2016-2017學年高中物理第16章動量守恒定律章末分層突破新人教選修.docx

動量守恒定律(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分，在每小題給出的5個選項中有3項符合題目要求選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得6分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分)1水平拋出在空中飛行的物體，不考慮空氣阻力，則()A在相等的時間間隔內(nèi)動量的變化相同B在任何時間內(nèi)，動量變化的方向都是豎直向下C在任何時間內(nèi)，動量對時間的變化率恒定D在剛拋出物體的瞬間，動量對時間的變化率為零E在剛拋出物體的瞬間，動量對時間的變化率最大【解析】做平拋運動的物體僅受重力作用，由動量定理得pmgt，因為在相等的時間內(nèi)動量的變化量p相同，即大小相等，方向都是豎直向下的，從而動量的變化率恒定，故選項A、B、C正確，D、E錯誤【答案】ABC2如圖1所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上，小車上AB部分是半徑為R的四分之一光滑圓弧，BC部分是粗糙的水平面今把質(zhì)量為m的小物體從A點由靜止釋放，小物體與BC部分間的動摩擦因數(shù)為，最終小物體與小車相對靜止于B、C之間的D點，則B、D間的距離x隨各量變化的情況是()圖1A其他量不變，R越大x越大B其他量不變，越大x越小C其他量不變，m越大x越大D其他量不變，M越大x越大E其他量不變，x與m、M均無關(guān)【解析】小車和小物體組成的系統(tǒng)水平方向的動量守恒且為零，所以當小車和小物體相對靜止時，系統(tǒng)水平方向的總動量仍為零，則小車和小物體相對于水平面也靜止，由能量守恒得mgxmgR，xR/，選項A、B、E正確【答案】ABE3下列說法中正確的是 ()A根據(jù)F可把牛頓第二定律表述為：物體動量的變化率等于它受的合外力B力與力的作用時間的乘積叫做力的沖量，它反映了力的作用對時間的累積效應(yīng)，是一個標量C動量定理的物理實質(zhì)與牛頓第二定律是相同的，但有時用起來更方便D易碎品運輸時要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了延長作用時間以減小作用力E玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因為受到的沖量太大【解析】A選項是牛頓第二定律的一種表達方式；沖量是矢量，B錯；F是牛頓第二定律的最初表達方式，實質(zhì)是一樣的，C對；柔軟材料起緩沖作用，延長作用時間，D對由動量定理知E錯【答案】ACD4如圖2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xt(位移時間)圖象已知m10.1 kg.由此可以判斷()圖2A碰前m2靜止，m1向右運動 B碰后m2和m1都向右運動Cm20.3 kgD碰撞過程中系統(tǒng)損失了0.4 J的機械能E碰撞過程中系統(tǒng)的機械能守恒【解析】分析題圖乙可知，碰前：m2處在位移為8 m的位置靜止，m1位移均勻增大，速度v1 m/s4 m/s，方向向右；碰后：v1 m/s2 m/s，v2 m/s2 m/s，碰撞過程中動量守恒：m1v1m1v1m2v2得：m20.3 kg，碰撞損失的機械能：Ekm1v0，故正確答案應(yīng)選A、C、E.【答案】ACE5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、乙兩車最后相接觸，以下說法正確的是 ()圖3A甲、乙兩車運動中速度之比為B甲、乙兩車運動中速度之比為C甲車移動的距離為LD乙車移動的距離為LE乙車移動的距離為L【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，即為，A正確，B錯誤；Mx甲(Mm)x乙，x甲x乙L，解得C、D正確，E錯誤【答案】ACD二、非選擇題(本題共5小題，共70分按題目要求作答)6(10分)如圖4所示為“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置示意圖已知a、b小球的質(zhì)量分別為ma、mb，半徑分別為ra、rb，圖中P點為單獨釋放a球的平均落點，M、N是a、b小球碰撞后落點的平均位置圖4(1)本實驗必須滿足的條件是_A斜槽軌道必須是光滑的B斜槽軌道末端的切線水平C入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速度釋放D入射球與被碰球滿足mamb，rarb(2)為了驗證動量守恒定律，需要測量OP間的距離x1，則還需要測量的物理量有_、_(用相應(yīng)的文字和字母表示)(3)如果動量守恒，須滿足的關(guān)系式是_(用測量物理量的字母表示)【答案】(1)BC(2)測量OM的距離x2測量ON的距離x3(3)max1max2mbx3(寫成maOPmaOMmbON也可以)7(12分)如圖5所示，在實驗室用兩端帶有豎直擋板C和D的氣墊導軌和有固定擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A和B做“探究碰撞中的守恒量”的實驗，實驗步驟如下：圖5.把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導軌上，用電動卡銷卡住A和B，在A和B的固定擋板間放入一輕彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)；.按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器，當A和B與固定擋板C和D碰撞同時，電子計時器自動停表，記下A至C的運動時間t1，B至D的運動時間t2；.重復幾次，取t1和t2的平均值(1)在調(diào)整氣墊導軌時應(yīng)注意_；(2)應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有_；(3)只要關(guān)系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和【解析】(1)導軌水平才能讓滑塊做勻速運動(2)需測出A左端、B右端到擋板C、D的距離x1、x2由計時器計下A、B到兩板的時間t1、t2算出兩滑塊A、B彈開的速度v1，v2.(3)由動量守恒知(mM)v1Mv20即：(mM).【答案】(1)使氣墊導軌水平(2)滑塊A的左端到擋板C的距離x1和滑塊B的右端到擋板D的距離x2(3)(Mm)8(16分)如圖6所示，光滑平臺上有兩個剛性小球A和B，質(zhì)量分別為2m和3m，小球A以速度v0向右運動并與靜止的小球B發(fā)生碰撞(碰撞過程不損失機械能)，小球B飛出平臺后經(jīng)時間t剛好掉入裝有沙子向左運動的小車中，小車與沙子的總質(zhì)量為m，速度為2v0，小車行駛的路面近似看做是光滑的，求：圖6(1)碰撞后小球A和小球B的速度；(2)小球B掉入小車后的速度 【導學號：66390016】【解析】(1)設(shè)A球與B球碰撞后速度分別為v1、v2，并取方向向右為正，光滑平臺，兩小球為彈性小球，碰撞過程遵循動量和機械能守恒，所以有mAv0mAv1mBv2有mAvmAvmBv由解得v1v0v2v0碰后A球向左，B球向右(2)B球掉入沙車的過程中系統(tǒng)水平方向動量守恒，有mBv2m車v3(mBm車)v3且v32v0得v3v0.【答案】(1)v1v0，碰后A球向左；v2v0，B球向右(2)v3v0，方向向右9(16分)如圖7所示，小球A質(zhì)量為m，系在細線的一端，線的另一端固定在O點，O點到水平面的距離為h.物塊B質(zhì)量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O點正下方，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)拉動小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運動到最低點時與物塊發(fā)生正碰(碰撞時間極短)，反彈后上升至最高點時到水平面的距離為.小球與物塊均視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度為g，求碰撞過程物塊獲得的沖量及物塊在地面上滑行的距離. 【導學號：66390017】圖7【解析】設(shè)小球的質(zhì)量為m，運動到最低點與物體塊相撞前的速度大小為v1，取小球運動到最低點時的重力勢能為零，根據(jù)機械能守恒定律有mghmv解得：v1設(shè)碰撞后小球反彈的速度大小為v1，同理有mgmv12解得：v1設(shè)碰撞后物塊的速度大小為v2，取水平向右為正方向由動量守恒定律有mv1mv15mv2解得：v2由動量定理可得，碰撞過程滑塊獲得的沖量為：I5mv2m物塊在水平面上滑行所受摩擦力的大小為F5mg設(shè)物塊在水平面上滑動的距離為s，由動能定理有Fs05mv解得：s.【答案】m10(2016全國甲卷)如圖8所示，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上。某時刻小孩將冰塊以相對冰面3 m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h0.3 m(h小于斜面體的高度)已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m130 kg，冰塊的質(zhì)量為m210 kg，小孩與滑板始終無相對運動取重力加速度的大小g10 m/s2.圖8(1)求斜面體的質(zhì)量；(2)通過計算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩？【解析】(1)規(guī)定向右為速度正方向。冰塊在斜面體上運動到最大高度時兩者達到共同速度，設(shè)此共同速度為v，斜面體的質(zhì)量為m3.由水平方向動量守恒和機械能守恒定律得m2v20(m2m3)vm2v(m2m3)v2m2gh式中v203 m/s為冰塊推出時的速度聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得m32