高中物理人教版5第十六章動(dòng)量守恒定律 章末質(zhì)量評(píng)估(一)

章末質(zhì)量評(píng)估(一)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1．關(guān)于沖量、動(dòng)量、動(dòng)量的增量的下列說(shuō)法中正確的是()A．沖量的方向一定和動(dòng)量的方向相同B．沖量的大小一定和動(dòng)量變化量的大小相同C．動(dòng)量增量的方向一定和動(dòng)量的方向相同D．動(dòng)量增量的大小一定和動(dòng)量大小的增量相同解析：沖量的方向和動(dòng)量的方向不一定相同，比如平拋運(yùn)動(dòng)，沖量方向豎直向下，動(dòng)量方向是軌跡的切線方向，故A錯(cuò)誤．根據(jù)動(dòng)量定理，物體所受合力的沖量等于物體動(dòng)量的變化，則沖量的大小一定和動(dòng)量變化量的大小相同，故B正確．動(dòng)量增量的方向與合力的沖量方向相同，與動(dòng)量的方向不一定相同，比如勻減速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量增量的方向和動(dòng)量的方向相反，故C錯(cuò)誤．動(dòng)量增量是矢量，按照平行四邊形定則求解，而動(dòng)量大小的增量按代數(shù)法則運(yùn)算，兩者大小不一定相等，故D錯(cuò)誤．故選B.答案：B2．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(cè)面各裝有一個(gè)閥門，分別為S1、S2、S3、S4，要使小車向前運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A．打開閥門S1 B．打開閥門S2C．打開閥門S3 D．打開閥門S4答案：B3．如圖所示，小船靜止于水面上，站在船尾的人不斷將魚拋向船頭的艙內(nèi)，將一定質(zhì)量的魚拋完后，關(guān)于小船的速度和位移，下列說(shuō)法正確的是()A．向左運(yùn)動(dòng)，船向左移動(dòng)了一些B．小船靜止，船向左移動(dòng)了一些C．小船靜止，船向右移動(dòng)了一些D．小船靜止，船不移動(dòng)解析：以小船、人、船上的魚為系統(tǒng)，人拋魚的過(guò)程動(dòng)量守恒，開始時(shí)系統(tǒng)總動(dòng)量為零，小船速度為零，結(jié)束后系統(tǒng)總動(dòng)量還是零，故小船靜止．在拋魚的過(guò)程中，魚相對(duì)水面有向左的速度，故船相對(duì)于水面有向右的速度，所以小船向右移動(dòng)了一些．C正確．答案：C4．兩輛汽車的質(zhì)量分別為m1和m2，已知m1>m2，沿水平方向同方向行駛且具有相等的動(dòng)能，則此時(shí)兩輛汽車動(dòng)量p1和p2的大小關(guān)系是()A．p1等于p2 B．p1小于p2C．p1大于p2 D．無(wú)法比較解析：由Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)得p＝eq\r(2mEk)，因?yàn)閙1>m2，Ek1＝Ek2，所以p1>p2，選C.答案：C5.如圖所示，在光滑水平地面上放著兩個(gè)物體，其間用一根不能伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，開始時(shí)繩松弛、B靜止，A具有4kg·m/s的動(dòng)量(令向右為正)．在繩拉緊(可能拉斷)的過(guò)程中，A、B動(dòng)量的變化可能為()A．ΔpA＝－4kg·m/s，ΔpB＝4B．ΔpA＝2kg·m/s，ΔpB＝－2C．ΔpA＝－2kg·m/s，ΔpB＝2D．ΔpA＝ΔpB＝2kg解析：它們的總動(dòng)量為p＝mAvA＝4kg·m/s，而繩子的拉力為內(nèi)力，總動(dòng)量守恒．A的動(dòng)量減小，B的動(dòng)量增加，故A的動(dòng)量改變應(yīng)為負(fù)值，B的動(dòng)量改變應(yīng)為正值．而繩子可能會(huì)被拉斷，說(shuō)明在拉斷繩子前A的速度不可能為零，故只有答案：C6.如圖所示，物體A、B靜止在光滑水平面上，且mA>mB，現(xiàn)用大小相等的兩個(gè)力F和F′分別作用在A和B上，使A、B沿一條直線相向運(yùn)動(dòng)，然后又先后撤去這兩個(gè)力，使這兩個(gè)力對(duì)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(yùn)動(dòng)B．一定向右運(yùn)動(dòng)C．可能向左運(yùn)動(dòng)D．仍運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)方向不能確定解析：由動(dòng)能定理可知：兩個(gè)力對(duì)物體做的功相同，則合為一體前兩物體動(dòng)能相同，由物體動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系p＝eq\r(2mEk)知，pA>pB，選碰前A的方向?yàn)檎较?，則B的動(dòng)量為負(fù)值，由動(dòng)量守恒定律：pA＋pB＝(mA＋mB)v，v必為正，故碰后速度v的方向一定與pA相同，向右．答案：B7．甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為m甲∶m乙＝1∶4，若它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能相等，則它們動(dòng)量大小之比p甲∶p乙是()A．1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．2∶1解析：由p＝mv和Ek＝eq\f(1,2)mv2得p2＝2mEk，所以p＝eq\r(2mEk).根據(jù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能相等得：p∝eq\r(m).可得：eq\f(p甲,p乙)＝eq\f(\r(m甲),\r(m乙))＝eq\r(\f(m甲,m乙))＝eq\r(\f(1,4))＝eq\f(1,2).故選B.答案：B8．質(zhì)量m＝100kg的小船靜止在平靜水面上，船兩端載著m甲＝40kg、m乙＝60kg的游泳者，在同一水平線上甲向左、乙向右同時(shí)以相對(duì)于岸3m/s的速度躍入水中A．0.6m/s，向左 B．3m/s，向左C．0.6m/s，向右 D．3m/s，向右解析：甲、乙和船組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以水平向右為正方向，開始時(shí)總動(dòng)量為零，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：0＝－m甲v甲＋m乙v乙＋mv，解得：v＝eq\f(－（－m甲v甲＋m乙v乙）,m)，代入數(shù)據(jù)解得v＝－0.6m/s，負(fù)號(hào)說(shuō)明小船的速度方向向左，故選項(xiàng)A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沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，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(duì)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(gè)過(guò)程中()A．動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒B．動(dòng)量不守恒、機(jī)械能不守恒C．動(dòng)量守恒、機(jī)械能不守恒D．動(dòng)量不守恒、機(jī)械能守恒解析：若以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對(duì)象(系統(tǒng))，從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短時(shí)，彈簧固定端墻壁對(duì)彈簧有外力作用，因此動(dòng)量不守恒．而在子彈射入木塊時(shí)，存在劇烈摩擦作用，有一部分能量將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能也不守恒．實(shí)際上，在子彈射入木塊這一瞬間過(guò)程，取子彈與木塊為系統(tǒng)則可認(rèn)為動(dòng)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(guò)程中，機(jī)械能守恒，但動(dòng)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(wèn)題時(shí)，不但要弄清取誰(shuí)作研究對(duì)象，還要弄清過(guò)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(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量相等．Q與輕質(zhì)彈簧相連．設(shè)Q靜止，P以某一初速度向Q運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞．在整個(gè)碰撞過(guò)程中，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能等于()A．P的初動(dòng)能 B．P的初動(dòng)能的eq\f(1,2)C．P的初動(dòng)能的eq\f(1,3) D．P的初動(dòng)能的eq\f(1,4)解析：兩者速度相等時(shí)，彈簧最短，彈性勢(shì)能最大．設(shè)P的初速度為v，兩者質(zhì)量為m，彈簧最短時(shí)兩者的共同速度為v′，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能為Ep.根據(jù)動(dòng)量守恒，有mv＝2mv′，根據(jù)能量守恒有eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×2mv′2＋Ep，以上兩式聯(lián)立求解得Ep＝eq\f(1,4)mv2.可見彈簧具有的最大彈性勢(shì)能等于滑塊P原來(lái)動(dòng)能的一半，B正確．答案：B二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．每小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的，全選對(duì)得4分，漏選得2分，錯(cuò)選或不選得0分)11．質(zhì)量為m的物體以速度v0從地面豎直上拋(不計(jì)空氣阻力)到落回地面，在此過(guò)程中()A．上升過(guò)程和下落過(guò)程中動(dòng)量的變化量大小均為mv0，但方向相反B．整個(gè)過(guò)程中重力的沖量為2mv0C．整個(gè)過(guò)程中重力的沖量為0D．上升過(guò)程沖量大小為mv0，方向向下解析：物體上升、下降動(dòng)量變化量相同，大小均為mv0，都向下．A錯(cuò)、B對(duì)，C錯(cuò)、D對(duì)．答案：BD12．如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端固定在墻上，另一端與質(zhì)量為m的物體A相連，A放在光滑水平面上，有一質(zhì)量與A相同的物體B，從高h(yuǎn)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(fù)原過(guò)程中某時(shí)刻B與A分開且沿原曲面上升．下列說(shuō)法正確的是()A．彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為mghB．彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為eq\f(mgh,2)C．B能達(dá)到的最大高度為eq\f(h,2)D．B能達(dá)到的最大高度為eq\f(h,4)解析：根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得B剛到達(dá)水平地面的速度v0＝eq\r(2gh)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得A與B碰撞后的速度為v＝eq\f(v0,2)，所以彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為Epm＝eq\f(1,2)×2mv2＝eq\f(1,2)mgh，即B正確；當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A與B將分開，B以v的速度沿斜面上滑，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh′＝eq\f(1,2)mv2，B能達(dá)到的最大高度為eq\f(h,4)，即D正確．答案：BD13．在光滑的水平面上，動(dòng)能為E0、動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向相反，將碰撞后小鋼球1的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為E1、p1，小鋼球2的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為E2、p2，則必有()A．E1＜E0 B．p1＜p0C．E2＞E0 D．p2＜p0解析：設(shè)碰撞前球1的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有：p0＝－p1＋p2，可得到碰撞后球2的動(dòng)量p2＝p0＋p1.由于碰撞前球2靜止，所以碰撞后球2一定沿正方向運(yùn)動(dòng)，所以p2＞p0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．由于碰撞后系統(tǒng)的機(jī)械能總量不可能大于碰撞前系統(tǒng)機(jī)械能總量，即E0≥E1＋E2故有E0＞E1和E0＞E2，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系Ek＝eq\f(p2,2m)，結(jié)合選項(xiàng)A的結(jié)果，可判斷選項(xiàng)B正確．答案：AB14.如圖所示，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(zhǎng).乙車上站立著一個(gè)質(zhì)量為m的人，他通過(guò)一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接觸，以下說(shuō)法正確的是()A．甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)中速度之比為eq\f(M＋m,M)B．甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)中速度之比為eq\f(M,M＋m)C．甲車移動(dòng)的距離為eq\f(M＋m,2M＋m)LD．乙車移動(dòng)的距離為eq\f(M,2M＋m)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(dòng)量守恒，甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)中速度之比等于質(zhì)量的反比eq\f(M＋m,M)，A正確，B錯(cuò)誤；Mx甲＝(M＋m)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(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(8分)某同學(xué)用圖甲所示裝置結(jié)合頻閃照片來(lái)探究碰撞中的不變量．經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)猜想碰撞前后物體的質(zhì)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(cè)出A、B兩個(gè)小球的質(zhì)量mA和mB，并且保證mA>mB；步驟2：安裝好實(shí)驗(yàn)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(gè)時(shí)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(gè)小球在兩個(gè)時(shí)刻的位置(如圖丙所示)；步驟5：直接測(cè)量需要的物理量，根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證自己的猜想．請(qǐng)回答：(1)在步驟5中，該同學(xué)需要在照片中直接測(cè)量的物理量有________；(選填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”)(2)用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的物理量來(lái)表示該同學(xué)的猜想結(jié)果：______________________________________________________.解析：頻閃照相相鄰曝光時(shí)間相等，測(cè)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(xué)的猜想可表示為eq\f(mAx0,t)＝eq\f(mAxA,t)＋eq\f(mBxB,t)，化簡(jiǎn)得mAx0＝mAxA＋mBxB.答案：(1)x0、xA、xB(2)mAx0＝mAxA＋mBxB16．(10分)如圖所示，在高為h＝5m的平臺(tái)右邊緣上，放著一個(gè)質(zhì)量M＝3kg的鐵塊，現(xiàn)有一質(zhì)量為m＝1kg的鋼球以v0＝10m/s的水平速度與鐵塊在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生正碰被反彈，落地點(diǎn)距離平臺(tái)右邊緣的水平距離為L(zhǎng)＝2m，已知鐵塊與平臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求鐵塊在平臺(tái)上滑行的距離s(不計(jì)空氣阻力，鐵塊和鋼球都看成質(zhì)點(diǎn)，取g解析：設(shè)鋼球反彈后的速度大小為v1，鐵塊的速度大小為v，碰撞時(shí)間極短，以v0的方向?yàn)檎较?，系統(tǒng)動(dòng)量守恒：mv0＝Mv－mv1.①鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)：L＝v1t，②h＝eq\f(1,2)gt2.③由①②③解得t＝1s，v1＝2m/s，v＝4m鐵塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由μmg＝ma解得加速度大小a＝5m/s2最終速度為0，則其運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1＝eq\f(v,a)＝s，所以鐵塊在平臺(tái)上向左滑行的距離s＝eq\f(vt1,2)＝1.6m.答案：1.617．(12分)一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板，靜止放在光滑的水平面上．一質(zhì)量為m的小滑塊以水平速度v0從長(zhǎng)木板的一端開始滑動(dòng)，直到離開長(zhǎng)木板．滑塊剛離開長(zhǎng)木板時(shí)的速度為eq\f(1,3)v0.若將此長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，其他條件相同，求滑塊離開長(zhǎng)木板時(shí)的速度v.解析：設(shè)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功為Wf，當(dāng)長(zhǎng)木板不固定，滑塊剛離開長(zhǎng)木板時(shí)，長(zhǎng)木板的速度為v′，由動(dòng)量守恒和能量守恒有mv0＝Mv′＋meq\f(v0,3)，①eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,3)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)Mv′2＝Wf.②當(dāng)長(zhǎng)木板固定時(shí)，由能量守恒有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2＝Wf.③由①②③式得v＝eq\f(v0,3)eq\r(1＋\f(4m,M)).答案：eq\f(v0,3)eq\r(1＋\f(4m,M))18.(12分)如圖所示，有一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板(足夠長(zhǎng))靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的小鐵塊以初速度v0水平滑上木板的左端，小鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，試求小鐵塊在木板上相對(duì)木板滑動(dòng)的過(guò)程中，若小鐵塊恰好沒有滑離長(zhǎng)木板，則木板的長(zhǎng)度至少為多少？解析：此題為另類的“子彈打木塊”的模型，即把鐵塊類比于有初動(dòng)量的“子彈”，以小鐵塊和長(zhǎng)木板為一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒．在達(dá)到共同速度的過(guò)程中，m給M一個(gè)向右的滑動(dòng)摩擦力Ff＝μmg，M向右做勻加速運(yùn)動(dòng)；M給m一個(gè)向左的滑動(dòng)摩擦力Ff＝μmg，m向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，m相對(duì)M向右運(yùn)動(dòng)，最后兩者達(dá)到共同速度．由動(dòng)量守