2019-2020学年高中物理第十六章动量守恒定律测试卷含解析新人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第十六章动量守恒定律测试卷含解析新人教版选修3-5

第十六章　动量守恒定律测试卷 ‎(时间：90分钟　满分：100分)‎ 第Ⅰ卷(选择题　共42分)‎ 一、选择题 (第1～10题为单项选择题，第11～14题为多项选择题．每小题3分，选对但不全得2分．共42分)‎ ‎1．[2019·贵州凯里联考]材料相同、质量不同的两滑块，以相同的初动能在水平面上运动直到停止．若两滑块运动过程中只受到水平面的摩擦力，则质量大的滑块(　　)‎ A．克服摩擦力做的功多　　　B．运动的位移大 C．运动的时间长 D．摩擦力的冲量大 解析：由动能定理可知，滑块克服摩擦力做的功W＝μmgx＝Ek，两滑块克服摩擦力做功相等，质量大的滑块运动的位移小，A、B错误；Ek＝mv2，质量大的滑块初速度小，又由v＝at可知，质量大的滑块运动的时间短，C错误；由动量定理知摩擦力冲量大小I＝mv0＝，质量大的滑块冲量大，D正确．‎ 答案：D ‎2．[2019·海口市调研]一质量为‎0.6 kg的篮球，以‎8 m/s的速度水平撞击篮板，被篮板反弹后以‎6 m/s的速度水平反向弹回，在空中飞行0.5 s后以‎7 m/s的速度被运动员接住，忽略空气阻力，取g＝‎10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)‎ A．与篮板碰撞前后篮球的动量变化大小为‎1.2 kg·m/s B．被篮板弹回到被运动员接住的过程中篮球的动量变化大小为‎0.6 kg·m/s C．篮板对篮球的作用力大小约为15.6 N D．被篮板弹回到被运动员接住的过程中篮球的重力产生的冲量大小为3 N·s 解析：以篮球与篮板碰前速度的方向为正方向，篮球与篮板碰撞前后动量的变化量Δp1＝mv2－mv1＝[0.6×(－6)－0.6×8] kg·m/s＝－‎8.4 kg·m/s，A错误；由动量定理得，从被篮板弹回到被运动员接住的过程中篮球的动量变化量Δp2＝mgt2＝‎0.6 kg×‎10 m/s2×0.5 s＝‎3 kg·m/s，B错误；由动量定理得Ft1＝Δp1，由于篮板对篮球的作用时间未知，故无法求出篮板对篮球的作用力，C错误；由动量定理得，被篮板弹回到被运动员接住的过程中篮球的重力产生的冲量I＝Δp2＝3 N·s，D正确．‎ 答案：D ‎3.‎ ‎[2019·广东七校联考]我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3 ‎000 m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．如图所示，在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则(　　)‎ A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量 B．甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反 C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功 - 8 -‎ 解析：在乙推甲的过程中，二者之间的力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，作用时间相等．由于冲量是矢量，则甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，但方向相反，选项A错误；由动量定理可知，甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反，选项B正确；两者的相互作用力等大反向，但在作用力作用下两者的位移不一定相等，所以做功不一定相等，选项D错误；由于甲、乙的动能变化量等于甲、乙各自所受合外力做的功，两者的合外力做的功不一定相等，故选项C错误．‎ 答案：B ‎4．为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了‎45 mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为‎12 m/s，据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×‎103 kg/m3)(　　)‎ A．0.15 Pa B．0.54 Pa C．1.5 Pa D．5.4 Pa 解析：设1小时落入杯中水的质量为m，m＝ρSh，设雨滴与接触面的作用力为F，以向下为正方向，由动量定理得Ft＝mv＝ρShv，＝＝0.15 Pa，A正确．‎ 答案：A ‎5.‎ ‎[2019·昆明摸底]如图所示，木块A、B置于光滑水平桌面上，木块A沿水平方向向左运动与B相碰，碰后粘连在一起，将弹簧压缩到最短．则木块A、B和弹簧组成的系统，从A、B相碰到弹簧压缩至最短的整个过程中(　　)‎ A．动量不守恒、机械能守恒 B．动量不守恒、机械能不守恒 C．动量守恒、机械能守恒 D．动量守恒、机械能不守恒 解析：两物体碰撞后粘合，此过程动量守恒，机械能不守恒，压缩弹簧过程，系统动量不守恒，机械能守恒，全过程系统动量不守恒，机械能不守恒，选项B正确，ACD错误．‎ 答案：B ‎6.‎ ‎[2019·五省名校联考]小车静止在光滑的水平导轨上，一个小球用细绳悬挂在车上，由图示位置无初速释放，在小球下摆到最低点的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．绳对小球的拉力不做功 B．小球和小车组成的系统动量守恒 C．小球减少的重力势能等于小车增加的动能 D．小车对水平导轨的压力一直变大 解析：小车和小球为系统水平方向上动能守恒，B错误；系统机械能守恒，小球的机械能减小，拉力对球做负功，小球重力势能减小一部分增加车的动能，一部分增加球的动能，A、C错误；小球下摆过程中绳的拉力增大，竖直分量增大，则小车对导轨的压力变大，D正确．‎ 答案：D ‎7.‎ ‎[2019·维吾尔自治区测试]如图所示，小球A静止在光滑水平面上，A的左端固定有轻质弹簧，小球B以某一初速度向A运动，并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，当弹簧压缩到最短时，其弹性势能为E.已知A、B的质量分别为m、‎2m，小球B的初速度v0的大小(　　)‎ - 8 -‎ A. B. C. D. 解析：由动量守恒和能量守恒得2mv0＝3mv ×2mv＝×3mv2＋E，解得v0＝ 答案：C ‎8.‎ ‎[2019·安徽“江南十校”联考]如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切，小滑块B静止在圆弧轨道的最低点．现将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速释放．已知圆弧轨道半径R＝‎1.8 m，小滑块的质量关系是mB＝2mA，重力加速度g＝‎10 m/s2.则碰后小滑块B的速度大小不可能是(　　)‎ A．‎5 m/s B．‎4 m/s C．‎3 m/s D．‎2 m/s 解析：滑块A从圆弧最高点滑到最低点的过程中，根据机械能守恒定律，有mAgR＝mAv，得vA＝＝‎6 m/s，当滑块A与B发生弹性碰撞时，根据动量守恒定律得mAvA＝mAv′A＋mBv′B，根据机械能守恒定律得mAv＝mAv′＋mBv′，得v′B＝‎4 m/s.当滑块A与B发生完全非弹性碰撞，有mAvA＝(mA＋mB)v″B，得v″B＝‎2 m/s，得‎2 m/s≤vB≤‎4 m/s，故选A.‎ 答案：A ‎9．[2019·石家庄质检]质量分别为m1与m2的甲、乙两球在水平光滑轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p1＝‎5 kg·m/s，p2＝‎7 kg·m/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为‎8 kg·m/s，则甲、乙两球质量m1与m2间的关系可能是(　　)‎ A．m1＝m2 B．‎2m1＝m2‎ C．‎3m1＝‎2m2‎ D．‎4m1＝m2‎ 解析：由>可知‎7m1<‎5m2‎，A错误；由p1＋p2＝p1′＋p2′，p2′＝‎8 kg·m/s可得p1′＝‎4 kg·m/s，由≤可知‎4m2‎≤‎8m1，D错误；由＋≥＋可知‎9m2‎≥‎15m1，故B正确，C错误．‎ 答案：B ‎10.‎ A、B两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上，已知A、B两球质量分别为‎2m和m.当用挡板挡住A球而只释放B球时，B球被弹出落于距离桌边为x的水平地面上，如图所示．若用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点到桌边距离为(　　)‎ A. B.x C．x D.x - 8 -‎ 解析：当用挡板挡住A球而只释放B球时，根据能量守恒定律有Ep＝mv，根据平抛运动规律有h＝gt2，x＝v0t，如果用同样的程度压缩弹簧，取走挡板，A、B同时释放，设A、B的速度分别为vA和vB，则根据动量守恒定律和能量守恒定律有：2mvA－mvB＝0，Ep＝×2mv＋mv，解得vB＝v0，B球的落地点到桌边距离为x′＝vBt＝x，D正确．‎ 答案：D ‎11．[2019·邢台测试]地动仪是世界上最早的感知地震装置，由我国杰出的科学家张衡在洛阳制成，早于欧洲1700多年，图示为一现代仿制的地动仪，龙口中的铜珠到蟾蜍口的距离为‎20 cm，当感知到地震时，质量为‎50 g的铜珠(初速度为零)离开龙口，落入蟾蜍口中，取重力加速度为‎10 m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)‎ A．铜珠在空中运动的时间为0.2 s B．铜珠在空中运动的时间为0.4 s C．铜珠刚落入蟾蜍口时的动量大小为‎0.1 kg·m/s D．铜珠刚落入蟾蜍口时的动量大小为‎0.2 kg·m/s 解析：铜珠自由下落由h＝gt2，t＝＝0.2 s，A正确；0.2 s时速度v＝gt＝‎2 m/s，动量大小为mv＝‎0.1 kg·m/s，C正确．‎ 答案：AC ‎12．[2019·五省名校联考]如图所示，从水平地面上的A点先后抛出两个相同小球，分别落在地面上的B点和C点，两球运动的最大高度相同，不计空气阻力，则(　　)‎ A．两球抛出时的速度大小相等 B．两球在最高点时机械能相等 C．两球着地前瞬间重力的瞬时功率相等 D．两球在空中运动的过程中动量的增量相等 解析：两小球的运动分解为竖直上抛和水平的匀速直线，最大高度相同，vy相同，两球空中运动时间相同，落在B点的球水平分速度小，由v＝可知抛出速度大小不等，A错误；由机械能守恒可知，初态动能大的机械能大，B错误；由P＝mgvy可知着地瞬间重力瞬时功率相等，C正确；由动量定理可知Δp＝mgt，Δp相等，D正确．‎ 答案：CD ‎13.‎ ‎[2019·山东潍坊模拟]如图所示，带有挡板的小车质量为m，上表面光滑，静止于光滑水平面上．轻质弹簧左端固定在小车上，右端处于自由伸长状态．质量也为m的小球，以速度v从右侧滑上小车，在小车刚接触弹簧至与弹簧分离过程中，以下判断正确的是(　　)‎ - 8 -‎ A．弹簧的最大弹性势能为mv2‎ B．弹簧对小车做的功为mv2‎ C．弹簧对小球冲量的大小为mv D．弹簧对小球冲量的大小为mv 解析：弹簧有最大弹性势能时，小球和小车有共同的速度，由动量守恒可知，mv＝2mv共，由能量关系可得Ep＝mv2－·2mv＝mv2，A正确；从小球接触弹簧到与弹簧分离，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可知，mv＝mv1＋mv2，mv2＝mv＋mv，得v1＝0，v2＝v，由动能定理知弹簧对小车做的功等于小车得到的动能，W＝ΔEk＝mv2，B错误；根据动量定理知，弹簧对小车的冲量等于小车动量的变化量，I＝mv－0＝mv，C正确，D错误．‎ 答案：AC ‎14.‎ 带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上小车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则(　　)‎ A．小球以后将向左做平抛运动 B．小球将做自由落体运动 C．此过程小球对小车做的功为Mv D．小球在弧形槽上升的最大高度为 解析：由于接触面光滑，小车与小球质量相等，小球返回小车左端对，二者交换速度，小球速度为零，小车以v0向前运动，A错误，B正确；由动能定理可知W＝ΔEk＝Mv，C正确；小球上升到最大高度时有Mv0＝2Mv1，Mv＝·2Mv＋Mgh，解得h＝，D错误．‎ 答案：BC 第Ⅱ卷(非选择题　共58分)‎ 二、填空题 (本题共2小题，共12分)‎ ‎15．(4分)在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为mA和mB.‎ ‎(1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上________．‎ A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．圆规 ‎(2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的是________．‎ - 8 -‎ A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 解析：(1)该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺，找出小球平均落点需要用到圆规；测速度时由v＝可知时间均相等不需用到秒表，BCD正确．‎ ‎(2)两球碰撞后，均做平抛运动，由于小球抛出的高度相等，它们在空中的时间t相等，做平抛运动的初速度vA＝，v′A＝，v′B＝，由动量守恒定律知：mAvA＝mAv′A＋mBv′B，得mA＝mA＋mB，＝＝，A正确．‎ 答案：(1)BCD　(2)A ‎16．[2019·保定摸底](8分)某同学用如图所示装置验证动量守恒定律．在上方沿斜面向下推一下滑块A，滑块A匀速通过光电门甲，与静止在两光电门间的滑块B相碰，碰后滑块AB先后通过光电门乙，采集相关数据进行验证．(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)‎ ‎(1)下列所列物理量哪些是必须测量的________．‎ A．滑块A的质量mA，滑块B的质量mB B．遮光片的宽度d(滑块A与滑块B上的遮光片宽度相等)‎ C．本地的重力加速度g D．滑块A、B与长木板间的动摩擦因数μ E．滑块A、B上遮光片通过光电门的时间 ‎(2)滑块A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μA、μB，质量分别为mA、mB，要完成本实验，它们需要满足的条件是________．‎ A．μA>μB　mA>mB B．μA>μB　mAmB D．μA<μB　mAmB，C正确．‎ ‎(3)同一滑块下滑时通过两光电门的时间相等即可．‎ ‎(4)由动量守恒mAvA＝mAv′A＋mBvB可知vA、v′A、vB由通过光电门的时间与遮光片宽度表达即mA＝mA＋mB得＝＋.‎ 答案：(1)AE　(2)C　(3)滑块下滑通过两光电门所用时间相等(意思相近也给分)　(4)＝＋ - 8 -‎ 三、计算题 (本题共4小题，共46分)‎ ‎17．(8分)如图所示，一质量为的人站在质量为m的小船甲上，以速率v0在水面上向右运动．另一完全相同的小船乙以速率v0从右方向左方驶来，两船在一条直线上运动．为避免两船相撞，人从甲船以一定的速率水平向右跃到乙船上，问：为避免两船相撞，人水平跳出时相对于地面的速率至少多大？‎ 解析：设向右为正方向，两船恰好不相撞，最后具有共同速度v1，由动量守恒定律得 ‎(＋m)·v0－mv0＝(‎2m＋)v1‎ 解得：v1＝v0‎ 设人跃出甲船的速率为v2，人从甲船跃出的过程满足动量守恒定律：(＋m)v0＝m·v1＋v2‎ 答案：v0‎ ‎18．[2019·洛阳联考](8分)在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向右运动，在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态．如图所示，小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动．小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1m2的值．‎ 解析：设碰撞后小球A和B的速度分别为v1和v2，从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球A和B的速度大小保持不变，设这段时间为t，根据它们通过的路程，则：‎ v1t＝OP v2t＝OP＋2PQ 解得：＝4‎ 由于A、B的碰撞为弹性碰撞，有 m1v0＝m1v1＋m2v2‎ m1v＝m1v＋m2v 可解出：＝2‎ 答案：2‎ ‎19.‎ ‎[2019·河北唐山测试](14分)光滑水平地面上，木板A左端与竖直墙壁接触处于静止状态，可视为质点的小木块B停在木板的右端，如图所示．对木块施加水平向左的瞬时冲量使其获得初速度v0＝‎7 m/s，经时间t＝0.5 s木块运动到竖直墙壁处，速度大小减为v1＝‎5 m/s.木块与墙壁发生弹性碰撞后，恰能停在木板右端，重力加速度g＝‎10 m/s2，求：‎ - 8 -‎ ‎(1)木板的长度L和木板与木板间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)木板和木块的质量的比值．‎ 解析：(1)木块向左运动，L＝(v0＋v1)t v1＝v0－at，μmg＝ma 木板长为L＝‎3 m，动摩擦因数为μ＝0.4‎ ‎(2)木块在木板上向右滑动的过程中，有 mv1＝(M＋m)v，mv＝μmgL＋(M＋m)v2‎ 可得＝24‎ 即木板与木块的质量比为24：1.‎ 答案：(1)‎3 m　0.4　(2)24：1‎ ‎20.‎ ‎[2019·邢台测试](16分)如图所示，竖直固定在水平地面上的透气圆筒中有一劲度系数k＝50 N/m的轻质弹簧，弹簧下端固定，上端连接一质量m＝‎1 kg的薄板，圆筒内壁涂有一层ER流体，它对薄板的阻力可调．起初薄板静止，ER流体对其阻力为0，弹簧的长度l＝‎1 m．现有一质量M＝‎2 kg的物体从距地面h＝‎2 m处自由落下，与薄板碰撞后粘在一 起向下做匀减速运动，当薄板下移距离s＝‎0.5 m时速度减为0.忽略空气阻力，重力加速度g＝‎10 m/s2.求：‎ ‎(1)在物体与薄板碰撞过程中，物体与薄板组成的系统损失的机械能；‎ ‎(2)薄板下移距离s0＝‎0.1 m时，ER流体对其阻力的大小．‎ 解析：(1)物体下落后与薄板作用之前做自由落体运动，与薄板碰撞时动量守恒，则有：‎ v＝‎2g(h－l)‎ Mv0＝(M＋m)v1‎ Mv－(M＋m)v＝ΔE 解得：v1＝ m/s，ΔE＝ J＝6.7 J.‎ ‎(2)物体与薄板一起做匀减速运动时，有：v＝2as 碰撞前：弹簧的弹力F＝mg 薄板下移距离s0＝‎0.1 m时，f＋ks0＋F－(M＋m)g＝(M＋m)a 解得：f＝ N＝14.7 N.‎ 答案：(1)6.7 J　(2)14.7 N - 8 -‎