（新高考）2024年高考物理復習第七章 動量守恒定律（測試）（原卷版+解析）

親愛的同學加油，給自己實現夢想的機會。第頁000第七章動量守恒定律測試卷（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務必將自己的班級、姓名、學號填寫在試卷上。2．回答第I卷時，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-8題只有一項符合題目要求，第9-12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1．如圖所示，輕彈簧的下端系著質量相等的a、b兩球，兩小球之間由輕質細線連接，系統(tǒng)靜止時彈簧未超出彈性限度?，F剪斷a、b間細線，在接下來的運動過程中，下列說法正確的是（）A．a、b兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒B．a、b兩球和輕彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒C．a、b兩球組成的系統(tǒng)動量守恒D．a、b兩球和輕彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒2．如圖所示，OA、OB為兩條不同的光滑軌道，端點O、A、B都在豎直圓周上，OC豎直直徑。完全相同的兩個小球分別從A、B兩點沿兩條軌道由靜止開始同時釋放，不計空氣阻力。兩小球到達O點的過程中，下列判斷正確的是（）A．沿BO軌道運動的小球先到達O點B．兩個小球重力的沖量不相同C．兩小球的動量變化率相同D．沿AO軌道運動小球的動量變化率大3．如圖所示，若手機質量m=200g，從離人眼約h=20cm的高度無初速掉落，砸到眼睛后經=0.01s手機停止運動，取重力加速度g=10m/s2，下列分析正確的是（）A．手機對眼睛的作用力大小約為30NB．手機對眼睛的作用力大小約為40NC．全過程手機重力的沖量大小約為0.42N?sD．全過程手機重力的沖量大小約為0.40N?s4．如圖所示，質量為m的人立于平板車上，人與車的總質量為m0，人與車以速度v1在光滑水平面上向右勻速運動，當此人相對于車以速度v2豎直跳起時，車的速度變?yōu)椋ǎ〢．，向右 B．，向右C．，向右 D．，向右5．如圖，質量為的小球A沿光滑水平面以速度向右運動，與質量為的靜止小球B發(fā)生碰撞，碰撞后小球A以速率（為待定系數）彈回，然后與固定擋板P發(fā)生彈性碰撞，要使A球能與B球再次發(fā)生碰撞，則k的取值范圍應滿足（

）．A． B．C．或 D．6．如圖甲所示，一輕彈簧的兩端分別與質量為和的兩物塊相連接，并且靜止在光滑的水平桌面上?，F使m1瞬時獲得水平向右的速度3m/s，以此刻為計時零點，兩物塊的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，以下說法正確的是（）A．兩物塊的質量之比為B．在時刻和時刻彈簧的彈性勢能均達到最大值C．時間內，彈簧的長度大于原長D．時間內，彈簧的彈力逐漸減小7．一粒水銀珠豎直地掉在光滑的水平玻璃板上，分成三粒小水銀珠1、2、3，以相等的速率在玻璃板上沿三個方向運動，如圖所示。小水銀珠1與2、2與3、3與1的運動方向之間的夾角分別為、、。小水銀珠1、2、3的質量之比為（）A． B． C． D．8．一位解放軍海軍士兵蹲在皮劃艇上進行射擊訓練，用步槍在t時間內沿水平方向發(fā)射了7發(fā)子彈。若該士兵連同裝備和皮劃艇的總質量是M，發(fā)射每兩發(fā)子彈之間的時間間隔相等，每發(fā)子彈的質量為m，子彈離開槍口的對地速度為。射擊前皮劃艇是靜止的，不考慮水的阻力，忽略因射擊導致裝備質量的減少，則在t時間內皮劃艇的位移為（）A． B． C． D．9．如圖所示，絲網版畫有其獨特的繪畫語言，其藝術水準可與國畫、油畫等其它藝術作品相媲美。絲網版畫在顯影時需要用高壓水槍沖洗，若高壓水槍噴口的截面積為，噴口的出水速度為，水的密度為，噴口工作時水流垂直射到版畫上，之后水與版畫接觸并在平面上散開，以下說法正確的是（??）A．若僅減小噴口水柱的橫截面積，可以增大水對版畫沖擊產生的壓強B．若僅減小噴口水柱的橫截面積，可以減小水對版畫沖擊產生的壓力C．若僅將噴水速度增大到原來的2倍，可以使水對版畫產生的壓力增大到原來的4倍D．若僅將噴水速度增大到原來的2倍，可以使水對版畫產生的壓強增大到原來的2倍10．帶有光滑圓弧軌道，質量為的滑車靜止置于光滑水平面上，如圖所示，一質量也為的小球以速度水平沖上滑車，到達某一高度后，小球又返回車的左端，則（）A．小球返回車的左端時，速度為零B．小球返回車的左端時，速度為C．小球上升到最高點時，小車的速度為D．小球在弧形槽上上升的最大高度為11．溜冰車是冬季最受歡迎的娛樂項目之一，冰車的鋼制滑板與冰面間的動摩擦因數很小，可近似認為接觸面光滑。如圖所示，某次游戲時甲在左、乙在右，甲、乙乘坐各自的冰車一起以的速度向冰面的左側壁滑行，某時刻甲用力將乙推開。再次游戲時乙在左、甲在右，二者一起再以2m/s的速度向冰面的左側壁滑行，某時刻甲再次用力將乙推開。已知甲與冰車的總質量為，乙與冰車的總質量為，冰車與側壁的碰撞可看作彈性碰撞，下列說法正確的是（）A．甲在左、乙在右，二者分開時只要甲的速度大小大于3m/s，乙的運動就反向B．甲在左、乙在右，若二者分開時甲的速度大小為6m/s，則甲與左側壁碰后還能與乙再次相碰C．乙在左、甲在右，若二者分開時乙的速度大小為5m/s，則甲反向運動D．乙在左、甲在右，二者分開，乙與左側壁碰后總能追上甲12．如圖，兩輛完全相同的小車A和B靜止在光滑水平面上，兩小車緊靠在一起而不粘連，在小車A上豎直固定一輕質細桿，長的輕質細繩的一端系在細桿頂端，另一端拴一質量m=1kg的小球，已知小車的質量M=2m，重力加速度g=10m/s2，細桿的高度大于繩長。現將小球向右拉至細繩水平且繃直后由靜止釋放，下列說法正確的是（）A．小球與兩小車組成的系統(tǒng)動量守恒B．釋放小球后到小球第一次到達最低點過程中，小車A對小車B的彈力一直增大C．小球第一次到達最低點后能向左上升的最大高度為D．小球第二次到達最低點時小球與小車A的速率之比為8∶7第II卷（非選擇題共52分）二、實驗題（滿分14分）13．某同學設計了如圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律：（1）小車a的前端粘有質量不計的橡皮泥，在小車a后連著紙帶，紙帶通過電磁打點計時器，長木板下墊著小木塊，開始時未放小車b，移動長木板下的小木塊，輕推小車a，直到紙帶上打下的點跡________；（填“均勻”或“不均勻”）（2）在小車a的前方放置一個與a材料相同的靜止小車b，推動小車a使之運動，之后與小車b相碰并粘合成一體，若已測得打點的紙帶如圖乙所示，O為運動的起點，x1、x2、x3、x4分別為OA、AB、BC、CD的長度，則應選________段來計算a碰撞前的速度，應選________段來計算a和b碰后的共同速度；（以上兩空均選填“x1”“x2”“x3”或“x4”）（3）設a的質量為ma、b的質量為mb，要驗證碰撞中的動量守恒定律，要驗證的關系為________（選ma、mb、x1、x2、x3、x4來表示）。14．如圖所示，載有物資的熱氣球靜止于距水平地面的高處，現將質量為的物資以相對地面的速度水平投出，物資落地時速度大小為。物資拋出后經熱氣球的速度變?yōu)?，方向豎直向上。投出物資后熱氣球的總質量為，所受浮力不變，重力加速度g取10，求：（1）物資運動過程中克服空氣阻力所做的功；（2）熱氣球拋出物資后5s內所受空氣阻力沖量的大小。15．如圖所示，光滑曲線軌道分別與豎直軌道、粗?水平地面平滑連接，右端與光滑半圓軌道平滑連接，半圓軌道直徑為。長為，豎直軌道的最高點A與地面高度差。質量為的小滑塊P從A點靜止釋放，之后在點與靜止放置在該處的小滑塊Q發(fā)生碰撞，碰撞過程機械能損失不計。已知小滑塊Q的質量也為，小滑塊Q被撞后的瞬間對軌道的壓力突然增大了。已知重力加速度為。（1）求水平軌道的動摩擦因數；（2）如果小滑塊P的質量變?yōu)椋檎龜担?，如果要求小滑塊Q在半圓軌道段運動過程中沒有脫離圓?。ㄔO碰撞后P立即拿走，不發(fā)生兩次碰撞），求的取值范圍。

16．跑酷不僅可以強健體質，也可使得自身反應能力更加迅速?，F有一運動員在圖示位置起跳，運動過程姿勢不變且不發(fā)生轉動，到達墻面時鞋底與墻面接觸并恰好不發(fā)生滑動，通過鞋底與墻面間相互作用可以獲得向上的升力。已知運動員起跳時速度為，與水平方向夾角為θ，到達墻壁時速度方向恰好與墻面垂直，運動員鞋底與墻面的動摩擦因數為μ（），最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g，全過程忽略空氣阻力影響。（1）求運動員起跳時的水平分速度與豎直分速度；（2）運動員與墻發(fā)生相互作用的時間為t，蹬墻后速度豎直向上，不再與墻發(fā)生相互作用，求蹬墻后運動員上升的最大高度H；（3）若運動員蹬墻后水平方向速度大小不變，方向相反，為了能夠到達起跳位置的正上方，且距離地面高度不低于蹬墻結束時的高度，求運動員與墻發(fā)生相互作用的最長時間。17．如圖所示，P為固定的豎直擋板，質量為的長木板A靜置于光滑水平面上（A的上表面略低于擋板P下端），質量為m的小物塊B（可視為質點）以水平初速度從A的左端向右滑上A的上表面，經過一段時間A、B第一次達到共同速度，此時B恰好未從A上滑落，然后物塊B與長木板A一起向右運動，在時刻，物塊B與擋板P發(fā)生了第一次碰撞，經過一段時間物塊B與長木板A第二次達到共同速度，之后物塊B與擋板P發(fā)生了很多次碰撞，最終在（未知）時恰好相對地面靜止。已知A、B間的動摩擦因數為，重力加速度為g，物塊與擋板P發(fā)生碰撞時無機械能損失且碰撞時間極短，求：（1）木板A的長度；（2）時間內B經過的路程：（3）的值。

第七章動量守恒定律測試卷（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務必將自己的班級、姓名、學號填寫在試卷上。2．回答第I卷時，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-8題只有一項符合題目要求，第9-12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1．如圖所示，輕彈簧的下端系著質量相等的a、b兩球，兩小球之間由輕質細線連接，系統(tǒng)靜止時彈簧未超出彈性限度?，F剪斷a、b間細線，在接下來的運動過程中，下列說法正確的是（）A．a、b兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒B．a、b兩球和輕彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒C．a、b兩球組成的系統(tǒng)動量守恒D．a、b兩球和輕彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒【答案】B【詳解】A．剪斷a、b間細線后，彈簧對a做功、a球的機械能發(fā)生變化，b球只有重力對它做功，機械能不變，所以a、b兩球組成的系統(tǒng)機械能不守恒，故A錯誤；B．剪斷a、b間細線后，a、b兩球和輕彈簧組成的系統(tǒng)，只有重力和彈簧彈力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，故B正確；C．剪斷a、b間細線后，a、b兩球組成的系統(tǒng)所受合外力不為零，系統(tǒng)動量不守恒，故C錯誤；D．剪斷a、b間細線后，a、b兩球和輕彈簧組成的系統(tǒng)所受合外力不為零，系統(tǒng)動量不守恒，故D錯誤。故選B。2．如圖所示，OA、OB為兩條不同的光滑軌道，端點O、A、B都在豎直圓周上，OC豎直直徑。完全相同的兩個小球分別從A、B兩點沿兩條軌道由靜止開始同時釋放，不計空氣阻力。兩小球到達O點的過程中，下列判斷正確的是（）A．沿BO軌道運動的小球先到達O點B．兩個小球重力的沖量不相同C．兩小球的動量變化率相同D．沿AO軌道運動小球的動量變化率大【答案】D【詳解】A．設軌道與水平方向的夾角為，對小球研究，小球受重力和支持力，將重力沿軌道方向和垂直軌道方向正交分解，根據牛頓第二定律可得由圖中的直角三角形可知，小球的位移為由于小球下落過程中做初速度為0的勻加速直線運動，故下落時間所以下落時間與無關，故兩小球一起到達，故A錯誤；B．下落時間相同，重力相同，由可得兩個小球重力的沖量相同，故B錯誤；CD．小球的末速度為由于A點下落的大，即大，故從A點下落的末速度大，根據可知沿AO軌道運動小球的動量變化率大，故C錯誤，D正確。故選D。3．如圖所示，若手機質量m=200g，從離人眼約h=20cm的高度無初速掉落，砸到眼睛后經=0.01s手機停止運動，取重力加速度g=10m/s2，下列分析正確的是（）A．手機對眼睛的作用力大小約為30NB．手機對眼睛的作用力大小約為40NC．全過程手機重力的沖量大小約為0.42N?sD．全過程手機重力的沖量大小約為0.40N?s【答案】C【詳解】AB．手機自由下落h時的速度為手機與眼相互作用過程，以豎直向下為正方，據動量定理可得解得手機受到的作用力大小為由牛頓第三定律可知，手機對眼睛的作用力大小約為42N，AB錯誤；CD．手機自由下落時間為全過程手機重力的沖量大小為，C正確，D錯誤。故選C。4．如圖所示，質量為m的人立于平板車上，人與車的總質量為m0，人與車以速度v1在光滑水平面上向右勻速運動，當此人相對于車以速度v2豎直跳起時，車的速度變?yōu)椋ǎ〢．，向右 B．，向右C．，向右 D．，向右【答案】D【詳解】根據題意可知，人和車在水平方向上動量守恒，當人豎直跳起時，人和車之間在豎直方向上有相互作用，在水平方向上合力為零，動量仍然守恒，水平方向的速度不發(fā)生變化，所以車的速度仍為v1，方向向右。故選D。5．如圖，質量為的小球A沿光滑水平面以速度向右運動，與質量為的靜止小球B發(fā)生碰撞，碰撞后小球A以速率（為待定系數）彈回，然后與固定擋板P發(fā)生彈性碰撞，要使A球能與B球再次發(fā)生碰撞，則k的取值范圍應滿足（

）．A． B．C．或 D．【答案】A【詳解】A球與B球第一次碰撞過程，根據動量守恒可得碰撞過程應遵循系統(tǒng)總動能不增加原則，則有為了使A球能與B球再次發(fā)生碰撞，需要滿足聯立解得故選A。6．如圖甲所示，一輕彈簧的兩端分別與質量為和的兩物塊相連接，并且靜止在光滑的水平桌面上?，F使m1瞬時獲得水平向右的速度3m/s，以此刻為計時零點，兩物塊的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，以下說法正確的是（）A．兩物塊的質量之比為B．在時刻和時刻彈簧的彈性勢能均達到最大值C．時間內，彈簧的長度大于原長D．時間內，彈簧的彈力逐漸減小【答案】B【詳解】A．以m1的初速度方向為正方向，對0～1s時間內的過程，由動量守恒定律得將v1=3m/s，v共=1m/s代入解得故A錯誤；B．根據系統(tǒng)能量守恒可知在時刻和時刻，系統(tǒng)的動能最小，彈簧的彈性勢能達到最大值，故B正確；C．在時刻彈簧壓縮至最短，所以時間內，彈簧的長度小于原長，故C錯誤；D．時間內，彈簧處于拉伸階段，彈力逐漸增大，故選B。7．一粒水銀珠豎直地掉在光滑的水平玻璃板上，分成三粒小水銀珠1、2、3，以相等的速率在玻璃板上沿三個方向運動，如圖所示。小水銀珠1與2、2與3、3與1的運動方向之間的夾角分別為、、。小水銀珠1、2、3的質量之比為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】一粒水銀珠分成三個小水銀珠，其前后滿足水平方向動量守恒，設三個小水銀珠的速度大小為均為v，垂直水銀珠3運動方向有沿水銀珠3方向有解得故C正確，ABD錯誤。故選C。8．一位解放軍海軍士兵蹲在皮劃艇上進行射擊訓練，用步槍在t時間內沿水平方向發(fā)射了7發(fā)子彈。若該士兵連同裝備和皮劃艇的總質量是M，發(fā)射每兩發(fā)子彈之間的時間間隔相等，每發(fā)子彈的質量為m，子彈離開槍口的對地速度為。射擊前皮劃艇是靜止的，不考慮水的阻力，忽略因射擊導致裝備質量的減少，則在t時間內皮劃艇的位移為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】發(fā)射子彈時，根據動量守恒可得每發(fā)一顆子彈，皮劃艇增加的速度為所以在t時間內沿水平方向發(fā)射了7發(fā)子彈，則皮劃艇在6個時間內，分別以、、……勻速運動，每段勻速運動的位移依次為；；……故t時間內皮劃艇的總位移為故選B。9．如圖所示，絲網版畫有其獨特的繪畫語言，其藝術水準可與國畫、油畫等其它藝術作品相媲美。絲網版畫在顯影時需要用高壓水槍沖洗，若高壓水槍噴口的截面積為，噴口的出水速度為，水的密度為，噴口工作時水流垂直射到版畫上，之后水與版畫接觸并在平面上散開，以下說法正確的是（??）A．若僅減小噴口水柱的橫截面積，可以增大水對版畫沖擊產生的壓強B．若僅減小噴口水柱的橫截面積，可以減小水對版畫沖擊產生的壓力C．若僅將噴水速度增大到原來的2倍，可以使水對版畫產生的壓力增大到原來的4倍D．若僅將噴水速度增大到原來的2倍，可以使水對版畫產生的壓強增大到原來的2倍【答案】BC【詳解】取時間內的水為研究對象，則這些水的質量設這部分水受到版畫的沖擊力大小為，以水運動的方向為正方向，由動量定理解得由牛頓第三定律，水對版畫沖擊產生的壓力水對版畫沖擊產生的壓強AB．若僅減小噴口水柱的橫截面積，不能改變水對版畫沖擊產生的壓強，可以減小水對版畫沖擊產生的壓力，A錯誤，B正確；CD．若僅將噴水速度增大到原來的2倍，可以使水對版畫產生的壓力和壓強均增大到原來的4倍，C正確，D錯誤。故選BC。10．帶有光滑圓弧軌道，質量為的滑車靜止置于光滑水平面上，如圖所示，一質量也為的小球以速度水平沖上滑車，到達某一高度后，小球又返回車的左端，則（）A．小球返回車的左端時，速度為零B．小球返回車的左端時，速度為C．小球上升到最高點時，小車的速度為D．小球在弧形槽上上升的最大高度為【答案】ACD【詳解】AB．設小球離開小車時，小球的速度為v1，小車的速度為v2，選取向右為正方向，整個過程中動量守恒，由動量守恒定律得mv0=mv1+mv2由機械能守恒定律得解得v1=0；v2=v0即小球與小車分離后二者交換速度，所以小球與小車分離后做自由落體運動，故B錯誤，A正確。CD．當小球與小車的水平速度相等時，小球弧形槽上升到最大高度，設該高度為h，以向右為正方向，由動量守恒定律得mv0=2mv解得由機械能守恒定律得解得故CD正確。故選ACD。11．溜冰車是冬季最受歡迎的娛樂項目之一，冰車的鋼制滑板與冰面間的動摩擦因數很小，可近似認為接觸面光滑。如圖所示，某次游戲時甲在左、乙在右，甲、乙乘坐各自的冰車一起以的速度向冰面的左側壁滑行，某時刻甲用力將乙推開。再次游戲時乙在左、甲在右，二者一起再以2m/s的速度向冰面的左側壁滑行，某時刻甲再次用力將乙推開。已知甲與冰車的總質量為，乙與冰車的總質量為，冰車與側壁的碰撞可看作彈性碰撞，下列說法正確的是（）A．甲在左、乙在右，二者分開時只要甲的速度大小大于3m/s，乙的運動就反向B．甲在左、乙在右，若二者分開時甲的速度大小為6m/s，則甲與左側壁碰后還能與乙再次相碰C．乙在左、甲在右，若二者分開時乙的速度大小為5m/s，則甲反向運動D．乙在左、甲在右，二者分開，乙與左側壁碰后總能追上甲【答案】BD【詳解】A．甲在左、乙在右，甲用力將乙推開的過程，甲、乙和兩冰車組成的系統(tǒng)動量守恒，設向左為正方向，有當時得所以當分開時甲的速度大小滿足時，乙的運動方向還是向左，A錯誤；B．由知，當時則二者分開后，乙反向以4m/s的速度大小運動，而甲與左側壁碰撞后速度大小不變，方向反向，甲的速度大小大于乙的速度大小，故甲還能與乙再次相碰，B正確；C．乙在左、甲在右，甲用力將乙推開的過程，甲、乙和兩冰車組成的系統(tǒng)動量守恒，設水平向左為正方向，有當時甲沒有反向運動，C錯誤；D．若乙與左側壁碰后不能追上甲，則需滿足而因為，由可判斷即乙與左側壁碰后總能追上甲，D正確。故選BD。12．如圖，兩輛完全相同的小車A和B靜止在光滑水平面上，兩小車緊靠在一起而不粘連，在小車A上豎直固定一輕質細桿，長的輕質細繩的一端系在細桿頂端，另一端拴一質量m=1kg的小球，已知小車的質量M=2m，重力加速度g=10m/s2，細桿的高度大于繩長?，F將小球向右拉至細繩水平且繃直后由靜止釋放，下列說法正確的是（）A．小球與兩小車組成的系統(tǒng)動量守恒B．釋放小球后到小球第一次到達最低點過程中，小車A對小車B的彈力一直增大C．小球第一次到達最低點后能向左上升的最大高度為D．小球第二次到達最低點時小球與小車A的速率之比為8∶7【答案】CD【詳解】A．小球與兩小車組成的系統(tǒng)在豎直方向上所受合外力不為零，動量不守恒，故A錯誤；B．小球與兩小車組成的系統(tǒng)在水平方向上所受合外力為零，動量守恒，釋放小球后到小球第一次到達最低點過程中，小球在水平方向的分速度一直增大，所以小車A、B速度一直增大，當小球到達最低點時，小車A、B速度達到最大，此時小車A對小車B的彈力為零，所以釋放小球后到小球第一次到達最低點過程中，小車A對小車B的彈力一直減小，故B錯誤；C．設小球第一次到達最低點時的速度大小為v0，兩小車速度大小均為v1，在水平方向根據動量守恒定律有

①根據機械能守恒定律有

②小球第一次到達最低點后能向左上升至最大高度h時，小車A和小球速度大小相同，設為v2，在水平方向根據動量守恒定律有

③根據機械能守恒定律有

④聯立①②③④解得

⑤故C正確；D．設小球第二次到達最低點時小球與小車A的速度分別為v3、v4，取水平向左為正方向，在水平方向上根據動量守恒定律有

⑥根據機械能守恒定律有

⑦聯立⑥⑦解得，

⑧所以

⑨故D正確。故選CD。第II卷（非選擇題共52分）二、實驗題（滿分14分）13．某同學設計了如圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律：（1）小車a的前端粘有質量不計的橡皮泥，在小車a后連著紙帶，紙帶通過電磁打點計時器，長木板下墊著小木塊，開始時未放小車b，移動長木板下的小木塊，輕推小車a，直到紙帶上打下的點跡________；（填“均勻”或“不均勻”）（2）在小車a的前方放置一個與a材料相同的靜止小車b，推動小車a使之運動，之后與小車b相碰并粘合成一體，若已測得打點的紙帶如圖乙所示，O為運動的起點，x1、x2、x3、x4分別為OA、AB、BC、CD的長度，則應選________段來計算a碰撞前的速度，應選________段來計算a和b碰后的共同速度；（以上兩空均選填“x1”“x2”“x3”或“x4”）（3）設a的質量為ma、b的質量為mb，要驗證碰撞中的動量守恒定律，要驗證的關系為________（選ma、mb、x1、x2、x3、x4來表示）?！敬鸢浮烤鶆颉驹斀狻浚?）[1]當小車a所受的摩擦力和重力沿斜面方向的分力平衡時，小車a做勻速直線運動，即紙帶上打下的點跡均勻分布；（2）[2][3]推動小車由靜止開始運動，小車先加速后勻速，即在相同的時間間隔內通過的位移相等，所以AB段為勻速運動階段，可計算小車a碰前的速度，即選x2；碰撞過程是一個變速過程，而碰后a、b共速，一起做勻速直線運動，點跡均勻分布，所以應選CD段計算碰后共同的速度，即選x4；（3）[4]設打點計時器的打點周期為T，所以兩相鄰計數點間的時間間隔為由圖可知，碰前小車a的速度為碰后小車的共同速度為需要驗證的關系為聯立以上各式可得14．如圖所示，載有物資的熱氣球靜止于距水平地面的高處，現將質量為的物資以相對地面的速度水平投出，物資落地時速度大小為。物資拋出后經熱氣球的速度變?yōu)?，方向豎直向上。投出物資后熱氣球的總質量為，所受浮力不變，重力加速度g取10，求：（1）物資運動過程中克服空氣阻力所做的功；（2）熱氣球拋出物資后5s內所受空氣阻力沖量的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）根據動能定理有解得（2）投出物資過程，系統(tǒng)動量守恒投出物資后，對熱氣球在水平方向和豎直方向用動量定理列方程；其中聯立求得空氣阻力沖量的大小為15．如圖所示，光滑曲線軌道分別與豎直軌道、粗?水平地面平滑連接，右端與光滑半圓軌道平滑連接，半圓軌道直徑為。長為，豎直軌道的最高點A與地面高度差。質量為的小滑塊P從A點靜止釋放，之后在點與靜止放置在該處的小滑塊Q發(fā)生碰撞，碰撞過程機械能損失不計。已知小滑塊Q的質量也為，小滑塊Q被撞后的瞬間對軌道的壓力突然增大了。已知重力加速度為。（1）求水平軌道的動摩擦因數；（2）如果小滑塊P的質量變?yōu)椋檎龜担?，如果要求小滑塊Q在半圓軌道段運動過程中沒有脫離圓?。ㄔO碰撞后P立即拿走，不發(fā)生兩次碰撞），求的取值范圍。

【答案】（1）0.5；（2）或【詳解】（1）設滑塊P與Q碰撞前瞬間速度的大小為，碰撞后Q的速度為，則根據動能定理可得，P與Q彈性碰撞，根據動量守恒和能量守恒有；解得增加的壓力解得（2）設滑塊P與Q碰撞前瞬間速度的大小為，則根據動能定理得，P與Q碰撞為彈性碰撞，設碰撞后的速度分別為和，以向右為正方向，根據動量守恒和能量守恒定律可得；解得不脫離圓弧軌道的條件有兩種情形有：情形一：不過圓心等高處，有解得情形二：對Q從點到點過程，由機械能守恒定律得對Q球在點，由牛頓第二定律得解得所以滿足或。16．跑酷不僅可以強健體質，也可使得自身反應能力更加迅速?，F有一運動員在圖示位置起跳，運動過程姿勢不變且不發(fā)生轉動，到達墻面時鞋底與墻面接觸并恰好不發(fā)生滑動，通過鞋底與墻面間相互作用可以獲得向上的升力。已知運動員起跳時速度為，與水平方向夾角為θ，到達墻壁時速度方向恰好與墻面垂直，運動員鞋底與墻面的動摩擦因數為μ（），最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g，全過程忽略空氣阻力影響。（1）求運動員起跳時的水平分速度與豎直分