2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章碰撞與動(dòng)量守恒章末質(zhì)量檢測含解析滬科版

1、- 1 -章末質(zhì)量檢測章末質(zhì)量檢測( (六六) )(時(shí)間：50 分鐘滿分：100 分)一、選擇題(本題共 6 小題，每小題 7 分，共 42 分。14 題為單項(xiàng)選擇題，56 題為多項(xiàng)選擇題)1.某物體受到一個(gè)6 ns 的沖量作用，則()a.物體的動(dòng)量一定減少b.物體的末動(dòng)量一定是負(fù)值c.物體動(dòng)量變化量的方向一定與規(guī)定的正方向相反d.物體原來動(dòng)量的方向一定與這個(gè)沖量方向相反解析沖量、動(dòng)量都是矢量，對在一條直線上運(yùn)動(dòng)的物體，規(guī)定正方向后，可用“”“”號(hào)表示矢量的方向，6 ns 的沖量說明物體所受沖量的大小為 6 ns，方向與規(guī)定的正方向相反，由動(dòng)量定理可知選項(xiàng) c 正確。而初、末動(dòng)量的方向、大小由

2、題設(shè)均不能確定。答案c2.質(zhì)量相等的 4 個(gè)物塊在光滑水平面上間隔一定距離排成一直線，如圖 1 所示，具有初動(dòng)能e的物塊 1 向其他 3 個(gè)靜止物塊運(yùn)動(dòng)，依次發(fā)生碰撞，每次碰撞后不再分開，最后，4 個(gè)物塊粘為一整體，這個(gè)整體的動(dòng)能等于()圖 1a.eb.34ec.14ed.116e解析對整個(gè)系統(tǒng)研究，以水平向右為正，整個(gè)過程運(yùn)用動(dòng)量守恒定律得mv04mv，解得vv04，則整體的動(dòng)能ek124m(v04)2e4，故 c 項(xiàng)正確，a、b、d 項(xiàng)錯(cuò)誤。答案c3.水平地面上質(zhì)量為m6 kg 的物體，在大小為 12 n 的水平拉力f的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從x2.5 m 位置處拉力逐漸減小，力f隨位移x

3、變化的規(guī)律如圖 2 所示，當(dāng)x7 m 時(shí)拉力減為零，物體也恰好停下，取g10 m/s2，下列結(jié)論正確的是()- 2 -圖 2a.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.5b.合外力對物體所做的功為27 jc.物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為 5 m/sd.物體在減速階段所受合外力的沖量大小為 12 ns解析物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力平衡，則ff12 n，fmg12600.2，故 a 錯(cuò)誤；圖象與x軸圍成的面積表示拉力做的功，則由圖象可知，wf12(2.57)12 j57 j，滑動(dòng)摩擦力做的功wfmgx0.26107 j84 j，所以合外力做的功為w合(8457) j27 j，故 b 正確；根據(jù)動(dòng)能定理得

4、 012mv20w合，解得v02w合m2276m/s3 m/s，故 c 錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量定理可知，物體在減速過程中合外力的沖量等于動(dòng)量的變化量，即imv063 ns18 ns，選項(xiàng) d 錯(cuò)誤。答案b4.如圖 3 所示，一砂袋用無彈性輕細(xì)繩懸于o點(diǎn)。開始時(shí)砂袋處于靜止?fàn)顟B(tài)，一彈丸以水平速度v0擊中砂袋后未穿出，二者共同擺動(dòng)。若彈丸質(zhì)量為m，砂袋質(zhì)量為 5m，彈丸和砂袋形狀大小忽略不計(jì)， 彈丸擊中砂袋后漏出的砂子質(zhì)量忽略不計(jì)， 不計(jì)空氣阻力， 重力加速度為g。下列說法中正確的是()圖 3a.彈丸打入砂袋過程中，細(xì)繩所受拉力大小保持不變b.彈丸打入砂袋過程中，彈丸對砂袋的沖量大小大于砂袋對彈丸的沖量大

5、小c.彈丸打入砂袋過程中所產(chǎn)生的熱量為mv2072d.砂袋和彈丸一起擺動(dòng)所達(dá)到的最大高度為v2072g- 3 -解析彈丸打入砂袋的過程由動(dòng)量守恒定律mv0(m5m)v，解得v16v0；彈丸打入砂袋后，總質(zhì)量變大，且做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)t6mg6mv2l可知，細(xì)繩所受拉力變大，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第三定律可知，彈丸打入砂袋過程中，彈丸對砂袋的沖量大小等于砂袋對彈丸的沖量大小，選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；彈丸打入砂袋過程中所產(chǎn)生的熱量為q12mv20126mv2512mv20，選項(xiàng) c錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒可得：126mv26mgh，解得hv2072g，選項(xiàng) d 正確。答案d5.(2019廣東佛山模擬)如圖 4

6、所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為m的光滑弧形槽靜止在光滑水平面上，底部與水平面平滑連接，一個(gè)質(zhì)量也為m的小球從槽高h(yuǎn)處由靜止開始自由下滑()圖 4a.在下滑過程中，小球和槽之間的相互作用力對槽不做功b.在下滑過程中，小球和槽組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒c.被彈簧反彈后，小球和槽都做速率不變的直線運(yùn)動(dòng)d.被彈簧反彈后，小球能回到槽高h(yuǎn)處解析在下滑過程中，小球和槽之間的相互作用力對槽做功，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤；在下滑過程中，小球和槽組成的系統(tǒng)在水平方向所受合力為零，所以在水平方向動(dòng)量守恒，選項(xiàng) b 正確；小球和槽組成的系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒，開始總動(dòng)量為零，小球離開槽時(shí)，小球和槽的動(dòng)量大小相等，方向

7、相反，由于質(zhì)量相等，則速度大小相等，方向相反，然后小球與彈簧接觸，被彈簧反彈后的速度與接觸彈簧的速度大小相等，可知反彈后，小球和槽都做速率不變的直線運(yùn)動(dòng)，且速度大小相等，小球不會(huì)回到槽高h(yuǎn)處，故 c 正確，d 錯(cuò)誤。答案bc6.(2019北京市通州區(qū)期中)將驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置搬到豎直墻壁的附近，調(diào)整儀器，使球a從斜軌上由靜止釋放，并在水平軌道末端與球b發(fā)生正碰后，兩球都能打在墻上。已知a、b兩球半徑相同，a球的質(zhì)量大于b球的質(zhì)量，則下列說法正確的是()- 4 -圖 5a.此裝置可驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律b.碰撞后瞬間，a球的速度大于b球的速度c.碰撞后，a、b兩球同時(shí)打到墻上d.碰撞后，a球在

8、墻上的落點(diǎn)在b球落點(diǎn)的下方解析碰撞前后小球均做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上h12gt2，平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2hg，設(shè)軌道末端到墻壁的水平距離為x，未放b球時(shí)，小球a下落的高度為h1，放上小球b后，a和b碰撞后下落的高度分別為h2和h3，則碰撞前后小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度分別為vax2h1g，vax2h2g，vbx2h3g，如果碰撞過程動(dòng)量守恒，則mavamavambvb，將速度代入動(dòng)量守恒表達(dá)式解得mah1mah2mbh3，分別將h1、h2和h3代入即可驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，故選項(xiàng) a 正確；由碰撞的實(shí)際過程可知，碰撞后瞬間，由于a球質(zhì)量大于b球質(zhì)量，則導(dǎo)致a球的速度小于b球的速度，故選項(xiàng) b 錯(cuò)誤；由上面分

9、析可知vavb，導(dǎo)致h2h3，導(dǎo)致碰撞后，a、b兩球不會(huì)同時(shí)打到墻上，a球時(shí)間長，后打到墻壁上，即a球在墻上的落點(diǎn)在b球落點(diǎn)的下方，故選項(xiàng) c 錯(cuò)誤，d 正確。答案ad二、非選擇題(本題共 4 小題，共 58 分)7.(10 分)(2019濟(jì)南外國語學(xué)校月考)某物理興趣小組利用如圖 6 甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在足夠大的水平平臺(tái)上的a點(diǎn)放置一個(gè)光電門。水平平臺(tái)上a點(diǎn)右側(cè)摩擦很小可忽略不計(jì)，左側(cè)為粗糙水平面，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間。采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖 6在小滑塊a上固定一個(gè)寬度為d的窄擋光片；用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質(zhì)量ma、mb；在a和b間用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕

10、彈簧，靜止放置在平臺(tái)上；細(xì)線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運(yùn)動(dòng)；記錄滑塊a通過光電門時(shí)擋光片的遮光時(shí)間t；- 5 -滑塊a最終停在c點(diǎn)(圖中未畫出)，用刻度尺測出ac之間的距離sa；小球b從平臺(tái)邊緣飛出后，落在水平地面上的b點(diǎn)，用刻度尺測出平臺(tái)距水平地面的高度h及平臺(tái)邊緣鉛垂線與b點(diǎn)之間的水平距離sb；改變彈簧壓縮量，進(jìn)行多次測量。(1)該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”，則只需驗(yàn)證_即可。(用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)字母表示)(2)改變彈簧壓縮量，多次測量后，該實(shí)驗(yàn)小組得到sa與1t2的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線的斜率為k，則平臺(tái)上a點(diǎn)左側(cè)與滑塊a之間的動(dòng)摩擦因數(shù)大小為_。(用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)字母表示)解析(

11、1)由于a點(diǎn)右側(cè)摩擦可以不計(jì)，所以被彈開后滑塊a的瞬時(shí)速度等于經(jīng)過光電門的速度，即vadt；b被彈開后的瞬時(shí)速度等于做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，根據(jù)vbtbsb，h12gt2b，可得vbsbg2h，該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”，則只需驗(yàn)證madtmbsbg2h。(2)根據(jù)動(dòng)能定理有mgsa12mv2a，即gsa12dt2，化簡得sad22g1t2，即kd22g解得d22kg。答案(1)madtmbsbg2h(2)d22kg8.(14 分)塑料水槍是兒童們夏天喜歡的玩具，但是也有兒童眼睛被水槍擊傷的報(bào)道，因此，限制兒童水槍的威力就成了生產(chǎn)廠家必須關(guān)注的問題。水槍產(chǎn)生的水柱對目標(biāo)的沖擊力與槍口直徑、出水速

12、度等因素相關(guān)。設(shè)有一水槍，槍口直徑為d，出水速度為v，儲(chǔ)水箱的體積為v。圖 7(1)水槍充滿水可連續(xù)用多長時(shí)間？(2)設(shè)水的密度為，水柱水平地打在豎直平面(目標(biāo))上后速度變?yōu)榱悖瑒t水流對目標(biāo)的沖擊力是多大？你認(rèn)為要控制水槍威力關(guān)鍵是控制哪些因素？不考慮重力、空氣阻力等的影響，認(rèn)為水柱到達(dá)目標(biāo)的速度與出槍口時(shí)的速度相同。- 6 -解析(1)設(shè)t時(shí)間內(nèi)，從槍口噴出的水的體積為v，則vvst，sd22，所以單位時(shí)間內(nèi)從槍口噴出的水的體積為vt14vd2。水槍充滿水可連續(xù)用的時(shí)間tv14vd24vvd2。(2)t時(shí)間內(nèi)從槍口噴出的水的質(zhì)量mvsvtd22vt14d2vt。質(zhì)量為m的水在t時(shí)間內(nèi)與目標(biāo)作

13、用，由動(dòng)量定理有ftp，以水流的方向?yàn)檎较?，得ft014d2vtv014d2v2t，解得f14d2v2?？梢?，要控制水槍威力關(guān)鍵是要控制槍口直徑d和出水速度v。答案(1)4vvd2(2)14d2v2控制槍口直徑d和出水速度v9.(16 分)如圖 8 所示，豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切，小滑塊a和b分別靜止在圓弧軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)?，F(xiàn)將a無初速釋放，a與b碰撞后結(jié)合為一個(gè)整體，并沿桌面滑動(dòng)。已知圓弧軌道光滑，半徑r0.2 m；a和b的質(zhì)量相等；a和b整體與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2。取重力加速度g10 m/s2。求：圖 8(1)碰撞前瞬間a的速率v；(2)碰撞后瞬間a和b整

14、體的速率v；(3)a和b整體在桌面上滑動(dòng)的距離l。解析設(shè)滑塊的質(zhì)量為m，(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgr12mv2得碰撞前瞬間a的速率v 2gr2 m/s。(2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律mv2mv- 7 -得碰撞后瞬間a和b整體的速率v12v1 m/s。(3)根據(jù)動(dòng)能定理(2m)gl012(2m)v2得a和b整體沿水平桌面滑動(dòng)的距離lv22g0.25 m。答案(1)2 m/s(2)1 m/s(3)0.25 m10.(18 分)(2019湖南長沙模擬)如圖 9 所示，用長為r的不可伸長的輕繩將質(zhì)量為m3的小球a懸掛于o點(diǎn)。在光滑的水平地面上，質(zhì)量為m的小物塊b(可視為質(zhì)點(diǎn))置于長木板c的左端靜止。將小球a

15、拉起，使輕繩水平拉直，將a球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與小物塊b發(fā)生彈性正碰。圖 9(1)求碰后輕繩與豎直方向的最大夾角的余弦值；(2)若長木板c的質(zhì)量為 2m，小物塊b與長木板c之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，長木板c的長度至少為多大，小物塊b才不會(huì)從長木板c的上表面滑出？解析(1)設(shè)小球a與小物塊b碰前瞬間的速度為v0，則有m3gr12m3v20設(shè)碰后小球a和小物塊b的速度分別為v1和v2，有m3v0m3v1mv212m3v2012m3v2112mv22設(shè)碰后小球a能上升的最大高度為h，有m3gh12m3v21所求 cosrhr由以上各式解得 cos34。(2)法一由(1)可求得碰后小物塊b的速度為v2122gr