2018-2019版高中物理 第1章 碰撞与动量守恒章末检测试卷 沪科版选修3-5.docx

第1章 碰撞与动量守恒章末检测试卷(一)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分；其中15题为单项选择题，612题为多项选择题)1下列关于物体动量和冲量的说法中不正确的是()A物体所受合外力冲量越大，它的动量就越大B物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变C物体动量变化的方向，就是合外力冲量的方向D物体所受合外力越大，它的动量变化越快答案A解析据动量定理得Ip，即I与p等大同向，A错误，B、C正确；又IF合t，所以F合，故F合越大，就越大，D正确2.如图1所示，在光滑的水平面上有两物体A、B，它们的质量均为m.在物体B上固定一个水平轻弹簧处于静止状态物体A以速度v0沿水平方向向右运动，通过弹簧与物体B发生作用下列说法正确的是()图1A当弹簧获得的弹性势能最大时，物体A的速度为零B当弹簧获得的弹性势能最大时，物体B的速度为零C在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中，弹簧对物体B所做的功为mv02D在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中，弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等，方向相反答案D3一位质量为m的运动员从下蹲状态向上跳起，经t时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中，下列说法正确的是(重力加速度为g)()A地面对他的冲量为mvmgt，地面对他做的功为mv2B地面对他的冲量为mvmgt，地面对他做的功为零C地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为mv2D地面对他的冲量为mvmgt，地面对他做的功为零答案D解析人的速度原来为零，起跳后变化v，以向上为正方向，由动量定理可得Imgtmv0，故地面对人的冲量为mvmgt，人在跳起时，地面对人的支持力竖直向上，在跳起过程中，在支持力方向上没有位移，地面对运动员的支持力不做功，故D正确4在距地面高为h，同时以相等初速度v0分别平抛、竖直上抛、竖直下抛三个质量均为m的物体，忽略空气阻力，当它们从抛出到落地时，比较它们的动量的增量p，有()A平抛的物体的p较大B竖直上抛的物体的p较大C竖直下抛的物体的p较大D三者的p一样大答案B解析由Imgt知，竖直上抛的物体的重力的冲量最大，则由动量定理Ip可知，竖直上抛的物体动量的增量p最大，故B正确，A、C、D错误5如图2所示，半径为R的光滑半圆槽质量为M，静止在光滑水平面上，其内表面有一质量为m的小球被竖直细线吊着位于槽的边缘处，现将线烧断，小球滑行到最低点向右运动时，槽的速度为(重力加速度为g)()图2A0B.，方向向左C.，方向向右D不能确定答案B解析以水平向右为正方向，设在最低点时m和M的速度大小分别为v和v，根据动量守恒定律得：0mvMv，根据机械能守恒定律得：mgRmv2Mv2，联立以上两式解得v，方向向左，故选项B正确6如图3所示，在光滑的水平面上静止放一质量为m的木板B，木板表面光滑，左端固定一水平轻质弹簧质量为2m的木块A以速度v0从木板的右端水平向左滑上木板B.在木块A与弹簧相互作用的过程中，下列说法正确的是()图3A弹簧压缩量最大时，B板运动速率最大BB板的加速度先增大后减小C弹簧给木块A的冲量大小为D弹簧的最大弹性势能为答案BD解析当木块与长木板速度相等时，弹簧的压缩量最大，此后弹簧要恢复原状，木板进一步加速，故A错误；弹簧压缩量先增加后减小，故B板的加速度先增大后减小，故B正确；当木块与长木板速度相等时，弹簧的压缩量最大；以v0的方向为正方向，有：2mv0(m2m)vEp2mv02(2mm)v2由解得Epmv02，故D正确；从木块与木板作用至弹簧恢复原长时，有：2mv02mv1mv2根据机械能守恒定律，有2mv022mv12mv22解得v1v0，v2v0，对木块A，根据动量定理，有I2mv12mv0mv0(负号表示方向向右)，故C错误7A、B两球沿一直线运动并发生正碰如图4所示为两球碰撞前后的位移时间图像a、b分别为A、B两球碰前的位移时间图像，c为碰撞后两球共同运动的位移时间图像，若A球质量是m2kg，则由图可知下列结论错误的是()图4AA、B碰撞前的总动量为3kgm/sB碰撞时A对B所施冲量为4NsC碰撞前后A的动量变化为6kgm/sD碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J答案AC解析由题图st图像可知，碰撞前有：A球的速度vAm/s3 m/s，B球的速度vB m/s2 m/s；碰撞后A、B两球的速度相等，为vAvBvm/s1 m/s，则碰撞前后A的动量变化PAmvmvA4kgm/s；对A、B组成的系统，由动量守恒定律mvAmBvB(mmB)v得：mBkg.A与B碰撞前的总动量为：p总mvAmBvB2(3) kgm/s2kgm/skgm/s；由动量定理可知，碰撞时A对B所施冲量为：IBpB4 kgm/s4Ns.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能：EkmvA2mBvB2(mmB)v2，代入数据解得：Ek10J，故A、C错误，B、D正确8以初速度v水平抛出一质量为m的石块，不计空气阻力，对石块在空中运动的过程，下列判断正确的是()A在两个相等的时间间隔内，石块动量的增量相同B在两个相等的时间间隔内，石块动量的增量不相同C在两个下落高度相同的过程中，石块动量的增量相同D在两个下落高度相同的过程中，石块动能的增量相同答案AD解析由动量定理Imgtp知，A正确，B、C错误；由动能定理mghEk知，D正确9如图5所示，小车由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC组成，静止在光滑水平面上，当小车固定时，从A点由静止滑下的物体到C点恰好停止如果小车不固定，物体仍从A点静止滑下，则()图5A还是滑到C点停止B滑到BC间停止C产生的内能与小车固定时产生的内能相等D上述三种情况都有可能答案AC解析设BC长度为L.小车固定时，根据能量守恒可知，物体的重力势能全部转化为因摩擦产生的内能，即有：Q1fL，若小车不固定，设物体相对小车滑行的距离为s.对小车和物体组成的系统，水平方向动量守恒，最终两者必定均静止，根据能量守恒可知物体的重力势能全部转化为因摩擦产生的内能，则有：Q2Q1，而Q2fs，得到物体在小车BC部分滑行的距离sL，故物体仍滑到C点停止，故A、C正确10如图6所示，两个带同种电荷的小球A和B，A、B的质量分别为m和2m，开始时将它们固定在绝缘的光滑水平面上保持静止A、B的相互作用力遵循牛顿第三定律，现同时释放A、B，经过一段时间，B的速度大小为v，则此时()图6AA球的速度大小为BA球的动量大小为mvCA球与B球的动量大小之比一直为11DA球的动能为2mv2答案CD解析A、B两带电小球被释放后，其构成的系统动量守恒，由mv2mv，可得v2v，故A错误；A球的动量大小为2mv，故B错误；因A、B两带电小球被释放后动量一直守恒，因此A球与B球的动量一定是大小相等方向相反，存在数值上的11的关系，故C正确；A球的动能EkAmv2m(2v)22mv2，故D正确11两个小球A、B在光滑的水平地面上相向运动，已知它们的质量分别是mA4kg，mB2kg，A的速度vA3m/s(设为正)，B的速度vB3 m/s，则它们发生正碰后，其速度可能分别为()A均为1m/s B4 m/s和5m/sC2m/s和1 m/sD1m/s和5 m/s答案AD解析由动量守恒，可验证四个选项都满足要求再看动能变化情况：Ek前mAvA2mBvB227 JEk后mAvA2mBvB2由于碰撞过程中总动能不可能增加，所以应有Ek前Ek后，据此可排除B；选项C虽满足Ek前Ek后，但A、B沿同一直线相向运动，发生碰撞后各自仍然保持原来的速度方向，这显然是不符合实际的，因此C选项错误验证A、D均满足Ek前Ek后，且碰后状态符合实际，故正确选项为A、D.12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，开始时小车与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，以下说法中正确的是()图7A如果小车内表面光滑，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vD小车向左运动的最大位移为答案BCD二、填空题(本题共2小题，共14分)13(6分)如图8所示为“探究物体碰撞时动量变化的规律”的实验装置示意图已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别为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图8(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度释放D入射球与被碰球满足mamb，rarb(2)为了验证动量守恒定律，需要测量OP间的距离s1，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)OM的距离s2ON的距离s3(3)mas1mas2mbs314(8分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究物体碰撞时动量变化的规律”的实验，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)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨中通入压缩空气；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10所示；图10测得滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g.试完善实验步骤的内容(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之间有摩擦解析(2)作用前滑块1的速度v1m/s2 m/s，其动量为0.3102kgm/s0.620 kgm/s，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度vm/s1.2 m/s，其动量之和为(0.3100.205)1.2kgm/s0.618 kgm/s.三、计算题(本题共4小题，共38分)15(8分)如图11，光滑水平地面上静止放置三个滑块A、B、C，A和B的质量均为2m，C的质量为m.A、B之间用一根水平轻质弹簧连接，B、C接触但不粘连，现给A施加一向右的瞬时冲量，使A获得一水平向右的初速度v0.在此后的运动过程中，求：图11(1)C最终的速度大小(2)当弹簧第二次被压缩至最短时，弹簧储存的最大弹性势能答案(1)0.8v0(2)mv02解析(1)弹簧第一次压缩最短时弹性势能最大，此后第一次恢复原长时，C的速度达到最大值，设向右为正，由动量守恒定律可知：2mv02mv13mv2由能量守恒可知：2mv022mv123mv22联立解得：v10.2v0，v20.8v0C最终速度大小为0.8v0.(2)弹簧第二次压缩到最短时，A、B速度相等，以向右为正方向，故：2mv12mv24mv解得：v0.3v0故弹簧的最大弹性势能为：Epm(2m)v12(2m)v22(4m)v2mv0216(8分)如图12(a)所示，在光滑的水平面上有甲、乙两辆小车，质量为30kg的小孩乘甲车以5m/s的速度水平向右匀速运动，甲车的质量为15kg，乙车静止于甲车滑行的正前方，两车碰撞前后的位移随时间变化的图像如图(b)所示求：图12(1)甲、乙两车碰撞后的速度大小；(2)乙车的质量；(3)为了避免甲、乙两车相撞，小孩至少要以多大的水平速度从甲车跳到乙车上？答案(1)1m/s3 m/s(2)90kg(3)m/s解析(1)由题图(b)可知，碰撞后甲车的速度为v11m/s，负号表示方向向左所以甲车速度大小为1 m/s.乙车的速度为v23m/s，方向向右，乙车速度大小为3 m/s.(2)在碰撞过程中，三者组成的系统满足动量守恒，以向右为正方向(m小孩m甲)v0(m小孩m甲)v1m乙v2解得：m乙90kg(3)设小孩跳向乙车的速度为v小孩，以向右为正方向，由动量守恒定律得，小孩跳离甲车：(m小孩m甲)v0m小孩v小孩m甲v3小孩跳至乙车：m小孩v小孩(m小孩m乙)v4为使两车避免相撞，应满足v3v4当v3v4时，小孩跳离甲车的速度最小，v小孩m/s因此小孩至少要以m/s的水平速度从甲车跳到乙车上17(10分)如图13所示，可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上，一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动，与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞，B、C的上表面相平且B、C不粘连，A滑上C后恰好能到达C板的最右端，已知A、B、C质量均相等，木板C长为L，求：图13(1)A物体的最终速度大小；(2)A在木板C上滑行的时间答案(1)(2)解析(1)设A、B、C的质量为m，B、C碰撞过程中动量守恒，设B、C碰后的共同速度为v1，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv02mv1，解得v1B、C共速后A以v0的速度滑上C，A滑上C后，B、C脱离，A、C相互作用过程中动量守恒，设最终A、C的共同速度v2，以向右为正方向，由动量守恒定律得mv0mv12mv2，解得v2.(2)在A、C相互作用过程中，由能量守恒定律得：fLmv02mv122mv22，解得f，此过程中对C，由动量定理得Fftmv2mv1，解得t.18(12分)如图14所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA2kg、mB1kg.初始时A静止于水平地面上，B悬于空中现将B竖直向上再举高h1.8m(未触及滑轮)，然后由静止释放一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触取g10m/s2，空气阻力不计求：图14(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；(2)A的最大速度v的大小；(3)初始时B离地面的高度H.答案(1)0.6s(2)2m/s(3)0.6m解析(1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有hgt2代入数据解得t0.6 s(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为vB，有vBgt细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒定律得mBvB(mAmB)v之后A做匀减速运动，所以细绳绷直后瞬间的速度v即为最大速度，联立式，代入数据解得v2 m/s(3)细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有(mAmB)v2mBgHmAgH代入数据解得H0.6 m