高中物理 第十六章動量守恒定律章末質量評估 新人教版選修3-5

1、第十六章動量守恒定律 (時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1在不計空氣阻力作用的條件下，下列說法中不正確的是()A自由下落的小球在空中運動的任意一段時間內，其增加的動能一定等于其減少的重力勢能B做平拋運動的小球在空中運動的任意相同的時間內，其速度的變化量一定相同C做勻速圓周運動的小球在任意一段時間內其合外力做的功一定為零，合外力的沖量也一定為零D單擺在一個周期內，合外力對擺球做的功一定為零，合外力的沖量也一定為零解析：不計空氣阻力，自由下落的小球，其所受合外力為重力，則小球在運動的過程中機械能守恒，其增

2、加的動能一定等于其減小的重力勢能，故A正確；做平拋運動的小球所受合外力為重力，加速度的大小與方向都不變，所以小球在空中運動的任意相同的時間內，其速度的變化量一定相同，故B正確；做勻速圓周運動的小球，其所受合外力的方向一定指向圓心，小球在任意一段時間內其合外力做的功一定為零，但由于速度的方向不斷變化，所以速度的變化量不一定等于0，合外力的沖量也不一定為零，故C錯誤；經過一個周期，單擺的小球又回到初位置，所有的物理量都與開始時相等，所以單擺在一個周期內，合外力對擺球做的功一定為零，合外力的沖量也一定為零，故D正確答案：C2小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，桶的前、后、底及側面各裝有一個閥門，

3、分別為S1、S2、S3、S4，要使小車向前運動，可采用的方法是()A打開閥門S1B打開閥門S2C打開閥門S3 D打開閥門S4答案：B3如圖所示，一光滑地面上有一質量為m的足夠長的木板ab，一質量為m的人站在木板的a端，關于人由靜止開始運動到木板的b端(M、N表示地面上原a、b對應的點)，下列圖示正確的是()ABCD解析：根據(jù)動量守恒定律，木板與人組成的系統(tǒng)動量守恒，對于題中的“人板模型”，設各自對地的位移為xm、xm，且有mxmmxm，xmxmL板長，以M點為參考點，人向右運動，木板向左運動，易得D是正確的答案：D4兩輛汽車的質量分別為m1和m2，已知m1m2，沿水平方向同方向行駛且具有相等的

4、動能，則此時兩輛汽車動量p1和p2的大小關系是()Ap1等于p2 Bp1小于p2Cp1大于p2 D無法比較解析：由Ekmv2得p，因為m1m2，Ek1Ek2，所以p1p2，選C.答案：C5.如圖所示，在光滑水平地面上放著兩個物體，其間用一根不能伸長的細繩相連，開始時繩松弛、B靜止，A具有4 kgm/s的動量(令向右為正)在繩拉緊(可能拉斷)的過程中，A、B動量的變化可能為()ApA4 kgm/s，pB4 kgm/sBpA2 kgm/s，pB2 kgm/sCpA2 kgm/s，pB2 kgm/sDpApB2 kgm/s解析：它們的總動量為pmAvA4 kgm/s，而繩子的拉力為內力，總動量守恒A

5、的動量減小，B的動量增加，故A的動量改變應為負值，B的動量改變應為正值而繩子可能會被拉斷，說明在拉斷繩子前A的速度不可能為零，故只有C正確答案：C6.如圖所示，物體A、B靜止在光滑水平面上，且mAmB，現(xiàn)用大小相等的兩個力F和F分別作用在A和B上，使A、B沿一條直線相向運動，然后又先后撤去這兩個力，使這兩個力對物體做的功相同，接著兩物體碰撞并合為一體后，它們()A可能停止運動B一定向右運動C可能向左運動D仍運動，但運動方向不能確定解析：由動能定理可知：兩個力對物體做的功相同，則合為一體前兩物體動能相同，由物體動量和動能的關系p知，pApB，選碰前A的方向為正方向，則B的動量為負值，由動量守恒定

6、律：pApB(mAmB)v，v必為正，故碰后速度v的方向一定與pA相同，向右答案：B71966年，在地球的上空完成了用動力學方法測質量的實驗實驗時，用雙子星號宇宙飛船m1去接觸正在軌道上運行的火箭組m2(后者的發(fā)動機已熄火)接觸以后，開動雙子星號飛船的推進器，使飛船和火箭組共同加速推進器的平均推力F895 N，推進器開動時間t7 s測出飛船和火箭組的速度變化v0.91 m/s.已知雙子星號飛船的質量m13 400 kg.由以上實驗數(shù)據(jù)，可測出火箭組的質量m2為()A3 400 kg B3 485 kgC6 265 kg D6 885 kg解析：根據(jù)動量定理，得Ft(m1m2)v，代入數(shù)據(jù)得m2

7、的大小為3 485 kg，B選項正確答案：B8質量m100 kg的小船靜止在平靜水面上，船兩端載著m甲40 kg、m乙60 kg的游泳者，在同一水平線上甲向左、乙向右同時以相對于岸3 m/s的速度躍入水中，如圖所示，則小船的運動速率和方向為 ()A0.6 m/s，向左 B3 m/s，向左C0.6 m/s，向右 D3 m/s，向右解析：甲、乙和船組成的系統(tǒng)動量守恒，以水平向右為正方向，開始時總動量為零，根據(jù)動量守恒定律有：0m甲v甲m乙v乙mv，解得：v，代入數(shù)據(jù)解得v0.6 m/s，負號說明小船的速度方向向左，故選項A正確答案：A9如圖所示的裝置中，木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水

8、平方向射入木塊后留在木塊內，將彈簧壓縮到最短現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng))，則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中()A動量守恒、機械能守恒B動量不守恒、機械能不守恒C動量守恒、機械能不守恒D動量不守恒、機械能守恒解析：若以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng))，從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短時，彈簧固定端墻壁對彈簧有外力作用，因此動量不守恒而在子彈射入木塊時，存在劇烈摩擦作用，有一部分能量將轉化為內能，機械能也不守恒實際上，在子彈射入木塊這一瞬間過程，取子彈與木塊為系統(tǒng)則可認為動量守恒(此瞬間彈簧尚未形變)子彈射入木塊后木塊壓縮彈簧過程中，機械能

9、守恒，但動量不守恒物理規(guī)律總是在一定條件得出的，因此在分析問題時，不但要弄清取誰作研究對象，還要弄清過程的階段的選取，判斷各階段滿足物理規(guī)律的條件故B正確答案：B10.如圖所示，位于光滑水平桌面上的滑塊P和Q都可視為質點，質量相等Q與輕質彈簧相連設Q靜止，P以某一初速度向Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞在整個碰撞過程中，彈簧具有的最大彈性勢能等于()AP的初動能 BP的初動能的CP的初動能的 DP的初動能的解析：兩者速度相等時，彈簧最短，彈性勢能最大設P的初速度為v，兩者質量為m，彈簧最短時兩者的共同速度為v，彈簧具有的最大彈性勢能為Ep.根據(jù)動量守恒，有mv2mv，根據(jù)能量守恒有mv22mv2Ep，以

10、上兩式聯(lián)立求解得Epmv2.可見彈簧具有的最大彈性勢能等于滑塊P原來動能的一半，B正確答案：B二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分每小題有多個選項是正確的，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分)11質量為m的物體以速度v0從地面豎直上拋(不計空氣阻力)到落回地面，在此過程中()A上升過程和下落過程中動量的變化量大小均為mv0，但方向相反B整個過程中重力的沖量為2mv0C整個過程中重力的沖量為0D上升過程沖量大小為mv0，方向向下解析：物體上升、下降動量變化量相同，大小均為mv0，都向下A錯、B對，C錯、D對答案：BD12如圖所示，輕質彈簧的一端固定在墻上，另一端與質量為m的

11、物體A相連，A放在光滑水平面上，有一質量與A相同的物體B，從高h處由靜止開始沿光滑曲面滑下，與A相碰后一起將彈簧壓縮，彈簧復原過程中某時刻B與A分開且沿原曲面上升下列說法正確的是()A彈簧被壓縮時所具有的最大彈性勢能為mghB彈簧被壓縮時所具有的最大彈性勢能為CB能達到的最大高度為DB能達到的最大高度為解析：根據(jù)機械能守恒定律可得B剛到達水平地面的速度v0，根據(jù)動量守恒定律可得A與B碰撞后的速度為v，所以彈簧被壓縮時所具有的最大彈性勢能為Epm2mv2mgh，即B正確；當彈簧再次恢復原長時，A與B將分開，B以v的速度沿斜面上滑，根據(jù)機械能守恒定律可得mghmv2，B能達到的最大高度為，即D正確

12、答案：BD13在光滑的水平面上，動能為E0、動量大小為p0的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后小鋼球1的運動方向相反，將碰撞后小鋼球1的動能和動量的大小分別記為E1、p1，小鋼球2的動能和動量的大小分別記為E2、p2，則必有()AE1E0 Bp1p0CE2E0 Dp2p0解析：設碰撞前球1的運動方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有：p0p1p2，可得到碰撞后球2的動量p2p0p1.由于碰撞前球2靜止，所以碰撞后球2一定沿正方向運動，所以p2p0，選項D錯誤由于碰撞后系統(tǒng)的機械能總量不可能大于碰撞前系統(tǒng)機械能總量，即E0E1E2故有E0E1和E0E2，選項A正確，選項C錯誤由動能和動量的關系E

13、k，結合選項A的結果，可判斷選項B正確答案：AB14.如圖所示，甲、乙兩車的質量均為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()A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量的反比，A正確，B錯誤；Mx甲(Mm)x乙，x甲x乙L，解得C、D正確答案：ACD三、非選擇題(本題共5小題，共54分把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答解答時應寫出必要的文字說明、方程

14、式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15(8分)某同學用圖甲所示裝置結合頻閃照片來探究碰撞中的不變量經過多次實驗，該同學猜想碰撞前后物體的質量和速度的乘積之和是不變的圖甲圖乙圖丙步驟1：用天平測出A、B兩個小球的質量mA和mB，并且保證mAmB；步驟2：安裝好實驗裝置，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由靜止開始釋放，小球離開斜槽后，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處由靜止開始釋放，使它們碰撞，用頻閃照相記錄下兩個小球

15、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，根據(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)用實驗中測量的物理量來表示該同學的猜想結果：_.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的猜想可表示為，化簡得mAx0mAxAmBxB.答案：(1)x0、xA、xB(2)mAx0mAxAmBxB16.(10分)在光滑的水平面上，質量m11 kg的物體與另一質量為m2的物體相碰，碰撞前后它們的位移隨時間變化的情況如圖所示求：(1)

16、碰撞前m1的速度v1和m2的速度v2；(2)另一物體的質量m2.解析：(1)由s t圖象可知，碰前：m1的速度v1 m/s4 m/s，m2處于靜止狀態(tài)；速度v20.(2)由s t圖象可知，碰后兩物體有共同速度，即發(fā)生完全非彈性碰撞碰后的共同速度v m/s1 m/s，又根據(jù)動量守恒定律，有m1v1(m1m2)v，故另一物體的質量m2m13m13 kg.答案：(1)4 m/s0(2)3 kg17.(12分)如圖所示，在光滑的水平面上靜止著一個質量為4m的木板B, B的左端靜止著一個質量為2m的物塊A，已知A、B之間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)有質量為m的小球以水平速度v0飛來，與A物塊碰撞后立即以大小為的速

17、率彈回，在整個過程中物塊A始終未滑離木板B，且物塊A可視為質點求：(1)相對B靜止后的速度；(2)木板B至少多長？解析：(1)設小球m與物塊A碰撞后A的速度為v1，以v0的方向為正方向，由動量守恒定律，得mv02mv1；設物塊A與木塊B共同的速度v2，由動量守恒定律，得2mv1(2m4m)v2，聯(lián)立兩式，解得：v1，v2.(2)設A在B上滑過的距離為L，由能的轉化和守恒定律，得2mgL2mv(2m4m)v，解得 L.答案：(1)(2)18(12分)如圖所示，水平固定一個光滑長桿，有一個質量為m小滑塊A套在細桿上可自由滑動在水平桿上豎直固定一個擋板P，小滑塊靠在擋板的右側處于靜止狀態(tài)，在小滑塊的

18、下端用長為L的細線懸掛一個質量為2m的小球B，將小球拉至左端水平位置使細線處于自然長度，由靜止釋放，已知重力加速度為g.求：(1)小球運動過程中，相對最低點所能上升的最大高度；(2)小滑塊運動過程中，所能獲得的最大速度解析：(1)小球第一次擺到最低點過程中，由機械能守恒，得2mgL(2m)v2，解得v；小球與小滑塊達到共速時，小球上升到最大高度，設此高度為h，系統(tǒng)動量守恒和機械能守恒，得2mv(2mm)v共，(2m)v2(3m)v2mgh，聯(lián)立解得hL.(2)小球擺回最低點時，小滑塊獲得最大速度，設此時小球速度為v1，滑塊的速度為v2，由系統(tǒng)動量守恒及機械能守恒，得2mv2mv1mv2，(2m)v2(2m)vmv，解得v2.答案：(1)L(2)19.(12分)兩質量均為2m的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上