2024-2025學(xué)年高中地理選擇性必修1-第一章　動量守恒定律

姓名班級考號姓名班級考號密○封○裝○訂○線密○封○裝○訂○線密封線內(nèi)不要答題密○封○裝○訂○線密○封○裝○訂○線密○封○裝○訂○線密○封○裝○訂○線密封線內(nèi)不要答題第一章動量守恒定律注意事項1.本試卷滿分100分,考試用時90分鐘。2.無特殊說明,本試卷中重力加速度g取10m/s2。一、單項選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一個選項符合題目要求)1.足球運動員訓(xùn)練罰點球,足球放置在球門中央的正前方O點,如圖所示,兩次射門,足球分別斜向上打在水平橫梁上的a、b兩點,a為橫梁中點。已知兩次球被踢出時的速度大小相等,不計空氣阻力,則足球()A.到達a、b的位移相同B.到達a、b的速度相同C.到達a、b的動能相同D.到達a、b的動量相同2.“獨竹漂”是一項獨特的黔北民間絕技。獨竹漂高手們腳踩一根楠竹,漂行水上如履平地。如圖甲所示,在平靜的湖面上,一位女子腳踩竹竿抵達岸邊,此時女子靜立于竹竿上的A點,一位攝影愛好者使用連拍模式拍下了該女子在竹竿上行走過程的系列照片,并從中選取了兩張進行對比。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn),甲、乙兩張照片中A、B兩點的水平間距約為1cm,乙圖中竹竿右端距離河岸約為1.8cm。已知竹竿的質(zhì)量約為25kg,若不計水的阻力,則該女子的質(zhì)量約為()A.45kgB.50kgC.55kgD.60kg3.如圖所示,某物理老師為了演示動量守恒定律的應(yīng)用,在光滑水平桌面上放置一小車,用細線將一小鋼球懸掛在小車的立柱上。演示開始前該老師用右手按住小車,左手拿著小球?qū)⒓毦€向左拉開一定角度,并保持整個裝置靜止在桌面上的A處,若使小車能夠運動到右側(cè)較遠的B處,下列方案可行的是()A.同時松開兩只手B.先松開左手,當小球第一次運動到最低點時,再松開右手C.先松開左手,當小球運動到右側(cè)最高點時,再松開右手D.先松開左手,當小球第二次運動到最低點時,再松開右手4.如圖所示,質(zhì)量為M=9kg的木塊靜止于光滑水平面上,一質(zhì)量為m=1kg的子彈以水平速度v0=100m/s打入木塊并停在木塊中,下列說法正確的是()A.子彈打入木塊后子彈和木塊的共同速度為v=8m/sB.子彈對木塊做的功W=500JC.木塊對子彈做正功D.子彈打入木塊過程中產(chǎn)生的熱量Q=4500J5.如圖是我國某瀑布的局部風景圖。已知該級瀑布的落差約為h=80m,流量(數(shù)值上等于單位時間內(nèi)流出水的體積)Q=5m3/s,忽略水的初速度及空氣的影響,可認為水落到瀑布底部的巖石上時豎直速度減為0(水撞擊巖石的過程中可以忽略重力的影響),水的密度ρ=1×103kg/m3,則瀑布對底部巖石的沖擊力大小約為()A.2×103NB.2×104NC.2×105ND.2×106N6.一物體P與靜止在粗糙水平面上的物體Q發(fā)生彈性正碰,碰撞時間極短,兩物體與水平面間的動摩擦因數(shù)相同,碰撞前后物體P運動的v-t圖像如圖所示,則()A.物體P碰撞前后運動的位移大小之比是4∶1B.物體P和物體Q質(zhì)量之比是1∶3C.物體P和物體Q碰后運動的位移大小之比是3∶1D.物體P和物體Q碰撞后速度大小之比是2∶37.如圖所示,A、B、C、D、E、F、G為七個質(zhì)量分布均勻、半徑相同的球,其中A、G兩球質(zhì)量相等,B、C、D、E、F五球質(zhì)量相等,且A球質(zhì)量小于B球質(zhì)量。現(xiàn)將B、C、D、E、F、G放置在光滑的水平面上排成一條直線且均處于靜止狀態(tài)。某時刻讓A球以速度v0正對B球運動,所發(fā)生的碰撞均為彈性碰撞,則發(fā)生一系列碰撞之后,最終()A.五個小球靜止,兩個小球運動B.四個小球靜止,三個小球運動C.三個小球靜止,四個小球運動D.七個小球都運動8.光滑水平面上停放著質(zhì)量為m、裝有光滑弧形槽的小車,一質(zhì)量也為m的小球以水平初速度v0沿槽口向小車滑去,到達某一高度后,小球又返回右端,圖甲小車放置在無阻礙的光滑水平面上,圖乙小車靠墻停放,已知重力加速度為g,則()A.圖甲中小球返回右端后將做平拋運動B.圖甲中在小球從最高點滑下過程中與小車組成的系統(tǒng)動量守恒C.圖甲中小球在弧形槽內(nèi)上升的最大高度為vD.圖乙中全過程小球?qū)π≤噳毫Φ臎_量大小為2mv0二、多項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多個選項符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不答的得0分)9.質(zhì)量皆為m的甲、乙兩人分別站在質(zhì)量為M的小船的船頭和船尾,隨船以速度v0在水面上漂移(不計阻力)。兩人同時以對地的速率v水平跳出,其中甲沿船前進的方向跳出,乙沿相反方向跳出,則()A.船對甲的沖量較大B.船對乙的沖量較大C.船速不變D.船速增大10.如圖所示,打樁機將質(zhì)量為M的重物提升至離樁高h的高度,然后由靜止釋放,重物與質(zhì)量為m的樁發(fā)生完全非彈性碰撞后,樁打入的深度為d。已知重力加速度為g,重物下落過程視為自由落體運動,下列說法正確的是()A.重物與樁碰后瞬間的速度為mB.碰撞過程中損失的機械能為Mg?C.樁打入地面過程中受到地面的平均阻力為M2g?(M+m)D.重物從靜止釋放到樁打入深度為d的過程中,重物和樁構(gòu)成的系統(tǒng)損失的機械能為Mg(h+d)+mgd11.如圖(a),質(zhì)量m=1kg可視為質(zhì)點的小物塊放在水平地面上,物塊與地面間動摩擦因數(shù)μ=0.4?，F(xiàn)給物塊一水平向右的初速度v0=1m/s,同時施加水平向右的外力F,F的大小隨時間t的變化如圖(b)所示。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則物塊在0~6s時間內(nèi)()A.最大速度為3m/sB.最大加速度為2m/s2C.運動的總時間為(6+2)sD.所受摩擦力的總沖量大小為19N·s12.如圖所示,質(zhì)量為1kg的物塊A放在質(zhì)量為4kg的小車B上,物塊A與小車間的動摩擦因數(shù)為0.1,兩者以共同速度在光滑水平面上向右運動,右側(cè)墻壁上固定著一處于自然長度的輕彈簧。t1=0時刻小車撞上彈簧時的速度大小v1=1m/s,t2時刻物塊、小車之間將要發(fā)生滑動,此時彈簧壓縮量為0.25m,再過38s小車速度減小到零。小車被彈回過程中小車、物塊加速度相等時刻為t3。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,彈簧始終處在彈性限度內(nèi)。下面說法正確的是()A.彈簧的勁度系數(shù)為10N/mB.t2時刻小車速度大小為32C.t3時刻物塊速度大小為34D.從t2到t3整個系統(tǒng)損失的機械能為932三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(8分)某同學(xué)利用如圖所示的斜槽軌道和兩個由相同材料制成、表面粗糙程度相同的滑塊A、B做“驗證動量守恒定律”的實驗,斜槽軌道由傾斜軌道和平直軌道組成,兩部分間由一段圓弧平滑連接,在平直軌道上一側(cè)固定有刻度尺,其操作步驟如下:①將斜槽軌道放置在水平桌面上;②用天平測得A、B兩個滑塊的質(zhì)量分別為m1、m2;③不放滑塊B,使滑塊A從傾斜軌道頂端P點由靜止釋放,滑塊A最終靜止在平直軌道上,記下滑塊A靜止時其右側(cè)面對應(yīng)的刻度x1;④把滑塊B放在平直軌道上,記下其左側(cè)面對應(yīng)的刻度x0;⑤讓滑塊A仍從傾斜軌道頂端P點由靜止釋放,滑塊A與滑塊B發(fā)生碰撞后最終均靜止在平直軌道上,記下最終滑塊B靜止時其左側(cè)面對應(yīng)的刻度x2、滑塊A靜止時其右側(cè)面對應(yīng)的刻度x3。(1)實驗中,必須滿足的條件是。

A.傾斜軌道必須光滑B.平直軌道必須水平C.滑塊A的質(zhì)量應(yīng)等于滑塊B的質(zhì)量D.同一組實驗中,滑塊A靜止釋放的位置要相同(2)實驗中滑塊A碰撞前的速度大小v0與成正比。

A.x1B.x1-x0C.(x1-x0)2D.x(3)若關(guān)系式m1x1?x0=成立,則可得出結(jié)論:滑塊A、B碰撞過程中動量守恒。若要進一步驗證滑塊A、B的碰撞是否為彈性碰撞,則應(yīng)滿足的關(guān)系式為:14.(10分)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞,碰撞時間極短,比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2,進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空:(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平;(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg,要使碰撞后兩滑塊運動方向相反,應(yīng)選取質(zhì)量為kg的滑塊作為A;

(3)調(diào)節(jié)B的位置,使得A與B接觸時,A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等;(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運動,并與B碰撞,分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1和t2;(5)將B放回到碰撞前的位置,改變A的初速度大小,重復(fù)步驟(4),多次測量的結(jié)果如下表所示;12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k=v0.31k20.330.330.33(6)表中的k2=(保留2位有效數(shù)字);

(7)v1v2的平均值為(保留(8)理論研究表明,對本實驗的碰撞過程,是否為彈性碰撞可由v1v2判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞,則v1v2的理論表達式為(用m1和m2表示),本實驗中其值為(保留2位有效數(shù)字),若該值與(7)中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi),15.(8分)在3000m速度輪滑接力賽中,“接棒”的運動員甲提前站在“交棒”的運動員乙前方,并且開始向前滑行,待乙追上甲時,乙的速度大小為12m/s,甲的速度大小為10m/s,此時乙沿水平方向迅速推甲,之后乙的速度大小變?yōu)?m/s。若甲、乙的質(zhì)量均為60kg,乙推甲的時間為0.4s,忽略交接過程地面的摩擦力與空氣阻力,則乙推甲過程:(1)乙推完甲后瞬間甲的速度大小是多少?(2)乙對甲的平均作用力大小是多少?(3)乙至少需額外消耗的體能是多少?16.(9分)如圖所示,光滑固定水平桿上套有質(zhì)量均為m=0.5kg的滑塊A和B。長l=1.0m的輕質(zhì)細線一端固定在滑塊B上,另一端系住一質(zhì)量為m0=1.0kg的小球C?，F(xiàn)將C球向左拉起至細線與豎直方向成θ=53°角的位置,然后由靜止釋放C球,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:(1)A、B兩滑塊分離時,A、B、C的速度大小;(2)A、B兩滑塊分離時,滑塊A的位移大小;(3)A、B兩滑塊分離后,C球能向上擺動的最大高度。17.(11分)在一次模擬訓(xùn)練中,質(zhì)量為1.2kg的微型導(dǎo)彈在0.01s時間內(nèi)發(fā)生第一次爆炸,向下高速噴出少量高壓氣體(此過程導(dǎo)彈位移可以忽略),然后被豎直發(fā)射到距地面h=80m的最高點。在最高點時剩余火藥在極短時間內(nèi)發(fā)生第二次爆炸,爆炸過程中釋放的能量有40%轉(zhuǎn)化為機械能,導(dǎo)彈被炸成兩部分,其中質(zhì)量為m1=0.8kg的部分以v1=600m/s的速度水平飛出,不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量。求:(1)第一次火藥爆炸過程中高壓氣體對導(dǎo)彈平均作用力大小;(2)第二次火藥爆炸后兩部分導(dǎo)彈落地點之間的距離;(3)第二次火藥爆炸中釋放的能量。18.(14分)如圖所示,光滑水平面上有一質(zhì)量M=1.98kg的小車,小車上表面有一半徑為R=1m的14光滑圓弧軌道,與水平軌道在B點相切,B點右側(cè)粗糙,小車的最右端D點豎直固定輕質(zhì)彈簧片CD,B、D之間距離為0.3m,一個質(zhì)量m=2kg的小球置于車的B點,車與小球均處于靜止狀態(tài),有一質(zhì)量m0=20g的子彈,以速度v0=800m/s擊中小車并停留在車中,設(shè)子彈擊中小車的過程時間極短,已知小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,小球與彈簧片碰撞時無機械能損失。求(1)子彈擊中小車后的瞬間,小車的速度大小;(2)小球再次返回圓弧軌道最低點時,小球的速度大小;(3)小球最終相對于B點的距離。

答案全解全析1.C由幾何關(guān)系可知,足球到達b的位移較大,選項A錯誤;根據(jù)機械能守恒有12mv02=12mv2+mgh,由于兩次球被踢出時的速度大小相等,達到高度相同,則到達a、b的動能相等,速度大小相等,但方向不同,故動量不同,選項B、D2.A對人和竹竿組成的系統(tǒng),可看成人船模型,所以m1x1=m2x2,代入數(shù)據(jù)可得人的質(zhì)量為m2=45kg,選項A正確。3.B同時松開兩只手,鋼球和小車組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,系統(tǒng)在水平方向上總動量為0,小球向右運動時,車往左運動,小球向左運動時,車往右運動,車只會在原來位置左右往復(fù)運動,無法持續(xù)向右運動到B處,故A不符合題意;先松開左手,當小球第一次運動到最低點時,再松開右手,系統(tǒng)在水平方向上總動量方向向右,車會運動到B處,故B符合題意;先松開左手,當小球運動到右側(cè)最高點時,再松開右手,系統(tǒng)在水平方向上總動量為0,小球向左運動時,車往右運動,小球向右運動時,車往左運動,車只會在原來位置左右往復(fù)運動,無法持續(xù)向右運動到B處,故C不符合題意;先松開左手,當小球第二次運動到最低點時,速度向左,此時再松開右手,系統(tǒng)在水平方向上總動量方向向左,車不會運動到B處,故D不符合題意。故選B。4.D根據(jù)動量守恒定律有mv0=(m+M)v,子彈打入木塊后子彈和木塊的共同速度為v=mv0m+M=10m/s,選項A錯誤;根據(jù)動能定理,子彈對木塊做的功W=12Mv2=450J,選項B錯誤;子彈動能減小,木塊對子彈做負功,選項C錯誤;根據(jù)能量守恒,子彈打入木塊過程中產(chǎn)生的熱量Q=12mv02-12(m5.C水近似做自由落體運動,撞擊巖石前速度v=2g?=40m/s,假設(shè)經(jīng)過一段極短的時間Δt,該時間內(nèi)撞上巖石的水的質(zhì)量為Δm=ρQΔt,由動量定理有ρQΔt(v-0)=FNΔt,解得FN=ρQv=2×105N,根據(jù)牛頓第三定律,水對巖石的沖擊力大小約為2×105N,選項C6.B物體P與物體Q發(fā)生彈性正碰,根據(jù)動量守恒有mPv=mP·(-0.5v)+mQv1,根據(jù)機械能守恒有12mPv2=12mP·(-0.5v)2+12mQv12,解得v1=v2,mQ=3mP,故物體P和物體Q質(zhì)量之比是1∶3,選項B正確;兩物體與水平面間的動摩擦因數(shù)相同,設(shè)為μ,則兩物體做減速運動的加速度大小為a=μg,物體P碰撞前有v0-v=at,物體P碰撞后有0.5v=at,可得v0=32v,物體P碰撞前運動的位移大小x1=v0+v2t=54vt,物體P碰撞后運動的位移大小x2=0.5v2t=14vt,物體P碰撞前后運動的位移大小之比是x1∶x2=5∶1,選項A錯誤;物體Q碰后運動的時間為t1=v1a=t,物體Q碰后運動的位移大小為x3=v12t1=14vt,物體P和物體Q碰后運動的位移大小之比是x2∶x3=1∶1,選項C錯誤7.B因球之間的碰撞均為彈性碰撞,則動量守恒、機械能守恒,設(shè)A、G兩球質(zhì)量均為m1,其余球的質(zhì)量均為m2,A、B碰后,A的速度為v1,B的速度為v2,由動碰靜規(guī)律可得v1=m1?m2m1+m2v0,v2=2m1m1+m2v0,因A球質(zhì)量m1小于B球質(zhì)量m2,碰撞后A球反彈,B球向前運動,因B、C、D、E、F五球質(zhì)量相等,B與C碰后,交換速度,B靜止,同理C、D、E都靜止,由于F質(zhì)量大于G質(zhì)量,F與G碰后,都向前運動,因此B、C、D、E四個球靜止,A、8.C圖甲中在小球從最高點滑下過程中與小車組成的系統(tǒng)只是在水平方向動量守恒,故B錯誤。圖甲,設(shè)小球回到最右端時速度為v1,小車此時速度為v2,對小球和小車由動量守恒定律和機械能守恒定律有mv0=mv1+mv2,12mv02=12mv12+12mv22,得v1=0,v2=v0,所以小球回到最右端后將做自由落體運動;設(shè)圖甲中小球在弧形槽內(nèi)上升的最大高度為h,有mv0=2mv,12mv02=12×2mv2+mgh,得h=v024g,故A錯誤,C正確。圖乙中小車始終不動,以小球初速度方向為正方向,全過程小球受到的合沖量為-2mv0,而小球只受重力和小車對其的支持力,重力的沖量方向豎直向下,大小為IG,9.BD設(shè)v0方向為正方向,則船對甲的沖量I甲=mv-mv0,船對乙的沖量I乙=-mv-mv0,則船對乙的沖量較大,選項A錯誤,B正確;對甲、乙兩人及船組成的系統(tǒng),由動量守恒定律有(M+2m)v0=Mv船+mv-mv,可得v船>v0,可知船速增大,選項C錯誤,D正確。10.CD根據(jù)v2-0=2gh,得重物下落h時的速度v=2g?,根據(jù)動量守恒有Mv=(M+m)v1,得重物與樁碰后瞬間的速度為v1=M2g?M+m,選項A錯誤;碰撞過程中損失的機械能為ΔE=12Mv2-12(M+m)v12=mMg?M+m,選項B錯誤;根據(jù)動能定理有(M+m)gd-fd=0-12(M+m)v12,解得樁打入地面過程中受到地面的平均阻力為f=M2g?(M+m)d+(M+m)g,選項C正確11.ABC當摩擦力與外力F大小相等時,物塊的速度達到最大,摩擦力的大小為f=μmg=4N,由圖可知,此時外力已經(jīng)施加了t1=2s,設(shè)其沖量為I1;外力的沖量等于F-t圖像中0~2s內(nèi)圖線與橫軸圍成的面積,由圖可知I1=12×(4+6)×2N·s=10N·s,根據(jù)動量定理可得I1-ft1=mvmax-mv0,解得vmax=I1?ft1+mv0m=3m/s,選項A正確。最大加速度為amax=Fmax?fm=2m/s2,選項B正確。設(shè)運動的總時間為t,根據(jù)動量定理有IF+If=0-mv0,其中IF=12×(6-t+6)×t,If=-4t,代入可得t2-4t-2=0,解得t=(2+6)s,選項12.BCDt2時刻,彈簧壓縮量x=0.25m,對A、B組成的系統(tǒng)有kx=(mA+mB)a,對A有aA=μg=1m/s2,當a=aA時物塊與小車之間即將相對滑動,解得k=20N/m,選項A錯誤;t1~t2時間內(nèi),用平均力計算彈簧彈力做功,W=kx2·x,根據(jù)動能定理有12(mA+mB)v12-12(mA+mB)v22=W,解得v2=32m/s,選項B正確;從t2到t3,物塊A的加速度大小總是等于1m/s2,方向水平向左,t3時刻小車的加速度仍為1m/s2,彈簧形變量仍為x=0.25m,小車的速度大小仍為v2=32m/s,即小車的減速過程與反向加速運動過程具有對稱性,從t2到t3的時間t=2×38s=34s,對A應(yīng)用動量定理,有-μmAgt=mAv3-mAv2,解得v3=34m/s,選項C正確;從t2到t3系統(tǒng)損失的機械能ΔE=12(mA+mB)v22-12mAv13.答案(1)D(2分)(2)D(2分)(3)m1x3?x0+m2x2?x0(2分)m1(x1-x0)=m1(x3-x0)+m2(x解析(1)傾斜軌道不一定光滑,只要滑塊A到達底端的速度相同即可,選項A錯誤;因為兩滑塊的材料相同,表面粗糙程度相同,若平直軌道的傾角為θ,由動能定理得(mgsinθ-μmgcosθ)x=12mv2,解得v2=2(gsinθ-μgcosθ)x,可見平直軌道不水平時,兩滑塊在軌道上碰撞后的速度的平方仍與位移成正比,仍可用運動的位移代替速度,選項B錯誤;為防止滑塊A與滑塊B碰后反彈,則滑塊A的質(zhì)量必須大于滑塊B的質(zhì)量,選項C錯誤;為保證滑塊A每次到達底端的初速度相同,則同一組實驗中,滑塊A靜止釋放的位置要相同,選項D正確。(2)對滑塊A由動能定理得-μm1g(x1-x0)=0-12m1v02,可得滑塊A碰撞前的速度大小為v0=2μg(x1?x0),即v0∝x1?x0。(3)若滑塊A、B碰撞過程中動量守恒,則有m1v0=m1v1+m2v2,又因為v0=2μg(x1?x0),v1=2μg(x3?x0),v2=2μg(x2?x0),聯(lián)立可得m1x1?x0=m1x3?x0+m2x2?x0;若滑塊14.答案(2)0.304(2分)(6)0.31(2分)(7)0.32(2分)(8)m2?m12m1(2分)解析(2)應(yīng)該用質(zhì)量較小的滑塊碰撞質(zhì)量較大的滑塊,碰后運動方向相反,故選0.304kg的滑塊作為A。(6)由于兩段位移大小相等,根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得k2=v1v2=t2t(7)v1v2的平均值為k=0.31+0.31+0.33+0.33+0.33(8)彈性碰撞時滿足動量守恒和機械能守恒,可得m1v0=-m1v1+m2v2,12m1v02=12m1v12+12m2v22,聯(lián)立解得v15.答案(1)13m/s(2)450N(3)180J解析(1)取甲運動員初始運動方向為正方向,乙推甲的過程中,兩者所組成的系統(tǒng)動量守恒,則有mv乙1+mv甲1=mv乙2+mv甲2(1分)解得v甲2=13m/s(1分)(2)取甲運動員初始運動方向為正方向,乙推甲的過程中,對運動員甲,根據(jù)動量定理有Ft=mv甲2-mv甲1(2分)代入數(shù)據(jù)得F=450N(1分)(3)交接過程乙至少需額外消耗的體能等于系統(tǒng)機械能的增加量,故ΔE=12mv甲22+1解得ΔE=180J(1分)16.答案(1)2m/s2m/s2m/s(2)0.4m(3)