为 12 mv 0时，木板 A 和滑块 B 的加速度大小相等 B.滑块 B 的动量为 12 mv 0时，斜面体对水平面的压力大于(M2m)g C.滑块 B 的动量为 32 mv 0时，木板 A 的动量为 12 mv 0 D.滑块 B 的动量为 32 mv 0时，水平面对斜面体的摩擦力方向向右 解析 木板 A 匀速下滑时，有 mgsin mgcos ，当把 B 放在木板 A 表面上，A对斜面的正压力加倍，斜面对 A 的摩擦力变为 2 mgcos ，所以 A 将会以加速度gsin 做匀减速直线运动，B 连续以加速度 gsin 做匀加速直线运动，当 A 的速度减为零后会保持静止，B 连续以加速度 gsin 做匀加速直线运动，由于 A、B加速度大小相等，则当滑块 B 的动量为 12 mv 0时，木板 A 速度减为 v02，此时木板 A和滑块 B 的加速度大小相等，故 A 正确；以整体为讨论对象，滑块 B 的动量为 12 mv 0时，系统加速度为零，所以斜面体对水平面的压力等于(M2m)g，故 B 错误；滑块 B 的动量为 32 mv 0时，木板 A 已静止，所以 A 的动量为零，故 C 错误；滑块 B的动量为 32 mv 0时，整体具有水平向左的分加速度，所以水平面对斜面体的摩擦力方向向左，故 D 错误。 答案 A 6.质量相等的 A、B 两球之间压缩一根轻质弹簧，静置于光滑水平桌面上，当用板拦住小球 A 而只释放 B 球时，B 球被弹出落到距桌边水平距离为 x 的地面上，如图 3 所示，若再次以相同力压缩该弹簧，取走 A 左边的挡板，将 A、B 同时释放，则 B 球的落地点距桌边( ) 图 3 A. x2 B. 2x C.x D.22x 解析 挡板拦住 A 球时，弹簧的弹性势能全部转化为 B 球的动能，有 E p 12 mv2B ，挡板撤走后，弹性势能被两球平分，则有 E p 2 12 mv B 2 ，由以上两式解得 v B 22v B ，故 xv B t22x，选项 D 正确。 答案 D 7.如图 4 所示，子弹以水平速度 v 0 射向原来静止在光滑水平面上的木块，并留在木块中和木块一起运动。在子弹射入木块的过程中，下列说法中正确的是( ) 图 4 A.子弹对木块的冲量肯定大于木块对子弹的冲量 B.子弹对木块的冲量和木块对子弹的冲量大小肯定相等 C.子弹速度的减小量肯定等于木块速度的增加量 D.子弹动量变化的大小肯定等于木块动量变化的大小 解析 子弹射入木块的过程，二者之间的相互作用力始终等大反向，同时产生，同时消逝，由冲量的定义 IFt，可知选项 B 正确，A 错误；由动量定理知，选项 D 正确；vat Ftm ，子弹和木块所受的冲量 Ft 大小相同，但质量未必相等，因此速度变化量的大小不肯定相等，选项 C 错误。 答案 BD 8.(2021全国卷，20)一质量为 2 kg 的物块在合外力 F 的作用下从静止开头沿直线运动。F 随时间 t 变化的图线如图 5 所示，则( ) 图 5 A.t1 s 时物块的速率为 1 m/s B.t2 s 时物块的动量大小为 4 kgm/s C.t3 s 时物块的动量大小为 5 kgm/s D.t4 s 时物块的速度为零 解析 由动量定理可得 Ftmv，解得 v Ftm 。t1 s 时物块的速率为 vFtm 212 m/s1 m/s，故选项 A 正确；t2 s 时物块的动量大小 p 2 F 2 t 2 22 kgm/s4 kgm/s，故选项 B 正确；t3 s 时物块的动量大小为 p 3 (2211) kgm/s3 kgm/s，故选项 C 错误；t4 s 时物块的动量大小为 p 4 (2212) kgm/s 2 kgm/s，所以 t4 s 时物块的速度为 1 m/s，故选项 D 错误。 答案 AB 9.如图6所示，两质量分别为m 1 1 kg和m 2 4 kg小球在光滑水平面上相向而行，速度分别为 v 1 4 m/s 和 v 2 6 m/s，发生碰撞后，系统可能损失的机械能为 ( ) 图 6 A.25 J B.35 J C.45 J D.55J 解析 若两球发生弹性碰撞，则系统机械能不损失；若两球发生完全非弹性碰撞，则系统机械能损失最多，此时由动量守恒定律和能量守恒定律得，m 2 v 2 m 1 v 1 (m 1 m 2 )v，E max 12 m 1 v21 12 m 2 v22 12 (m 1 m 2 )v2 ，联立并代入数据解得 E max 40 J，综合可知 0E40 J，故 A、B 正确，C、D 错误。 答案 AB 10.小车静置于光滑的水平面上，小车的 A 端固定一个长度不计的轻质弹簧，B 端粘有橡皮泥，小车的质量为 M，长为 L，质量为 m 的木块 C 放在小车上，用细绳连接于小车的 A 端并使弹簧压缩，开头时小车与 C 都处于静止状态，如图 7 所示，当突然烧断细绳，弹簧被释放，木块 C 离开弹簧向 B 端冲去，并跟 B 端橡皮泥粘在一起，木块 C 可视为质点，以下说法正确的是( ) 图 7 A.假如小车内表面光滑，整个系统任何时刻机械能都守恒 B.整个系统任何时刻动量都守恒 C.当木块对地运动速度大小为 v 时，小车对地运动速度大小为 mM v D.小车向左运动的最大位移为mLMm 解析 小车、弹簧与 C 这一系统所受合外力为零，系统在整个过程动量守恒，但粘接过程有机械能损失，选项 A 错误，B 正确；由动量守恒得 mvmv0，则 v mM v，选项 C 正确；该系统属于人船模型，有 Mdm(Ld)，所以小车向左运动的最大位移等于 dmLMm ，选项 D 正确。 答案 BCD 二、试验题(本题共 2 小题，共 14 分) 11.(6 分)一同学设计了下面探究动量守恒的方案： 在一块短木板上钉两条剖成两半的铅笔(除去笔芯)作为滑槽。把一条轻竹片弯成形，中间用细线拴住成为竹弓，将它置于短板上的滑槽里，紧挨竹弓两端各放置一个小球，如图 8 所示。 图 8 试验时，把这套装置放在桌子的一角上。在木板两头的地上各铺放一张白纸并盖上复写纸。用火柴烧断细线，竹弓马上将两小球弹出，小球落在复写纸上，在白纸上打出两个印痕。 (1)需要测量的量是_。 A.两小球的质量 m 1 、m 2 及抛出的射程 x 1 、x 2 B.球抛出的高度 h C.球下落的时间 t D.细线的长度 L (2)若等式_(用(1)中的相关字母符号表示)成立，则表明系统动量守恒。 解析 (1)在探究动量守恒定律的试验中应测两小球的质量和作用前后的速度。已知两小球初速度为 0，竹弓弹开后两球都做平抛运动，下落的高度相同，所以两小球在空中飞行的时间相同，而水平射程 xvt，即 xv，所以可以用水平射程代表速度，选项 A 正确。 (2)若 0m 1 x 1 m 2 x 2 ，即 m 1 x 1 m 2 x 2 成立，则表明两小球和竹弓组成的系统动量守恒。 答案 (1)A (2)m 1 x 1 m 2 x 2 12.(8 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试验，气垫导轨装置如图 9 所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。 图 9 (1)下面是试验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调整气垫导轨的调整旋钮，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，调整打点计时器的高度，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，选出较抱负的纸带如图 10 所示； 图 10 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。 试完善试验步骤的内容。 (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(结果保留三位有效数字)。 (3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要缘由是_。 解析 (2)作用前滑块 1 的速度 v 1 0.20.1 m/s2 m/s， 其动量为 0.3102 kgm/s0.620 kgm/s， 作用后滑块 1 和滑块 2 具有相同的速度 v 0.1680.14 m/s1.2 m/s，其动量之和为(0.3100.205)1.2 kgm/s0.618 kgm/s。 答案 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块 1 (2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔之间有摩擦 三、计算题(本大题共 4 小题，共 46 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 13.(10 分)如图 11 所示，水平面上有一质量 m1 kg 的小车，其右端固定一水平轻质弹簧，弹簧左端连接一质量 m 0 1 kg 的小物块，小物块与小车一起以 v 0 6 m/s 的速度向右运动，与静止在水平面上质量 M4 kg 的小球发生正碰，碰后小球的速度变为 v2 m/s，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，忽视一切摩擦阻力。求： 图 11 (1)小车与小球碰撞后瞬间小车的速度 v 1 ； (2)从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力对小车的冲量大小。 解析 (1)小车与小球碰撞过程，设向右运动的方向为正方向，依据动量守恒定律有 mv 0 Mvmv 1 解得 v 1 2 m/s，负号表示碰撞后小车向左运动。 (2)当弹簧被压缩到最短时，设小车的速度为 v 2 ， 依据动量守恒定律有 m 0 v 0 mv 1 (m 0 m)v 2 解得 v 2 2 m/s 设从碰撞后瞬间到弹簧被压缩到最短的过程中，弹簧弹力对小车的冲量大小为 I，依据动量定理有 Imv 2 mv 1 ，解得 I4 Ns。 答案 见解析 14.(10 分)如图 12 所示，在光滑的水平面上有一质量为 m，长度为 L 的小车，小车左端有一质量也是 m 且可视为质点的物块，车子的右端固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽视)，物块与小车间动摩擦因数为 ，整个系统处于静止状态。现在给物块一个水平向右的初速度 v 0 ，物块刚好能与小车右壁的轻弹簧接触，此时弹簧锁定瞬间解除，当物块再回到左端时，与小车相对 静止。求： 图 12 (1)物块的初速度 v 0 的大小； (2)弹簧的弹性势能 E p 。 解析 (1)物块与轻弹簧刚好接触时的速度为 v，由动量守恒定律得 mv 0 2mv 由能量关系得 12 mv20 12 (2m)v2 mgL 解得 v 0 2 gL (2)设物块最终速度为 v 1 ，由动量守恒定律得 mv 0 2mv 1 由能量关系得 12 mv20 E p 2mgL 12 2mv21 解得 E p mgL 答案 (1)2 gL (2)mgL 15.(12 分)如图 13 所示，水平地面上固定一半径为 R0.8 m 的 14 光滑圆弧轨道，轨道左端放一质量为 M3 kg、长为 L1.75 m 的木板，木板上表面与轨道末端等高，木板与地面间无摩擦，其左端放一质量 m1 kg 的物块，物块与木板间的动摩擦因数为 0.4。现给物块施一水平向右的恒力 F15 N，作用一段距离 x后撤去 F，物块正好能滑到圆弧轨道的最高点，然后再滑回，取 g10 m/s 2 。 图 13 (1)求物块滑到板右端时的速度 v 多大； (2)求 x 的大小； (3)通过计算说明，物块最终能否滑离木板。 解析 (1)对于物块从轨道底端上升到顶端的过程，由机械能守恒可得 12 mv2 mgR，解得 v4 m/s (2)对于物块从木板左端滑到右端的过程，由动能定理可得 FxmgL 12 mv2 ，解得 x1 m (3)设物块相对板向左滑动距离 x 后，与木板达到相同速度，由动量守恒定律得mv(Mm)v 解得 v1 m/s 由能量守恒定律得 mgx 12 mv2 12 (Mm)v2 解得 x1.5 mL1.75 m，故物块不会滑离木板 答案 (1)4 m/s (2)1 m (3)物块不会滑离木板 16.(14 分)(2021全国卷，24)汽车 A 在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发觉其正前方停有汽车 B，马上实行制动措施，但仍旧撞上了汽车 B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图 14 所示，碰撞后 B 车向前滑动了 4.5 m，A 车向前滑动了2.0 m。已知 A 和 B 的质量分别为 2.010 3 kg 和 1.510 3 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为 0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小 g10 m/s 2 。求： 图 14 (1)碰撞后的瞬间 B 车速度的大小； (2)碰撞前的瞬间 A 车速度的大小。 解析 (1)设 B 车的质量为 m B ，碰后加速度大小为 a B 。依据牛顿其次定律有 m B gm B a B 式中 是汽车与路面间的动摩擦因数。 设碰撞后瞬间 B 车速度的大小为 v B ，碰撞后滑行的距离为 s B 。由运动学公式有v B 2 2a B s B 联立式并利用题给数据得 v B 3.0 m/s (2)设 A 车的质量为 m A ，碰后加速度大小为 a A 。依据牛顿其次定律有 m A gm A a A 设碰撞后瞬间 A 车速度的大小为 v A ，碰撞后滑行的距离为 s A 。由运动学公式有v A 2 2a A s A 设碰撞前的瞬间 A 车速度的大小为 v A 。两车在碰撞过程中动量守恒，有 m A v A m A v A m B v B 联立式并利用题给数据得 v A 4.3 m/s 答案 (1)3.0 m/s (2)4.3 m/s 第 10 页 共 10 页