（課改地區(qū)專用）高考物理總復(fù)習(xí) 專題二 動量與動量守恒定律章末檢測 新人教版-新人教版高三物理試題

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1、專題二 動量與動量守恒定律 章末檢測 (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分。其中1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～10題為多項(xiàng)選擇題) 1.科學(xué)家試圖模擬宇宙大爆炸初的情景，他們使兩個(gè)帶正電的不同重粒子加速后，沿同一條直線相向運(yùn)動而發(fā)生猛烈碰撞。為了使碰撞前的動能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，關(guān)鍵是設(shè)法使這兩個(gè)重粒子在碰撞前的瞬間具有相同大小的(　　) A.速率 B.質(zhì)量 C.動量 D.動能 解析　盡可能減少碰后粒子的動能，才能盡可能增大內(nèi)能，所以設(shè)法使這兩個(gè)重粒子在碰撞前的瞬間合動量為零，即具有相同大小的動量。 答案　C 2.質(zhì)量為M

2、的小車在光滑水平地面上以速度v0勻速向右運(yùn)動，當(dāng)車中的沙子從底部的漏斗中不斷地流下時(shí)，車子的速度將(　　) A.減小 B.不變 C.增大 D.無法確定 解析　以車和漏掉的沙子組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)動量守恒，設(shè)沙質(zhì)量為m，漏掉的沙和車有相同速度設(shè)為v，則(M＋m)v0＝(M＋m)v，v＝v0。 答案　B 3.(2017·天津理綜)“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo)之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。下列敘述正確的是(　　) 圖1 A.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機(jī)械能保持不變 B.在最高點(diǎn)時(shí)，乘客重力大于座椅對他的支

3、持力 C.摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客重力的沖量為零 D.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變 解析　機(jī)械能等于動能和重力勢能之和，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，動能不變，重力勢能時(shí)刻發(fā)生變化，則機(jī)械能在變化，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在最高點(diǎn)對乘客受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有：mg－FN＝m，座椅對他的支持力FN＝mg－m

4、不斷變化，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 4.如圖2所示，具有一定質(zhì)量的小球A固定在輕桿一端，另一端掛在小車支架的O點(diǎn)。用手將小球拉至水平，此時(shí)小車靜止于光滑水平面上，放手讓小球擺下與B處固定的橡皮泥碰擊后粘在一起，則在此過程中小車將(　　) 圖2 A.向右運(yùn)動 B.向左運(yùn)動 C.靜止不動 D.小球下擺時(shí)，車向左運(yùn)動，碰撞后又靜止 解析　由動量守恒定律可知，小球下落時(shí)水平分速度向右，小車速度向左；小球靜止，小車也靜止。 答案　D 5.在光滑的水平面上有a、b兩球，其質(zhì)量分別為ma、mb，兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰，并且在碰撞過程中無機(jī)械能損失，兩球在碰撞前后的速度—時(shí)間圖象如圖3

5、所示，下列關(guān)系正確的是(　　) 圖3 A.ma＞mb 　　　　 B.ma＜mb C.ma＝mb 　　　　 D.無法判斷 解析　由圖象知，a球以某一初速度與原來靜止的b球碰撞，碰后a球反彈且速度小于初速度。根據(jù)碰撞規(guī)律知，a球質(zhì)量小于b球質(zhì)量。故選項(xiàng)B正確。 答案　B 6.質(zhì)量相等的A、B兩球之間壓縮一根輕質(zhì)彈簧，靜置于光滑水平桌面上，當(dāng)用板擋住小球A而只釋放B球時(shí)，B球被彈出落到距桌邊水平距離為x的地面上，如圖4所示，若再次以相同力壓縮該彈簧，取走A左邊的擋板，將A、B同時(shí)釋放，則B球的落地點(diǎn)距桌邊(　　) 圖4 A. B.x C.x D.x 解析　擋板

6、擋住A球時(shí)，彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為B球的動能，有Ep＝mv，擋板撤走后，彈性勢能被兩球平分，則有Ep＝2×mvB′2，由以上兩式解得vB′＝vB，故x′＝vB′t＝x，選項(xiàng)D正確。 答案　D 7.以初速度v水平拋出一質(zhì)量為m的石塊，不計(jì)空氣阻力，對石塊在空中運(yùn)動的過程，下列判斷正確的是(　　) A.在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi)，石塊動量的增量相同 B.在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi)，石塊動量的增量不相同 C.在兩個(gè)下落高度相同的過程中，石塊動量的增量相同 D.在兩個(gè)下落高度相同的過程中，石塊動能的增量相同 解析　由動量定理I＝mgt＝Δp知，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；由動能定理mgh＝ΔEk知

7、，選項(xiàng)D正確。 答案　AD 8.幾個(gè)水球可以擋住一顆子彈？《國家地理頻道》的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：四個(gè)水球足夠！完全相同的水球緊挨在一起水平排列，子彈在水球中沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動，恰好能穿出第4個(gè)水球，則可以判斷的是(　　) 圖5 A.子彈在每個(gè)水球中的速度變化相同 B.子彈在每個(gè)水球中運(yùn)動的時(shí)間不同 C.每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量不同 D.子彈在每個(gè)水球中的動能變化相同 解析　恰好能穿出第4個(gè)水球，即末速度v＝0，逆向看子彈由右向左做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，則自左向右子彈通過四個(gè)水球的時(shí)間比為(2－)∶(－)∶(－1)∶1，則選項(xiàng)B正確；由于加速度a恒定，由at＝Δv，可知子彈

8、在每個(gè)水球中的速度變化不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因加速度恒定，則每個(gè)水球?qū)ψ訌椀淖枇愣?，則由I＝ft可知每個(gè)水球?qū)ψ訌椀臎_量不同，選項(xiàng)C項(xiàng)正確；由動能定理有ΔEk＝fx，f相同，x相同，則ΔEk相同，選項(xiàng)D正確。 答案　BCD 9.質(zhì)量為m的小球A以速度v0在光滑水平面上運(yùn)動，與質(zhì)量為2m的靜止小球B發(fā)生對心碰撞，則碰撞后小球A的速度vA和小球B的速度vB可能為(　　) A.vA＝－v0　vB＝v0 B.vA＝－v0　vB＝v0 C.vA＝－v0　vB＝v0 D.vA＝v0　vB＝v0 解析　兩球發(fā)生對心碰撞，動量守恒、能量不增加，且后面的小球的速度不能大于前面小球的速度。根據(jù)動量守恒

9、定律可得，四個(gè)選項(xiàng)都滿足。但碰撞前總動能為mv，而碰撞后B選項(xiàng)總動能為mv，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中vA>vB，不可能，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選項(xiàng)A、C正確。 答案　AC 10.小車靜置于光滑的水平面上，小車的A端固定一個(gè)長度不計(jì)的輕質(zhì)彈簧，B端粘有橡皮泥，小車的質(zhì)量為M，長為L，質(zhì)量為m的木塊C放在小車上，用細(xì)繩連接于小車的A端并使彈簧壓縮，開始時(shí)小車與C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖6所示，當(dāng)突然燒斷細(xì)繩，彈簧被釋放，木塊C離開彈簧向B端沖去，并跟B端橡皮泥粘在一起，木塊C可視為質(zhì)點(diǎn)，以下說法正確的是(　　) 圖6 A.如果小車內(nèi)表面光滑，整個(gè)系統(tǒng)任何時(shí)刻機(jī)械能都守恒 B.整個(gè)系統(tǒng)任何時(shí)刻動量都守

10、恒 C.當(dāng)木塊對地運(yùn)動速度大小為v時(shí)，小車對地運(yùn)動速度大小為v D.小車向左運(yùn)動的最大位移為 答案　BCD 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共14分) 11.(6分)一同學(xué)設(shè)計(jì)了下面探究動量守恒的方案： 圖7 在一塊短木板上釘兩條剖成兩半的鉛筆(除去筆芯)作為滑槽。把一條輕竹片彎成“∩”形，中間用細(xì)線拴住成為竹弓，將它置于短板上的滑槽里，緊挨竹弓兩端各放置一個(gè)小球，如圖7所示。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，把這套裝置放在桌子的一角上。在木板兩頭的地上各鋪放一張白紙并蓋上復(fù)寫紙。用火柴燒斷細(xì)線，竹弓立即將兩小球彈出，小球落在復(fù)寫紙上，在白紙上打出兩個(gè)印痕。 (1)需要測量的量是________。

11、A.兩小球的質(zhì)量m1、m2及拋出的射程x1、x2 B.球拋出的高度h C.球下落的時(shí)間t D.細(xì)線的長度L (2)若等式________________(用(1)中的相關(guān)字母符號表示)成立，則表明系統(tǒng)動量守恒。 解析　(1)在探究動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測兩小球的質(zhì)量和作用前后的速度。已知兩小球初速度為0，竹弓彈開后兩球都做平拋運(yùn)動，下落的高度相同，所以兩小球在空中飛行的時(shí)間相同，而水平射程x＝vt，即x∝v，所以可以用水平射程代表速度，選項(xiàng)A正確。 (2)若0＝m1x1－m2x2，即m1x1＝m2x2成立，則表明兩小球和竹弓組成的系統(tǒng)動量守恒。 答案　(1)A　(2)m1x1＝m

12、2x2 12.(8分)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖8所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。 圖8 (1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣； ③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時(shí)，紙帶始終在水平方向； ④滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑥先____________，然后____________，

13、讓滑塊帶動紙帶一起運(yùn)動； ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖9所示； 圖9 ⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g。 試完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容。 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知，兩滑塊相互作用前動量之和為________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后動量之和為________kg·m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是__________________________ ________________________________________

14、________________________。 解析　(2)作用前滑塊1的速度v1＝ m/s＝2 m/s， 其動量為0.310×2 kg·m/s＝0.620 kg·m/s， 作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v＝ m/s＝1.2 m/s， 其動量之和為(0.310＋0.205)×1.2 kg·m/s＝0.618 kg·m/s。 答案　(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　放開滑塊1 (2)0.620　0.618　(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔之間有摩擦 三、計(jì)算題(本大題共4小題，共46分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13.(10分)相距為L＝1 m的平行

15、金屬導(dǎo)軌放在高h(yuǎn)＝0.8 m的水平桌面上，一根質(zhì)量為m＝3 g的金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1 T，方向豎直向上，如圖10所示。當(dāng)S接通時(shí)，金屬棒因受安培力的作用而水平拋出，落地點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水平距離x＝2 m。求S接通后，通過金屬棒的總電荷量。(g取10 m/s2) 圖10 解析　從S閉合到金屬棒離開軌道這段時(shí)間內(nèi)，金屬棒中有一定的電荷量通過。 用平拋的高度算出時(shí)間，即由h＝gt2 求出t＝＝ s＝0.4 s 從水平位移求初速度，即由x＝v·t 求出v＝＝ m/s＝5 m/s 接通電源加速的過程中，金屬棒所受的安培力F＝BIL恒定不變。若設(shè)加速時(shí)間為t

16、′，則由動量定理有Ft′＝mv，即BIL·t′＝mv，而這段時(shí)間內(nèi)通過金屬棒的電荷量Δq＝I·t′＝＝ C＝0.15 C。 答案　0.15 C 14.(12分)如圖11所示，在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m，長度為L的小車，小車左端有一質(zhì)量也是m且可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，車子的右端固定有一個(gè)處于鎖定狀態(tài)的壓縮輕彈簧(彈簧長度與車長相比可忽略)，物塊與小車間動摩擦因數(shù)為μ，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)在給物塊一個(gè)水平向右的初速度v0，物塊剛好能與小車右壁的輕彈簧接觸，此時(shí)彈簧鎖定瞬間解除，當(dāng)物塊再回到左端時(shí)，與小車相對靜止。求： 圖11 (1)物塊的初速度v0的大?。? (2)彈簧的彈性勢能Ep。

17、 解析　(1)物塊與輕彈簧剛好接觸時(shí)的速度為v，由動量守恒定律得mv0＝2mv 由能量關(guān)系得mv－(2m)v2＝μmgL 解得v0＝2 (2)設(shè)物塊最終速度為v1，由動量守恒定律得mv0＝2mv1 由能量關(guān)系得mv＋Ep－2μmgL＝·2mv， 解得Ep＝μmgL。 答案　(1)2　(2)μmgL 15.(12分)如圖12(a)所示，在光滑的水平面上有甲、乙兩輛小車，質(zhì)量為30 kg的小孩乘甲車以5 m/s的速度水平向右勻速運(yùn)動，甲車的質(zhì)量為15 kg，乙車靜止于甲車滑行的正前方，兩車碰撞前后的位移隨時(shí)間變化的圖象如圖(b)所示。求： 圖12 (1)甲、乙兩車碰撞后的速

18、度大小； (2)乙車的質(zhì)量； (3)為了避免甲、乙兩車相撞，小孩至少要以多大的水平速度從甲車跳到乙車上？ 解析　(1)由題圖(b)可知，v＝，碰撞后甲車的速度為v1＝－1 m/s，負(fù)號表示方向向左。所以甲車速度大小為1 m/s。乙車的速度為v2＝3 m/s，方向向右，乙車速度大小為3 m/s。 (2)在碰撞過程中，三者組成的系統(tǒng)滿足動量守恒。 (m小孩＋m甲)v0＝(m小孩＋m甲)v1＋m乙v2 解得m乙＝90 kg (3)設(shè)小孩跳向乙車的速度為v小孩，由動量守恒定律得 小孩跳離甲車：(m小孩＋m甲)v0＝m小孩v小孩＋m甲v3 小孩跳至乙車：m小孩v小孩＝(m小孩＋m乙)v

19、4 為使兩車避免相撞，應(yīng)滿足v3≤v4 取“＝”時(shí)，小孩跳離甲車的速度最小，v小孩＝ m/s 因此小孩至少要以 m/s的水平速度從甲車跳到乙車上。 答案　(1)1 m/s　3 m/s　(2)90 kg　(3) m/s 16. (12分)如圖13所示，可看成質(zhì)點(diǎn)的A物體疊放在上表面光滑的B物體上，一起以v0的速度沿光滑的水平軌道勻速運(yùn)動，與靜止在同一光滑水平軌道上的木板C發(fā)生完全非彈性碰撞，B、C的上表面相平且B、C不粘連，A滑上C后恰好能到達(dá)C板的最右端，已知A、B、C質(zhì)量均相等，木板C長為L，求： 圖13 (1)A物體的最終速度； (2)A在木板C上滑行的時(shí)間。 解析　(1)設(shè)A、B、C的質(zhì)量為m，B、C碰撞過程中動量守恒，令B、C碰后的共同速度為v1，以B的初速度方向?yàn)檎较颍? 由動量守恒定律得mv0＝2mv1， 解得v1＝ B、C共速后A以v0的速度滑上C，A滑上C后，B、C脫離，A、C相互作用過程中動量守恒，設(shè)最終A、C的共同速度v2，以向右為正方向， 由動量守恒定律得mv0＋mv1＝2mv2 解得v2＝。 (2)在A、C相互作用過程中，由能量守恒定律得FfL＝mv＋mv－×2mv， 解得Ff＝， 此過程中對C，由動量定理得Fft＝mv2－mv1， 解得t＝。 答案　(1)　(2)