高中物理滬科版5第五章核能與社會(huì) 省賽獲獎(jiǎng)

章末綜合測評(一)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分.1～5是單選題；6～8是多選題，選對1個(gè)得3分，全選對得6分，錯(cuò)選或不選得0分．)1．下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：06092059】A．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受到的合外力的沖量為零B．當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí)，物體的動(dòng)量一定為零C．作用在物體上的合外力越小，物體的動(dòng)量變化量越小D．發(fā)生相互作用的物體，如果不受合外力作用，每個(gè)物體的動(dòng)量保持不變【解析】由動(dòng)量定理知，合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化，故選項(xiàng)A正確．動(dòng)量的變化與物體的受力有關(guān)，合外力等于零時(shí)，動(dòng)量不變，動(dòng)量的變化除了與力有關(guān)外，還與時(shí)間有關(guān)．故選A.【答案】A2．水平拋出在空中飛行的物體，不考慮空氣阻力，則下列說法錯(cuò)誤的是()A．在相等的時(shí)間間隔內(nèi)動(dòng)量的變化相同B．在任何時(shí)間內(nèi)，動(dòng)量變化的方向都是豎直向下C．在任何時(shí)間內(nèi)，動(dòng)量對時(shí)間的變化率恒定D．在剛拋出物體的瞬間，動(dòng)量對時(shí)間的變化率為零【解析】做平拋運(yùn)動(dòng)的物體僅受重力作用，由動(dòng)量定理得Δp＝mg·Δt，因?yàn)樵谙嗟鹊臅r(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量Δp相同，即大小相等，方向都是豎直向下的，從而動(dòng)量的變化率恒定，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤，故選D.【答案】D3．一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若其沿運(yùn)動(dòng)方向的相反方向射出一物體P，不計(jì)空氣阻力，則()【導(dǎo)學(xué)號：06092060】A．火箭一定離開原來軌道運(yùn)動(dòng)B．P一定離開原來軌道運(yùn)動(dòng)C．火箭運(yùn)動(dòng)半徑可能不變D．P的運(yùn)動(dòng)半徑一定減小【解析】火箭射出物體P后，由反沖原理知火箭速度變大，所需向心力變大，從而做離心運(yùn)動(dòng)離開原來軌道，半徑增大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；P的速率可能減小，可能不變，可能增大，運(yùn)動(dòng)也存在多種可能性，所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．【答案】A4．如圖1，質(zhì)量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船尾，相對小船靜止．若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中，則救生員躍出后小船的速率為()【導(dǎo)學(xué)號：06092061】圖1A．v0＋eq\f(m,M)v B．v0－eq\f(m,M)vC．v0＋eq\f(m,M)(v0＋v) D．v0＋eq\f(m,M)(v0－v)【解析】以向右為正方向，據(jù)動(dòng)量守恒定律有(M＋m)v0＝－mv＋Mv′，解得v′＝v0＋eq\f(m,M)(v0＋v)，故選C.【答案】C5．如圖2所示，小球A和小球B的質(zhì)量相同，球B置于光圖2滑水平面上，當(dāng)球A從高為h處由靜止擺下，到達(dá)最低點(diǎn)恰好與B相撞，并黏合在一起繼續(xù)擺動(dòng)時(shí)，它們能上升的最大高度是 ()【導(dǎo)學(xué)號：06092062】A．h \f(1,2)h \f(1,4)h \f(1,8)h【解析】球A從高為h處靜止擺下到最低點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒，有mgh＝eq\f(1,2)mv2，所以v＝eq\r(2gh).球A與球B碰撞過程動(dòng)量守恒，有mv＝2mv′，得v′＝eq\f(\r(2gh),2).設(shè)碰撞后球A、B整體上擺高度為h′，則2mgh′＝eq\f(1,2)(2m)v′2，解得h′＝eq\f(h,4)，C正確．【答案】C6．如圖3所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上，小車上AB部分是半徑為R的四分之一光滑圓弧，BC部分是粗糙的水平面．今把質(zhì)量為m的小物體從A點(diǎn)由靜止釋放，小物體與BC部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最終小物體與小車相對靜止于B、C之間的D點(diǎn)，則B、D間的距離x隨各量變化的情況是()圖3A．其他量不變，R越大x越大B．其他量不變，μ越大x越小C．其他量不變，m越大x越大D．其他量不變，M越大x越大【解析】小車和小物體組成的系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量守恒且為零，所以當(dāng)小車和小物體相對靜止時(shí)，系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量仍為零，則小車和小物體相對于水平面也靜止，由能量守恒得μmgx＝mgR，x＝R/μ，選項(xiàng)A、B正確．【答案】AB7．如圖4甲所示，在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰，小球的質(zhì)量分別為m1和m2.圖乙為它們碰撞前后的x-t(位移—時(shí)間)圖象．已知m1＝kg.由此可以判斷()【導(dǎo)學(xué)號：06092023】圖4A．碰前m2靜止，m1向右運(yùn)動(dòng) B．碰后m2和m1都向右運(yùn)動(dòng)C．m2＝kgD．碰撞過程中系統(tǒng)損失了J的機(jī)械能【解析】分析題圖乙可知，碰前：m2處在位移為8m的位置靜止，m1位移均勻增大，速度v1＝eq\f(8,2)m/s＝4m/s，方向向右；碰后：v1′＝eq\f(0－8,6－2)m/s＝－2m/s，v2′＝eq\f(16－8,6－2)m/s＝2m/s，碰撞過程中動(dòng)量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′得：m2＝kg，碰撞損失的機(jī)械能：ΔEk＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)m1v1′2＋\f(1,2)m2v2′2))＝0，故正確答案應(yīng)選A、C.【答案】AC8．如圖5所示，甲、乙兩車的質(zhì)量均為M，靜置在光滑的水平面上，兩車相距為L.乙車上站立著一個(gè)質(zhì)量為m的人，他通過一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接觸，以下說法正確的是 ()圖5A．甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)中速度之比為eq\f(M＋m,M)B．甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)中速度之比為eq\f(M,M＋m)C．甲車移動(dòng)的距離為eq\f(M＋m,2M＋m)LD．乙車移動(dòng)的距離為eq\f(M,2M＋m)L【解析】本題類似人船模型．甲、乙、人看成一系統(tǒng)，則水平方向動(dòng)量守恒，甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)中速度之比等于質(zhì)量的反比，即為eq\f(M＋m,M)，A正確，B錯(cuò)誤；Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正確．【答案】ACD二、非選擇題(本題共5小題，共52分．按題目要求作答．)9．(10分)某同學(xué)用如圖6甲所示的裝置，通過半徑相同的A，B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G處由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡．重復(fù)這種操作10次．圖甲中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)．B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G，R，O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊．甲乙圖6(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為________cm.(2)在以下選項(xiàng)中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行測量的是____________________________________________________________________________(填選項(xiàng)號)．A．水平槽上未放B球時(shí)，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C．測量A球或B球的直徑D．測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E．測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度【解析】(1)如題圖乙所示，用一個(gè)圓盡可能多地把小球落點(diǎn)圈在里面，由此可見圓心O的位置為cm，這也是小球落點(diǎn)的平均位置～都算對)．(2)本實(shí)驗(yàn)中要測量的數(shù)據(jù)有：兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2，三個(gè)落點(diǎn)的距離s1、s2、s3，所以應(yīng)選A、B、D，注意此題實(shí)驗(yàn)裝置與我們前面講的實(shí)驗(yàn)裝置的不同，該實(shí)驗(yàn)中被碰小球拋出點(diǎn)即為O點(diǎn)，所以選項(xiàng)C、E不選．【答案】(1)～(2)ABD10．(10分)如圖7所示，光滑平臺(tái)上有兩個(gè)剛性小球A和B，質(zhì)量分別為2m和3m，小球A以速度v0向右運(yùn)動(dòng)并與靜止的小球B發(fā)生碰撞(碰撞過程不損失機(jī)械能)，小球B飛出平臺(tái)后經(jīng)時(shí)間t剛好掉入裝有沙子向左運(yùn)動(dòng)的小車中，小車與沙子的總質(zhì)量為m，速度為2v0，小車行駛的路面近似看做是光滑的，求：圖7(1)碰撞后小球A和小球B的速度；(2)小球B掉入小車后的速度．【解析】(1)設(shè)A球與B球碰撞后速度分別為v1、v2，并取方向向右為正，光滑平臺(tái)，兩小球?yàn)閺椥孕∏?，碰撞過程遵循動(dòng)量和機(jī)械能守恒，所以有mAv0＝mAv1＋mBv2 ①有eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,2) ②由①②解得v1＝eq\f(mA－mBv0,mA＋mB)＝－eq\f(1,5)v0v2＝eq\f(2mAv0,mA＋mB)＝eq\f(4,5)v0碰后A球向左，B球向右．(2)B球掉入沙車的過程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，有mBv2＋m車v3＝(mB＋m車)v3′且v3＝－2v0得v′3＝eq\f(1,10)v0.【答案】(1)v1＝－eq\f(1,5)v0，碰后A球向左；v2＝eq\f(4,5)v0，B球向右(2)v′3＝eq\f(1,10)v0，方向向右11．(10分)如圖8所示，小球A質(zhì)量為m，系在細(xì)線的一端，線的另一端固定在O圖8點(diǎn)，O點(diǎn)到水平面的距離為h.物塊B質(zhì)量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)正下方，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)，反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為eq\f(h,16).小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求碰撞過程物塊獲得的沖量及物塊在地面上滑行的距離．【解析】設(shè)小球的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物體塊相撞前的速度大小為v1，取小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的重力勢能為零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解得：v1＝eq\r(2gh)設(shè)碰撞后小球反彈的速度大小為v1′，同理有mgeq\f(h,16)＝eq\f(1,2)mv1′2解得：v1′＝eq\r(\f(gh,8))設(shè)碰撞后物塊的速度大小為v2，取水平向右為正方向由動(dòng)量守恒定律有mv1＝－mv1′＋5mv2解得：v2＝eq\r(\f(gh,8))由動(dòng)量定理可得，碰撞過程滑塊獲得的沖量為：I＝5mv2＝eq\f(5,4)meq\r(2gh)物塊在水平面上滑行所受摩擦力的大小為F＝5μmg設(shè)物塊在水平面上滑動(dòng)的距離為s，由動(dòng)能定理有－Fs＝0－eq\f(1,2)×5mveq\o\al(2,2)解得：s＝eq\f(h,16).【答案】eq\f(5,4)meq\r(2gh)eq\f(h,16)12．(12分)如圖9所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA＝4kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)．可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB＝2kg.現(xiàn)對A施加一個(gè)水平向右的恒力F＝10N，A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間t＝s，二者的速度達(dá)到vt＝2m/s.求：圖9(1)A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大??；(2)A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大小；(3)A的上表面長度l.【解析】本題應(yīng)從分析小車與物塊的運(yùn)動(dòng)過程入手，結(jié)合牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理等規(guī)律求解．(1)以A為研究對象，由牛頓第二定律有F＝mAa ①代入數(shù)據(jù)解得a＝m/s2. ②(2)對A、B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)t＝s的過程，由動(dòng)量定理得Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v ③代入數(shù)據(jù)解得v＝1m/s. ④(3)設(shè)A、B發(fā)生碰撞前，A的速度為vA，對A、B發(fā)生碰撞的過程，由動(dòng)量守恒定律有mAvA＝(mA＋mB)v ⑤A從開始運(yùn)動(dòng)到與B發(fā)生碰撞前，由動(dòng)能定理有Fl＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A) ⑥由④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得l＝m.【答案】(1)m/s2(2)1m/s(3)m13．(10分)如圖10所示，一長木板位于光滑水平面上，長木板的左端固定一擋板，木板和擋板的總質(zhì)量為M＝kg，木板的長度為L＝m．在木板右端有一小物塊，其質(zhì)量m＝kg，小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，它們都處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)令小物塊以初速度v0沿木板向左滑動(dòng)，重力加速度g取10m/s2.(1)若小物塊剛好能運(yùn)動(dòng)到左端擋板處，求v0的大小；(2)若初速度v0＝3m/s，小物塊與擋板相撞后，恰好能回到右端而不脫離木板，求碰撞過程中損失的機(jī)械能．圖10【解析】(1)設(shè)木板和物塊最后共同的速度為v，由動(dòng)量守恒定律mv0＝(m＋M)v ①對木板和物塊系統(tǒng)，由功能關(guān)系μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2 ②由①②兩式解得：v0＝eq