人教版物理(选修3-5)第十六章-动量守恒定律-单元过关测试题

1第十六章动量守恒定律单元过关测试题(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．在下列几种现象中，动量不守恒的是()A．在光滑水平面上发生碰撞的两球B．车静止在光滑水平面上，车上的人从车头走到车尾，以人、车为系统C．水平放置的弹簧一端固定，另一端与置于光滑水平面上的物体相连，令弹簧伸长后释放使物体运动D．打乒乓球时，以球和球拍为系统2．关于冲量和动量，下列说法中正确的是()A．物体受到的冲量越大，其动量变化越大B．物体受到的合力越大，其动量的变化就越大C．物体受到的冲量方向与物体动量方向相同D．物体动量发生变化是因为受到了冲量作用3．以初速度v水平抛出一质量为m的石块，不计空气阻力，则对石块在空中运动过程中的下列各物理量的判断正确的是()A．在两个相等的时间间隔内，石块受到的冲量相同B．在两个相等的时间间隔内，石块动量的增量相同C．在两个下落高度相同的过程中，石块动量的增量相同D．在两个下落高度相同的过程中，石块动能的增量相同4．如图1所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为mA＝4kg，mB＝2kg，速度分别是vA＝3m/s(设为正方向)，vB＝－3m/s.则它们发生正碰后，速度的可能值分别为()图1A．vA′＝1m/s，vB′＝1m/sB．vA′＝4m/s，vB′＝－5m/sC．vA′＝2m/s，vB′＝－1m/sD．vA′＝－1m/s，vB′＝－5m/s5．木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图2所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是()图2A．a尚未离开墙壁前，a和b系统的动量守恒B．a尚末离开墙壁前，a与b系统的动量不守恒C．a离开墙壁后，a、b系统动量守恒D．a离开墙壁后，a、b系统动量不守恒6．如图3所示，光滑水平面上有一小车，小车上有一物体，用一细线将物体系于小车的A端(细线未画出)，物体与小车A端之间有一压缩的弹簧，某时刻线断了，物体沿车滑动到B端并粘在B端的油泥上．关于小车、物体和弹簧组成的系统，下述说法中正确的是()图3①若物体滑动中不受摩擦力，则全过程系统机械能守恒②若物体滑动中有摩擦力，则全过程系统动量守恒③两种情况下，小车的最终速度与断线前相同④两种情况下，系统损失的机械能相同A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④7．质量为m的小球A，沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰，碰撞后，A球的动能变为原来的1/9，那么小球B的速2度可能是()A.13v0B.23v0C.49v0D.59v08．如图4所示，两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上，有一人静止站在A车上，两车静止．若这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车，静止于A车上，则A车的速率()图4A．等于零B．小于B车的速率C．大于B车的速率D．等于B车的速率9．如图5所示，具有一定质量的小球A固定在细线的一端，另一端悬挂在小车支架的O点，用手将小球拉至细线水平，此时小车静止于光滑水平面上．放手让小球摆下与B处固定的油泥撞击后粘在一起，则小车此后将()图5A．向右运动B．向左运动C．静止不动D．左右不停地运动10．如图6所示，位于光滑水平桌面上的滑块P和Q都可视为质点，质量相等．Q与轻质弹簧相连．设Q静止，P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞．在整个碰撞过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于()图6A．P的初动能B．P的初动能的12C．P的初动能的13D．P的初动能的14二、非选择题(本题共7小题，共60分)11．(8分)汽车在平直公路上做匀加速直线运动，已知汽车的质量为m，其速度从v1增大到v2所经历的时间为t，路面阻力为Ff，以汽车的运动方向为正方向，那么这段时间内，汽车的动量改变量是________，路面阻力的冲量是________，汽车所受合力的冲量是________，牵引力的冲量是________．12．(8分)质量为1kg的物体m1，以某一初速度在水平面上滑行，与m2发生碰撞，碰撞前后两物体位移随时间变化的情况如图7所示，则m2＝________kg.图713．某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的守恒量的实验．气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．(1)下面是实验的主要步骤：3①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤使滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图所示；⑧滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g．试完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算结果保留三位有效数字．计算碰撞前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s；碰撞后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s.计算碰撞前:m1v21＋m2v22＝________kg·m2/s2；碰撞后m1v′21＋m2v′22＝________kg·m2/s2.计算碰撞前v1m1＋v2m2＝________m/(s·kg)；碰撞后v1′m1＋v2′m2＝________m/(s·kg)．(3)通过以上计算可知，碰撞中的守恒量应是________．(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是________．14．(10分)一炮弹质量为m，以一定的倾角斜向上发射，到达最高点时的速度为v，炮弹在最高点爆炸成两块，其中一块沿原轨道返回，质量为m2.求：(1)另一块爆炸后瞬时的速度大小；(2)爆炸后系统增加的机械能．15．(10分)用绳悬挂一个1kg的木块，由木块重心到悬点的距离为1m，质量为10g的子弹以500m/s的速度水平射入木块并以100m/s的速度水平穿出，求：(1)子弹射穿木块的瞬间，绳的张力多大；(2)木块能摆到多高．(g取10m/s2)416．(12分)如图8所示，一质量为M的物块静止在水平桌面边缘，桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后，以水平速度v0/2射出．重力加速度为g.求：(1)此过程中系统损失的机械能；(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离．图817．(12分)如图9所示，在光滑水平面上有两个木块A、B，木块B静止，且其上表面左端放置着一小物块C.已知mA＝mB＝0.2kg，mC＝0.1kg，现使木块A以初速度v＝2m/s沿水平方向向右滑动，木块A与B相碰后具有共同速度(但不粘连)，C与A、B间均有摩擦．求：(1)木块A与B相碰瞬间木块A的速度及小物块C的速度大小；(2)设木块A足够长，求小物块C的最终速度．图95第十六章动量守恒定律单元检测卷答案解析1．CD[由动量守恒条件知：A、B选项中只有内力起作用，动量守恒．弹簧伸长后释放，固定端受外力作用，故动量不守恒．打乒乓球时手对球拍有力的作用，动量不守恒．]2．AD[由动量定理可知冲量越大，动量变化越大，冲量的方向就是动量变化的方向，A正确，B、C错误；冲量是动量变化的原因，D正确．]3．ABD[不计空气阻力，石块只受重力的冲量，无论路程怎样，两个过程的时间相同，重力的冲量就相同，A正确．据动量定理，物体动量的增量等于它受到的冲量，由于在两个相等的时间间隔内，石块受到重力的冲量相同，所以动量的增量必然相同，B正确．由于石块下落时在竖直方向上做加速运动，两个下落高度相同的过程所用时间不同，故所受重力的冲量就不同，因而动量的增量不同，C错．据动能定理，外力对物体所做的功等于物体动能的增量，石块只受重力作用，在重力的方向上位移相同，重力做功就相同，因此动能增量就相同，D正确．]4．A[相碰后，两者仍按原来各自的方向继续运动是不可能的，C错．对于B，碰后速度都变大，必然动能增加，违反能量守恒定律，故错．对于D，碰后系统动量方向是反方向的，故错．A是碰后合为一体的情况．]5．BC[以a、b、弹簧为系统，撤去外力后，b向右运动，在a尚未离开墙壁前，系统受到墙壁的弹力FN，因此该过程a、b系统动量不守恒．当a离开墙壁后，系统水平方向不受外力，故系统动量守恒，选项B、C正确．]6．B[取小车、物体和弹簧为一个系统，则系统水平方向不受外力(若有摩擦，则物体与小车间的摩擦力为内力)，故全过程系统动量守恒，小车的最终速度与断线前相同．但由于物体粘在B端的油泥上，即物体与小车发生完全非弹性碰撞，有机械能损失，故全过程机械能不守恒，但系统损失的机械能相同．]7．AB[由动量守恒定律得，mv0＝m·v03＋2mv1或mv0＝m－v03＋2mv2，解得v1＝v03，v2＝2v03.当v1＝v03时，12mv2012m(v03)2＋12×2m(v03)2，所以A正确；当v2＝2v03时，12mv20＝12m－v032＋12×2m23v02，所以B正确．]8．B[两车和人组成的系统位于光滑的水平面上，因而该系统动量守恒，设人的质量为m1，车的质量为m2，A、B车的速率分别为v1、v2，以A车运动方向为正方向，则由动量守恒定律得(m1＋m2)v1－m2v2＝0，所以，有v1＝m2m1＋m2v2，m2m1＋m21，得v1v2，故选项B正确．]9．C[小车和小球水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，初动量为0，小球和油泥粘在一起后与车速度相同，末动量为0，所以车将静止，故选C.]10．B[两者速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大．设P的初速度为v，两者质量为m，弹簧最短时两者的共同速度为v′，弹簧具有的最大弹性势能为Ep.根据动量守恒，有mv＝2mv′，根据能量守恒有12mv2＝12×2mv′2＋Ep，以上两式联立求解得Ep＝14mv2.可见弹簧具有的最大弹性势能等于滑块P原来动能的一半，B正确．]11．mv2－mv1－Fftmv2－mv1mv2－mv1＋Fft解析Δp＝mv2－mv1因为Δp＝IF－If＝IF－Fft所以IF＝mv2－mv1＋Fft12．3解析通过位移—时间图象挖掘出两个物体运动的信息——碰撞前、后两个物体的速度，形成物理情景，运用动量守恒定律求解．位移—时间图象的斜率表示物体运动的速度，由各段图线的斜率知：碰前m1匀速，v1＝4m/s，m26静止；碰后两者粘在一起共同匀速运动，v＝1m/s，由m1v1＝(m1＋m2)v，得m2＝3kg.13．【答案】(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.6181.240.7426.459.72(3)滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和(4)纸带与打点计时器限位孔有摩擦【解析】(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块1.(2)碰撞前滑块1的速度v1＝(0.2/0.1)m/s＝2m/sm1v1＝0.31×2kg·m/s＝0.620kg·m/s碰撞前滑块2的速度v2＝0碰撞后两滑块具有相同的速度v＝(0.168/0.14)m/s＝1.2m/sm1v1′＋m2v2′＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)×1.2kg·m/s＝0.618kg·m/sm1v21＋m2v22＝1.24kg·m2/s2m1v′21＋m2v′22＝0.742kg·m2/s2v1m1＋v2m2＝6.45m/(s·kg)v′1m1＋v′2m2＝9.72m/(s·kg)(3)通过以上计算可知，碰撞中的守恒量应是滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和．(4)计算结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦．14.(1)3v(2)2mv2解析(1)爆炸后一块弹片沿原轨道返回