2021高中物理-第一章-碰撞與動量守恒-章末檢測卷(教科版選修3-5)

章末檢測卷(一)(時間：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)1.小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如圖1所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個閥門，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未畫出)，要使小車向前運動，可接受的方法是()圖1A．打開閥門S1 B．打開閥門S2C．打開閥門S3 D．打開閥門S4答案B2．下列說法中正確的是()A．作用在物體上的合外力越大，物體動量的變化就越快B．作用在物體上的合外力的沖量越大，物體動量的變化就越快C．作用在物體上的沖量恒定時，物體的動量保持不變D．延長物體間的相互作用時間，可以減小物體間的相互作用力答案AD解析由動量定理知，物體合外力沖量越大，動量的變化量越大，沖量恒定時，動量的變化量恒定，故B、C錯．動量的變化率反映合外力的大小，合外力越大，動量的變化率越大，即動量的變化越快，因此A正確．動量的變化確定，延長作用時間，可減小物體間的相互作用力，故D對．3.如圖2所示，裝有炮彈的火炮總質(zhì)量為m1，炮彈的質(zhì)量為m2，炮彈射出炮口時對地的速率為v0，若炮管與水平地面的夾角為θ，則火炮后退的速度大小為(設(shè)水平面光滑)()圖2A.eq\f(m2,m1)v0 B.eq\f(m2v0,m1－m2)C.eq\f(m2v0cosθ,m1－m2) D.eq\f(m2v0cosθ,m1)答案C解析炮彈和火炮組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，0＝m2v0cosθ－(m1－m2)v得v＝eq\f(m2v0cosθ,m1－m2)，故選項C正確．4．兩輛汽車的質(zhì)量分別為m1和m2，已知m1>m2，沿水平方向同方向行駛且具有相等的動能，則此時兩輛汽車動量p1和p2的大小關(guān)系是()A．p1等于p2 B．p1小于p2C．p1大于p2 D．無法比較答案C解析由Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)得p＝eq\r(2mEk)，由于m1>m2，且動能相等，所以p1>p2，選C.5．光滑水平面上放有兩個小車，車上各固定一個磁鐵，由于磁力的作用，兩車由靜止相向運動，在運動過程中()A．兩車的動量相同B．兩車的總動量始終為零C．兩車的總動量增大D．在相等的時間內(nèi)，兩車動量轉(zhuǎn)變的大小相等答案BD解析動量是矢量，動量相同時既含大小相等又含方向相同．因兩車動量守恒，所以兩車動量轉(zhuǎn)變量大小相等、方向相反，總的轉(zhuǎn)變量為零．6.如圖3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.乙車上站立著一個質(zhì)量為m的人，他通過一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最終相接觸，以下說法正確的是()圖3A．甲、乙兩車運動中速度之比為eq\f(M＋m,M)B．甲、乙兩車運動中速度之比為eq\f(M,M＋m)C．甲車移動的距離為eq\f(M＋m,2M＋m)LD．乙車移動的距離為eq\f(M,2M＋m)L答案ACD解析本題類似人船模型．甲、乙、人看成一系統(tǒng)，則水平方向動量守恒，甲、乙兩車運動中速度之比等于質(zhì)量的反比eq\f(M＋m,M)，A正確，B錯誤；依據(jù)平均動量的觀點，有Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正確．7．放在光滑水平面上的物體A和B之間用一輕質(zhì)彈簧相連，一顆水平飛來的子彈沿著AB連線擊中A，并留在其中，若A和B及子彈的質(zhì)量分別為mA和mB及m，子彈擊中A之前的速度為v0，則()A．A物體的最大速度為eq\f(mv0,mA＋m)B．B物體的最大速度為eq\f(mv0,mB＋m)C．兩物體速度相同時其速度為eq\f(mv0,mA＋mB＋m)D．條件不足，無法計算答案AC8.在光滑的水平桌面上靜置著長為L的方木塊M，今有A、B兩顆子彈沿同一水平線分別以速度vA、vB從M的兩側(cè)同時射入方木塊．A、B在方木塊中嵌入的深度分別為dA、dB，且dA>dB，dA＋dB<L，而方木塊卻始終保持靜止，如圖4所示，則可推斷A、B子彈在射入前()圖4A．速度vA>vBB．A的動能大于B的動能C．A的動量大小大于B的動量大小D．A的動量大小等于B的動量大小答案ABD解析由動量守恒可知D項正確，由于方木塊始終靜止，所以A、B兩子彈對方木塊的作用力等大，即方木塊對A、B兩子彈的作用力等大，由動能定理可知B項正確．依據(jù)Ek＝eq\f(p2,2m)可知A項正確．9．如圖5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—時間)圖像．已知m1＝0.1kg.由此可以推斷()圖5A．碰前m2靜止，m1向右運動B．碰后m2和m1都向右運動C．m2＝0.3kgD．碰撞過程中系統(tǒng)損失了0.4J的機(jī)械能答案AC解析分析圖像可知，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向右，碰撞以后：v1′＝eq\f(0－8,6－2)＝－2m/s，v2＝eq\f(16－8,6－2)m/s＝2m/s，動量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2得：m2＝0.3kg，碰撞損失的機(jī)械能：ΔEk＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)－(eq\f(1,2)m1v1′2＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2))＝0，故正確答案應(yīng)選A、C.10.圖6為兩物體A、B在沒有其他外力作用時相互作用前后的v－t圖像，則由圖像可知()圖6A．A、B的質(zhì)量之比為5∶3B．A、B作用前后總動量守恒C．A、B作用前后總動量不守恒D．A、B間相互作用力相同答案AB解析A、B兩物體發(fā)生碰撞，沒有其他外力，A、B形成的系統(tǒng)總動量守恒，故選項B正確，選項C錯誤．由動量守恒定律得mAΔvA＝－mBΔvB，eq\f(mA,mB)＝－eq\f(ΔvB,ΔvA)＝－eq\f(6－1,2－5)＝5∶3，故選項A正確．A、B之間相互作用力大小相等、方向相反，因而A、B間相互作用力不同．故選項D錯誤．二、試驗題(本題共10分)11．某同學(xué)用圖7甲所示裝置結(jié)合頻閃照片來探究碰撞中的不變量．經(jīng)過多次試驗，該同學(xué)猜想碰撞前后物體的質(zhì)量和速度的乘積之和是不變的．甲乙丙圖7步驟1：用天平測出A、B兩個小球的質(zhì)量mA和mB，并且保證mA>mB；步驟2：安裝好試驗裝置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；步驟3：先不在斜槽的末端放小球B，讓小球A從斜槽上某位置P由靜止開頭釋放，小球A離開斜槽后，用頻閃照相記錄下小球A兩個時刻的位置(如圖乙所示)；步驟4：將小球B放在斜槽的末端，讓小球A從位置P處由靜止開頭釋放，使它們碰撞，用頻閃照相記錄下兩個小球在兩個時刻的位置(如圖丙所示)；步驟5：直接測量需要的物理量，依據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)，驗證自己的猜想．請回答：(1)在步驟5中，該同學(xué)需要在照片中直接測量的物理量有________；(選填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”)(2)用試驗中測量的物理量來表示該同學(xué)的猜想結(jié)果：______________________________.答案(1)x0、xA、xB(2)mAx0＝mAxA＋mBxB解析頻閃照相相鄰曝光時間相等，測出x0、xA、xB，就可以知道它們碰撞前后水平方向的速度．該同學(xué)的猜想可表示為eq\f(mAx0,t)＝eq\f(mAxA,t)＋eq\f(mBxB,t)，化簡得mAx0＝mAxA＋mBxB.三、計算題(本題共4小題，共50分)12．(8分)如圖8所示，質(zhì)量為m的木塊和質(zhì)量為M的鐵塊用細(xì)線系在一起，浸沒在水中，以速度v0勻速下降，剪斷細(xì)線后經(jīng)過一段時間，木塊的速度大小為v0，方向豎直向上，此時木塊還未浮出水面，鐵塊還未沉到水底，求此時鐵塊下沉的速度為多大．圖8答案eq\f(M＋2mv0,M)解析剪斷細(xì)線后，木塊還未浮出水面、鐵塊還未沉到水底前，系統(tǒng)受到的重力和浮力均不變，合外力仍為零，故系統(tǒng)的動量守恒．取豎直向下為正方向，列出系統(tǒng)動量守恒的方程為(M＋m)v0＝MvM＋(－mv0)．解得此時鐵塊下沉的速度為vM＝eq\f(M＋mv0＋mv0,M)＝eq\f(M＋2mv0,M).13．(12分)如圖9所示，在距車的一端高h(yuǎn)的支架上固定著一個半徑為R的eq\f(1,4)圓弧光滑導(dǎo)軌，一質(zhì)量為m＝0.2kg的物體從圓弧的頂端無摩擦地滑下，離開圓弧后剛好從車的另一端擦過落到水平地面，車的質(zhì)量M＝2kg，車身長L＝0.22m，車與水平地面間摩擦不計，圖中h＝0.20m，重力加速度g＝10m/s2，求R.圖9答案0.055m解析物體從圓弧的頂端無摩擦地滑到圓弧底端的過程中，水平方向沒有外力．設(shè)物體滑到圓弧的底端時車的速度為v1，物體的速度為v2，對物體與車，由動量守恒及機(jī)械能守恒得0＝Mv1－mv2mgR＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)物體滑到圓弧底端后車向右做勻速直線運動，物體向左做平拋運動，所以有h＝eq\f(1,2)gt2L＝(v1＋v2)t由以上各式代入數(shù)據(jù)解得R＝0.055m.14．(15分)(2022·天津·10)如圖10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微小，可以忽視不計．可視為質(zhì)點的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB＝2kg.現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力F＝10N，A運動一段時間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下連續(xù)運動，碰撞后經(jīng)時間t＝0.6s，二者的速度達(dá)到vt＝2m/s.求：(1)A開頭運動時加速度a的大小；(2)A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大?。?3)A的上表面長度l.圖10答案(1)2.5m/s2(2)1m/s(3)0.45m解析(1)以A為爭辯對象，由牛頓其次定律有F＝mAa①代入數(shù)據(jù)解得a＝2.5m/s2②(2)對A、B碰撞后共同運動t＝0.6s的過程，由動量定理得Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v③代入數(shù)據(jù)解得v＝1m/s④(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，由動量守恒定律有mAvA＝(mA＋mB)v⑤A從開頭運動到與B發(fā)生碰撞前，由動能定理有Fl＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)⑥由④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得l＝0.45m⑦15．(15分)(2022·新課標(biāo)Ⅰ·35(2))如圖11，質(zhì)量分別為mA、mB的兩個彈性小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h＝0.8m，A球在B球的正上方．先將B球釋放，經(jīng)過一段時間后再將A球釋放．當(dāng)A球下落t＝0.3s時，剛好與B球在地面上方的P點處相碰．碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零．已知mB＝3mA，重力加速度大小g＝10m/s2，忽視空氣阻力及碰撞中的動能損失．求：圖11(ⅰ)B球第一次到達(dá)地面時的速度；(ⅱ)P點距離地面的高度．答案(ⅰ)4m/s(ⅱ)0.75m解析(ⅰ)設(shè)B球第一次到達(dá)地面時的速度大小為vB，由運動學(xué)公式有vB＝eq\r(2gh)①將h＝0.8m代入上式，得vB＝4m/s②(ⅱ)設(shè)兩球相碰前后，A球的速度大小分別為v1和v1′(v1′＝0)，B球的速度分別為v2和v2′.由運動學(xué)規(guī)律可知v1＝gt③由于碰撞時