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2019-2020年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒單元測試 滬科版選修3-5 一、選擇題(共10個小題，每小題4分，共40分) 1如圖所示，一個質(zhì)量為0.18 kg的壘球，以25 m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5 m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時間為0.01 s。下列說法正確的是(　　) ①球棒對壘球的平均作用力大小為1 260 N?、谇虬魧厩虻钠骄饔昧Υ笮?60 N?、矍虬魧厩蜃龅墓?26 J?、芮虬魧厩蜃龅墓?6 J A．①③　　　 　B．①④　　　 　C．②③　　　 　D．②④ 2在光滑水平面上，兩球沿球心連線以相等速率相向而行，下列現(xiàn)象可能的是(　　) A．若兩球質(zhì)量相等，碰后以某一相等速率互相分開 B．若兩球質(zhì)量相等，碰后以某一相等速率同向而行 C．若兩球質(zhì)量不同，碰后以某一相等速率互相分開 D．若兩球質(zhì)量不同，碰后以某一相等速率同向而行 3如圖所示，物體A靜止在光滑的水平面上，A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧，與A質(zhì)量相同的物體B以速度v向A運動并與彈簧發(fā)生碰撞，A、B始終沿同一直線運動，則A、B組成的系統(tǒng)動能損失最大的時刻是(　　) A．A開始運動時 B．A的速度等于v時 C．B的速度等于零時 D．A和B的速度相等時 4A、B兩球在光滑水平面上做相向運動，已知mA＞mB，當(dāng)兩球相碰后，其中一球停止，則可以斷定(　　) A．碰前A的動量與B的動量大小相等 B．碰前A的動量大于B的動量 C．若碰后A的速度為零，則碰前A的動量大于B的動量 D．若碰后B的速度為零，則碰前A的動量大于B的動量 5如圖所示，小車由光滑的弧形段AB和粗糙的水平段BC組成，靜止在光滑水平面上，當(dāng)小車固定時，從A點由靜止滑下的物體到C點恰好停止。如果小車不固定，物體仍從A點靜止滑下，則(　　) A．還是滑到C點停住 B．滑到BC間某處停住 C．會沖出C點落到車外 D．上述三種情況都有可能 6光滑水平面上有甲、乙兩根條形磁鐵，N極相對，軸線在同一直線上，輕推一下使它們相向運動，某時刻v甲＝2 m/s，v乙＝3 m/s。磁鐵質(zhì)量m甲＝1 kg，m乙＝0.5 kg。下列敘述中正確的有(　　) A．乙反向時，甲的速度為0.5 m/s，方向不變 B．乙反向時，甲的速度為零 C．甲、乙相距最近時速度均為零 D．甲、乙相距最近時速度均為 m/s 7如圖所示，質(zhì)量為M的物體P靜止在光滑的水平桌面上，有另一質(zhì)量為m(M＞m)的物體Q以速度v0正對P滑行，則它們相碰后(設(shè)桌面足夠大)(　　) A．Q物體一定被彈回，因為M＞m B．Q物體可能繼續(xù)向前 C．Q物體速度不可能為零 D．若相碰后兩物體分離，則過一段時間可能再碰 8如圖所示水平面光滑，物體由靜止開始從斜面的頂端滑到底端，在這過程中(　　) A．M、m組成的系統(tǒng)滿足動量守恒 B．m對M的沖量等于M的動量變化 C．m、M各自的水平方向動量的增量的大小相等 D．M對m的支持力的沖量為零 9如圖所示，為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機(jī)，P1、P3的連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行。每臺發(fā)動機(jī)開動時，都能向探測器提供推力，但不會使探測器轉(zhuǎn)動。開始時，探測器以恒定的速率v0向正x方向平動。要使探測器改為向正x偏負(fù)y60的方向以原來的速率v0平動，則可 …(　　) A．先開動P1適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間 B．先開動P3適當(dāng)時間，再開動P2適當(dāng)時間 C．開動P4適當(dāng)時間 D．先開動P3適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間 10如圖所示，A、B兩質(zhì)量相等的長方體木塊放在光滑的水平面上，一顆子彈以水平速度v先后穿過A和B(此過程中A和B沒相碰)。子彈穿過B后的速度變?yōu)?v/5，子彈在A和B內(nèi)的運動時間t1∶t2＝1∶2，若子彈在兩木塊中所受阻力相等，則(　　) A．子彈穿過B后兩木塊的速度大小之比為1∶2 B．子彈穿過B后兩木塊的速度大小之比為1∶4 C．子彈在A和B內(nèi)克服阻力做功之比為3∶4 D．子彈在A和B內(nèi)克服阻力做功之比為1∶2 二、填空題(共4個小題，每小題5分，共20分。把答案填寫在題中的橫線上) 11光滑水平面上有AB兩球沿同一直線運動，碰撞后兩球粘在一起。已知碰撞前它們的動量分別為pA＝＋12 kgm/s，pB＝＋28 kgm/s，碰撞后A球的動量增加了12 kgm/s，則可知碰撞前A、B兩球的速度之比為__________。 12甲、乙兩個溜冰者，質(zhì)量分別為m甲＝59 kg、m乙＝50 kg，均以6.0 m/s速度在同一條直線上相向滑行，甲手持一個質(zhì)量為1.0 kg的球，他將球拋給乙，乙再把球拋還甲，這樣拋接若干次后，甲接到球后的速度恰好為零，這時乙的速度大小是______ m/s，方向與乙原來滑行方向______。 13一架質(zhì)量為500 kg的直升飛機(jī)，其螺旋槳把空氣以50 m/s的速度下推，恰使直升飛機(jī)停在空中，則每秒鐘螺旋槳所推下的空氣質(zhì)量為__________。 14如圖所示，氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C、D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A、B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下： (a)用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB； (b)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平； (c)在滑塊A、滑塊B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上； (d)用刻度尺測出滑塊A的左端至板C的距離L1； (e)按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作。當(dāng)滑塊A、B分別碰撞擋板C、D時停止計時，計下滑塊A、B分別到達(dá)擋板C、D的運動時間t1和t2。 (1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是__________________________。 (2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是________，由此公式算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是__________________________。 (3)利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大??？如能，請寫出表達(dá)式______________________。 三、計算與論證(共3個小題，共40分。要有必須的解析過程，直接寫出結(jié)果的不得分) 15(12分)課外科技小組制作一只“水火箭”，用壓縮空氣壓出水流使火箭運動。假如噴出的水流流量保持為210－4 m3/s，噴出速度保持為對地10 m/s。啟動前火箭總質(zhì)量為1.4 kg，則啟動2 s末火箭的速度可以達(dá)到多少？(已知火箭沿水平軌道運動阻力不計，水的密度是103 kg/m3) 16(13分)蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目。一個質(zhì)量為60 kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0 m高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2 s。若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大小。(g取10 m/s2) 17(15分)(長郡中學(xué)xx屆高三第二次月考物理試題)如圖所示，一質(zhì)量為M的平板車B放在光滑水平面上，在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A，m＜M，A、B間動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)給A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A開始向左運動，B開始向右運動，最后A不會滑離B，求： (1)A、B最后的速度大小和方向。 (2)從地面上看，小木塊向左運動到離出發(fā)點最遠(yuǎn)處時，平板車向右運動的位移大小。 參考答案 1答案：A 2解析：若質(zhì)量相等，則碰撞前總動量為零，碰后總動量也為零，A對B錯；若質(zhì)量不同，則碰撞前的總動量不為零，碰后也不為零，C錯D對。 答案：AD 3解析：壓縮到最短時具有共同速度，彈性勢能最大，故動能損失最大。 答案：D 4解析：若碰撞后A球靜止，則B球一定反彈，故有A球的動量大于B球的動量；若碰撞后B球靜止，則A球一定反彈，有B球的動量大于A球的動量。選項C正確。 答案：C 5答案：D 6解析：乙反向時也就是速度為零時，由動量守恒定律：m甲v甲－m乙v乙＝m甲v，得甲的速度為0.5 m/s，方向不變，A正確；兩者距離最近時也就是有共同速度時，同理由動量守恒定律得它們的速度為 m/s，D正確。 答案：AD 7解析：若碰撞后粘在一起，則QP一起運動，不反彈，A錯B對；若碰撞后Q的速度為零，則P的動量等于Q碰前的動量，由于M＞m，所以＞，機(jī)械能有損失，這種情況有可能發(fā)生；若碰撞會分離后不可能再相遇，故CD錯誤。 答案：B 8解析：下滑過程中系統(tǒng)只有水平方向上不受外力的作用，故在水平方向上遵守動量守恒定律，C對。 答案：C 9解析：對A項，先開P1，反沖作用使正x方向上的速度減小，再開P4，反沖作用使負(fù)y方向速度增加，合運動能符合A項要求，A正確；同理分析B、C、D錯誤。 答案：A 10答案：AC 11解析：碰后A的動量為pA′＝24 kgm/s，由動量守恒定律得pB′＝16 kgm/s，碰后粘在一起，兩球有共同速度，得：＝＝，推得碰前，＝＝，兩式聯(lián)立可得＝。 答案： 12解析：由動量守恒定律，(m甲＋m)v甲－m乙v乙＝m乙v乙′代入數(shù)據(jù)得：v乙′＝1.2 m/s，方向與乙原來相反。 答案：1.2　相反 13解析：螺旋槳把空氣以速度v下推，相當(dāng)于氣體跟螺旋槳以速度v碰撞，碰后速度為零，選取一段氣柱作為研究對象，這段氣柱的長度是1 s內(nèi)氣體的運動距離，該氣柱質(zhì)量為m，應(yīng)用動量定理得：Ft＝mv，當(dāng)F＝Mg時，飛機(jī)平衡， 所以m＝＝ kg＝100 kg。 答案：100 kg 14答案：(1)B的右端至D板的距離l2。 (2)mA－mB＝0　測量時間、距離等存在誤差，由于阻力、氣墊導(dǎo)軌不水平等造成誤差。 (3)能　EP＝(mA＋mB)。 15解析：“水火箭”噴出水流做反沖運動。設(shè)火箭原來總質(zhì)量為M，噴出水流的流量為Q，水的密度為ρ，水流的噴出速度為v，火箭的反沖速度為v′， 由動量守恒定律得(M－ρQt)v′＝ρQtv 火箭啟動后2 s末的速度為 v′＝＝ m/s＝4 m/s。 答案：4 m/s 16解析：將運動員看做質(zhì)量為m的質(zhì)點，從h1高處下落，剛接觸網(wǎng)時速度的大小為v1＝(向下)，彈跳后到達(dá)的高度為h2，剛離網(wǎng)時速度的大小v2＝(向上)，以Δt表示接觸時間，接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力mg。由動量定理得： (F－mg)Δt＝p2－p1，規(guī)定向上為正， 由以上各式解得，F(xiàn)＝mg＋m。 代入數(shù)值得：F＝1 500 N。 答案：F＝1 500N 17答案：(1)A剛好沒有滑離B板，表示當(dāng)A滑到B板的最左端時，A、B具有相同的速度，設(shè)此速度為v，A和B的初速度的大小為v0，則據(jù)動量守恒定律 可得： Mv0－mv0＝(M＋m)v 解得：v＝v0，方向向右 (2)從地面上看，小木塊向左運動到離出發(fā)點最遠(yuǎn)處時，木塊速度為零，平板車速度為v′，由動量守恒定律得 Mv0－mv0＝mv′ 這一過程平板車向右運動s，μmgs＝Mv－mv′2 解得s＝v