2024-2025學(xué)年高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測16含解析新人教版選修3-5

PAGE10-第十六章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2024·河北省唐山市高三上學(xué)期期末)1998年6月18日，清華高校對(duì)富康轎車勝利地進(jìn)行了中國轎車史上的第一次碰撞平安性試驗(yàn)，成為“中華第一撞”，從今，我國汽車整體平安性碰撞試驗(yàn)起先與國際接軌，在碰撞過程中，關(guān)于平安氣囊的愛護(hù)作用相識(shí)正確的是(C)A．平安氣囊的作用減小了駕駛員的動(dòng)量變更B．平安氣囊減小了駕駛員受到撞擊力的沖量C．平安氣囊主要是減小了駕駛員的動(dòng)量變更率D．平安氣囊延長了撞擊力的作用時(shí)間，從而使得動(dòng)量變更更大解析：在碰撞過程中，人的動(dòng)量的變更量是肯定的，而用平安氣囊后增加了作用的時(shí)間，依據(jù)動(dòng)量定理Ft＝ΔP可知，可以減小駕駛員受到的沖擊力，即是減小了駕駛員的動(dòng)量變更率，故選C。2．(2024·吉林省試驗(yàn)中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示，小車AB放在光滑水平面上，A端固定一個(gè)輕彈簧，B端粘有油泥，AB總質(zhì)量為M，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，起先時(shí)AB和C都靜止，當(dāng)突然燒斷細(xì)繩時(shí)，C被釋放，C離開彈簧向B端沖去，并跟B端油泥粘在一起，忽視一切摩擦，以下說法正確的是(D)A．彈簧伸長過程中C向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)AB也向右運(yùn)動(dòng)B．C與B碰前，C與AB的速率之比為mMC．C與油泥粘在一起后，AB接著向右運(yùn)動(dòng)D．C與油泥粘在一起后，AB馬上停止運(yùn)動(dòng)解析：小車、物塊和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，起先總動(dòng)量為零，當(dāng)彈簧伸長的過程中，C向右運(yùn)動(dòng)，則小車向左運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；規(guī)定向右為正方向，在C與B碰前，依據(jù)動(dòng)量守恒得mvc－Mv＝0，計(jì)算得出vcv＝Mm，故B錯(cuò)；因?yàn)樾≤?、物塊和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，起先總動(dòng)量為零，當(dāng)C與泥粘在一起時(shí)，總動(dòng)量仍舊為零，則小車停止運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)，D對(duì)。3．(2024·黑龍江試驗(yàn)中學(xué)高三下學(xué)期月考)某物體的v－t圖像如圖所示，下列說法正確的是(C)A．0～t1和t2～t3，合外力做功和沖量都相同B．t1～t2和t3～t4，合外力做功和沖量都相同C．0～t2和t2～t4，合外力做功和沖量都相同D．0～t1和t3～t4，合外力做功和沖量都相同解析：0～t1內(nèi)動(dòng)能的變更量為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，動(dòng)量變更量為mv0；t2～t3內(nèi)動(dòng)能變更量為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，動(dòng)量變更量為－mv0，依據(jù)動(dòng)能定理可知這兩段時(shí)間內(nèi)合外力做功相等；而依據(jù)動(dòng)量定理得知：合外力的沖量不同，故A錯(cuò)誤；t1～t2內(nèi)動(dòng)能變更量為0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，動(dòng)量變更量為0－mv0＝－mv0，t3～t4內(nèi)動(dòng)能變更量為0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，動(dòng)量變更量為0－(－mv0)＝mv0。則知?jiǎng)幽茏兏肯嗤鴦?dòng)量變更量不同，所以合外力做功相等，合外力的沖量不同，故B錯(cuò)誤；0～t2和t2～t4內(nèi)動(dòng)能變更量為0，動(dòng)量變更量為0，依據(jù)兩個(gè)定理得知合外力的功和沖量都相同，故C正確；由上分析得知：0～t1和t3～t4內(nèi)動(dòng)能變更量不同，動(dòng)量變更量相同，故D錯(cuò)誤。4．如圖所示，質(zhì)量為m的人立于平板車上，人與車的總質(zhì)量為M，人與車以速度v1在光滑水平面上向東運(yùn)動(dòng)。當(dāng)此人相對(duì)于車以速度v2豎直跳起時(shí)，車的速度變?yōu)?D)A．eq\f(Mv1－Mv2,M－m)向東 B．eq\f(Mv1,M－m)向東C．eq\f(Mv1＋Mv2,M－m)向東 D．v1向東解析：人和車這個(gè)系統(tǒng)，在水平方向上合外力等于零，系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒。設(shè)車的速度v1的方向?yàn)檎较颍x地面為參考系，初態(tài)車和人的總動(dòng)量為Mv1，末態(tài)車的動(dòng)量為(M－m)v1′(因?yàn)槿嗽谒椒较蛏蠜]有受到?jīng)_量，其水平動(dòng)量保持不變)，人在水平方向上對(duì)地的動(dòng)量仍為mv1，則有Mv1＝(M－m)v1′＋mv1(M－m)v1＝(M－m)v1′所以v1′＝v1，D正確。5．(2024·河南省洛陽市高二下學(xué)期期中)高速水流切割是一種高科技工藝加工技術(shù)，為完成飛機(jī)制造中的高難度加工特制了一臺(tái)高速水流切割機(jī)器人，該機(jī)器人的噴嘴橫截面積為10－7m2，噴嘴射出的水流速度為103m/s，水的密度為1×103kg/m3，設(shè)水流射到工件上后速度馬上變?yōu)榱恪t該高速水流在工件上產(chǎn)生的壓力大小為(B)A．1000N B．100NC．10N D．1N解析：單位時(shí)間內(nèi)噴到工件上的水的體積為：V＝Svt故質(zhì)量為：m＝ρV＝ρSvt設(shè)水的初速度方向?yàn)檎较?，則由動(dòng)量定理可得：Ft＝0－mv解得：F＝－eq\f(mv,t)＝－ρSv2＝－100N工件受到的沖擊壓力為100N，方向沿水流的方向，故選B。6．(2024·北京市西城區(qū)一模)隨著科幻電影《流浪地球》的熱映，“引力彈弓效應(yīng)”進(jìn)入了公眾的視野。“引力彈弓效應(yīng)”是指在太空運(yùn)動(dòng)的探測器，借助行星的引力來變更自己的速度。該過程可簡化為探測器從行星運(yùn)動(dòng)的反方向或同方向接近行星，因相互作用變更速度。如圖所示，以太陽為參考系，設(shè)行星運(yùn)動(dòng)的速度大小為u，探測器的初速度大小為v0，在圖示的兩種狀況下，探測器在遠(yuǎn)離行星后速度大小分別為v1和v2。探測器和行星雖然沒有發(fā)生干脆的碰撞，但是在行星的運(yùn)動(dòng)方向上，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以與兩個(gè)質(zhì)量不同的鋼球在同一條直線上發(fā)生彈性碰撞的規(guī)律作類比。那么下列推斷中正確的是(A)A．v1>v0 B．v1＝v0C．v2>v0 D．v2＝v0解析：題圖甲中，探測器類似于與行星對(duì)面正碰，設(shè)探測器的質(zhì)量為m，行星的質(zhì)量為M，碰后行星的速度大小為u1，以向右為正方向依據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv0－Mu＝－(mv1＋Mu1)由能量守恒定律可得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mu2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mueq\o\al(2,1)聯(lián)立可得v1＝eq\f(M－m,M＋m)v0＋eq\f(2M,M＋m)u由于M?m，則v1＝v0＋2u>v0，故A正確，B錯(cuò)誤；題圖乙中，類似于探測器追上行星與之正碰，設(shè)碰后行星的速度大小為u2，以向右為正方向依據(jù)動(dòng)量守恒定律有－mv0－Mu＝mv2－Mu2由能量守恒定律可得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mu2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)Mueq\o\al(2,2)聯(lián)立可得v2＝eq\f(M－m,M＋m)v0－eq\f(2M,M＋m)u由于M?m，則v2＝v0－2u<v0，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。7．(2024·湖北省黃岡市高三上學(xué)期期末)在2024年6月的全球航天探究大會(huì)上，我國公布了“可重復(fù)運(yùn)用運(yùn)載火箭”的概念方案。方案之一為“著陸傘方案”：當(dāng)火箭和有效載荷分別后，火箭變軌進(jìn)入返回地球大氣層的返回軌道，并加速下落至低空軌道，然后采納著陸傘減速，接近地面時(shí)打開氣囊，讓火箭平安著陸。對(duì)該方案設(shè)計(jì)的物理過程，下列說法正確的是(BC)A．火箭和有效載荷分別過程中該系統(tǒng)的總機(jī)械能守恒B．從返回軌道下落至低空軌道，火箭的重力加速度增大C．從返回軌道至低空軌道，火箭處于失重狀態(tài)D．打開氣囊是為了減小地面對(duì)火箭的沖量解析：火箭和有效載荷分別過程中運(yùn)用了引爆裝置，該系統(tǒng)的總機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；從返回軌道下落至低空軌道，由Geq\f(Mm,r2)＝mg得g＝Geq\f(M,r2)，火箭的重力加速度增大，故B正確；火箭變軌進(jìn)入返回地球大氣層的返回軌道，并加速下落至低空軌道，火箭處于失重狀態(tài)，故C正確；由動(dòng)量定理可知，打開氣囊可以減小受到地面的沖擊力，而不是減小地面對(duì)火箭的沖量，故D錯(cuò)誤。8．如圖所示，質(zhì)量為M的小車置于光滑的水平面上，車的上表面粗糙，有一質(zhì)量為m的木塊以初速度v0水平地滑至車的上表面，若車足夠長，下列說法正確的是(AD)A．木塊的最終速度為eq\f(m,M＋m)v0B．由于車表面粗糙，小車和木塊所組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒C．車表面越粗糙，木塊削減的動(dòng)量越多D．小車獲得的沖量與車表面的粗糙程度無關(guān)解析：以小車和木塊組成的系統(tǒng)為探討對(duì)象所受合外力為零，因此系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由于摩擦力的作用，m速度減小，M速度增大，最終m、M以共同速度運(yùn)動(dòng)。有mv0＝(m＋M)v′，解得v′＝eq\f(m,M＋m)v0。故A正確，B錯(cuò)誤；木塊削減的動(dòng)量mv－mv′與車面粗糙程度無關(guān)。故C錯(cuò)誤；小車M獲得沖量等于mv′，與車面粗糙程度無關(guān)，故D正確。9．(2024·福建省廈門外國語學(xué)校高二下學(xué)期期中)如圖甲所示，一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊A、B相連接，并靜止在光滑的水平面上。現(xiàn)使B瞬時(shí)獲得水平向右的速度3m/s，以此刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，兩物塊的速度隨時(shí)間變更的規(guī)律如圖乙所示，從圖像信息可得(BD)A．在t1、t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，且彈簧都處于伸長狀態(tài)B．從t3到t4時(shí)刻彈簧由壓縮狀態(tài)復(fù)原到原長C．兩物體的質(zhì)量之比為m1m2＝12D．在t2時(shí)刻A與B的動(dòng)能之比為Ek1Ek2＝81解析：交點(diǎn)表示速度相同，由A的速度圖像知t1時(shí)刻正在加速，說明彈簧被拉伸，t3時(shí)刻正在減速，說明彈簧被壓縮，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t3時(shí)刻A正在減速，說明彈簧被壓縮，t4時(shí)刻A的加速度為零，說明彈簧處于原長，故選項(xiàng)B正確；對(duì)0到t1過程運(yùn)用動(dòng)量守恒定律得3m2＝(m1＋m2)×1，故m1m2＝21，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能eq\f(mv2,2)結(jié)合t2時(shí)刻各自速度知?jiǎng)幽苤葹?1，故選項(xiàng)D正確。10．在光滑的水平桌面上有等大的質(zhì)量分別為M＝0.6kg，m＝0.2kg的兩個(gè)小球，中間夾著一個(gè)被壓縮的具有Ep＝10.8J彈性勢能的輕彈簧(彈簧與兩球不相連)，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)突然釋放彈簧，球m脫離彈簧后滑向與水平面相切、半徑為R＝0.425m的豎直放置的光滑半圓形軌道，如圖所示。g取10m/s2。則下列說法正確的是(AD)A．球m從軌道底端A運(yùn)動(dòng)到頂端B的過程中所受合外力沖量大小為3.4N·sB．M離開輕彈簧時(shí)獲得的速度為9m/sC．若半圓軌道半徑可調(diào)，則球m從B點(diǎn)飛出后落在水平桌面上的水平距離隨軌道半徑的增大而減小D．彈簧彈開過程，彈力對(duì)m的沖量大小為1.8N·s解析：釋放彈簧過程中，由動(dòng)量守恒定律得Mv1＝mv2，由機(jī)械能守恒定律得Ep＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得v1＝3m/s，v2＝9m/s，故B錯(cuò)誤；對(duì)m，由A運(yùn)動(dòng)到B的過程由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,2)＋mg×2R，得v2′＝8m/s由A運(yùn)動(dòng)到B的過程由動(dòng)量定理得I合＝mv2′－(－mv2)＝3.4N·s，故A正確；球m從B點(diǎn)飛出后，由平拋運(yùn)動(dòng)可知：水平方向x＝v2′t，豎直方向2R＝eq\f(1,2)gt2解得x＝eq\r(25.6R)，故C錯(cuò)誤；彈簧彈開過程，彈力對(duì)m的沖量I＝mv2＝1.8N·s，故D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案干脆填在橫線上)11．(2024·浙江省寧波市效實(shí)中學(xué)高二下學(xué)期檢測)某小組在做“探究碰撞中的不變量”試驗(yàn)時(shí)，采納了如圖1所示的試驗(yàn)裝置，小車甲、乙的碰撞端分別裝上撞針與橡皮泥?，F(xiàn)進(jìn)行以下操作：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑水平軌道左側(cè)將紙帶一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，另一端連在小車甲的后面；打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，輕推一下小車甲，使其獲得肯定速度后與靜止的小車乙碰撞粘連成一體；關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，取下紙帶，進(jìn)行相關(guān)探究。在某次試驗(yàn)中得到的紙帶部分如圖2所示(圖中的直尺為毫米刻度尺)。(1)請(qǐng)推斷小車甲是與圖示紙帶的__右端__(“左端”或“右端”)相連接？并說明理由。(2)若測量出小車甲的質(zhì)量為524.4g，小車乙的質(zhì)量為510.0g，則在這次碰撞中小車甲對(duì)小車乙的沖量為__0.10_kg·m/s__(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)甲與乙碰后粘在一起，速度減小，相等時(shí)間內(nèi)的間隔減小，由于紙帶右側(cè)速度大，為碰前速度，所以小車甲是與圖示紙帶的右側(cè)相連。(2)碰后共同速度：v2＝eq\f(19.75－15.75,10×0.02)×10－2m/s＝0.200m/s碰后乙的動(dòng)量：p乙＝m乙v2＝0.5100×0.200kg·m/s＝0.102kg·m/s≈0.10kg·m/s由動(dòng)量定理可得小車甲對(duì)小車乙的沖量：I＝p乙－0＝p乙＝0.10kg·m/s。12．(8分)(2024·山東省泰安市高三上學(xué)期期末)如圖，用“碰撞試驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即探討兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。(1)試驗(yàn)中，干脆測定小球碰撞前后的速度是不簡單的，但是可以通過僅測量__C__(填選項(xiàng)前的序號(hào))，間接地解決這個(gè)問題A．小球起先釋放的高度hB．小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移(2)用天平測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2。圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，試驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放；然后，把被碰小球m2靜止于軌道水平部分的末端，再將入射小球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)，分別找到小球的平均落點(diǎn)M、P、N，并測量出平均水平位移OM、OP、ON。(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為__m1×OP＝m1×OM＋m2×ON__(用(2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞。那么還應(yīng)滿意的表達(dá)式為__m1×OP2＝m1×OM2＋m2×ON2__(用(2)中測量的量表示)。解析：(1)在該試驗(yàn)中，通過落地高度不變狀況下水平射程來體現(xiàn)速度，故選C。(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則m1v0＝m1v1＋m2v2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得：m1OP＝m1OM＋m2ON；若碰撞是彈性碰撞，滿意能量守恒：eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)，代入得：m1×OP2＝m1×OM2＋m2×ON2三、論述·計(jì)算題(共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)(2024·新疆建設(shè)兵團(tuán)二師華山中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示，一只質(zhì)量為5kg的保齡球，撞上一只原來靜止，質(zhì)量為2kg的球瓶。此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度接著向前運(yùn)動(dòng)，假設(shè)它們相互作用的時(shí)間為0.05s。求：(1)撞前保齡球的速度大??；(2)撞時(shí)保齡球與球瓶間的相互作用力的大小。答案：(1)3m/s(2)120N解析：(1)設(shè)撞前保齡球的速度大小為v0，規(guī)定撞前保齡球的速度為正方向由動(dòng)量守恒定律有：Mv0＝Mv1＋mv2代入數(shù)據(jù)解得：v0＝3m/s(2)設(shè)撞前保齡球的速度為正方向，對(duì)球瓶，Δp＝mv2－0＝6.0kg·m/s由動(dòng)量定理有：F·Δt＝Δp代入數(shù)據(jù)解得F＝120N14．(11分)(2024·天津一中高二下學(xué)期模塊檢測)光滑的水平面上，用輕質(zhì)彈簧相連的質(zhì)量均為2kg的A、B兩物塊以6m/s的共同速度向右運(yùn)動(dòng)，彈簧處于原長，質(zhì)量為1kg的物體C靜止在前方，如圖所示，B與C發(fā)生彈性碰撞，求：(1)碰后物塊C的速度大??；(2)在以后的運(yùn)動(dòng)中，彈簧的最大彈性勢能為多少？答案：(1)8m/s(2)8J解析：(1)B、C碰撞瞬間，動(dòng)量守恒：mBv0＝mBvB＋mCvC，發(fā)生的是彈性碰撞：eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)＋eq\f(1,2)mCveq\o\al(2,C)，聯(lián)立解得：vC＝8m/s，vB＝2m/s，(2)在以后的運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)A、B的速度相等時(shí)，彈簧壓縮最短，彈性勢能最大，對(duì)A、B系統(tǒng)水平方向不受外力動(dòng)量守恒：mAv0＋mBvB＝(mA＋mB)v′，依據(jù)機(jī)械能守恒得：eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)＋eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v′2＋Ep，聯(lián)立解得：Ep＝8J。15．(12分)(2024·廣東省華南師大附中高三統(tǒng)考)如圖所示，質(zhì)量為M＝3kg的小車A以v0＝4m/s的速度沿光滑水平面勻速運(yùn)動(dòng)，小車左端固定的支架通過不行伸長的輕繩懸掛質(zhì)量為m＝1kg的小球B(可看作質(zhì)點(diǎn))，小球距離車面H＝0.8m。某一時(shí)刻，小車與靜止在水平面上的質(zhì)量為m0＝1kg的物塊C發(fā)生碰撞并粘連在一起(碰撞時(shí)間可忽視)，此時(shí)輕繩突然斷裂。此后，小球剛好落入小車右端固定的沙桶中(小桶的尺寸可忽視)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度取g＝10m/s2。求：(1)繩未斷前小球距沙桶的水平距離Δx；(2)小車的最終速度v的大??；(3)整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE。答案：(1)0.4m(2)3.2m/s(3)14.4J解析：(1)A與C的碰撞動(dòng)量守恒：mAv0＝(mA＋mC)v1，得：v1＝3m/s設(shè)小球下落時(shí)間為t，則：H＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝0.4sΔx＝(v0－v1)t＝0.4m(2)設(shè)系統(tǒng)最終速度為v2，由水平方向動(dòng)量守恒：(mA＋mB)v0＝(mA＋mB＋mC)v2得：v2＝3