2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律章末質(zhì)量評(píng)估含解析新人教版選修3-5

PAGE10-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．在不計(jì)空氣阻力作用的條件下，下列說(shuō)法中不正確的是()A．自由下落的小球在空中運(yùn)動(dòng)的隨意一段時(shí)間內(nèi)，其增加的動(dòng)能肯定等于其削減的重力勢(shì)能B．做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在空中運(yùn)動(dòng)的隨意相同的時(shí)間內(nèi)，其速度的變更量肯定相同C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球在隨意一段時(shí)間內(nèi)其合外力做的功肯定為零，合外力的沖量也肯定為零D．單擺在一個(gè)周期內(nèi)，合外力對(duì)擺球做的功肯定為零，合外力的沖量也肯定為零解析：不計(jì)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，其增加的動(dòng)能肯定等于其減小的重力勢(shì)能，故A正確；做平拋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的隨意相同的時(shí)間內(nèi)，其速度的變更量肯定相同，故B正確；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，其所受合外力的方向肯定指向圓心，小球在隨意一段時(shí)間內(nèi)其合外力做的功肯定為零，但由于速度的方向不斷變更，所以速度的變更量不肯定等于0，合外力的沖量也不肯定為零，故C錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，單擺的小球又回到初位置，全部的物理量都與起先時(shí)相等，所以單擺在一個(gè)周期內(nèi)，合外力對(duì)擺球做的功肯定為零，合外力的沖量也肯定為零，故D正確．答案：C2.有一宇宙飛船，它的正對(duì)面積S＝2m2，以v＝3×103m/s的相對(duì)速度飛入一宇宙微粒區(qū).此微粒區(qū)1m3空間中有一個(gè)微粒，每一個(gè)微粒的平均質(zhì)量為m＝2×10－7kg.設(shè)微粒與飛船外殼碰撞后附著于飛船上，要使飛船速度不變，飛船的牽引力應(yīng)增加（）A.3.6×103N B.3.6NC.1.2×103N D.1.2N解析：在t時(shí)間內(nèi)與飛船碰撞并附著于飛船上微粒的總質(zhì)量為M＝vtSm，由動(dòng)量定理得：Ft＝Mv，解得F＝3.6N.依據(jù)牛頓第三定律，微粒對(duì)飛船的作用力為3.6N.要使飛船速度不變，依據(jù)平衡條件，飛船的牽引力應(yīng)增加3.6N，故B正確.答案：B3．如圖所示，一光滑地面上有一質(zhì)量為m′的足夠長(zhǎng)的木板ab，一質(zhì)量為m的人站在木板的a端，關(guān)于人由靜止起先運(yùn)動(dòng)到木板的b端(M、N表示地面上原a、b對(duì)應(yīng)的點(diǎn))，下列圖示正確的是()ABCD解析：依據(jù)動(dòng)量守恒定律，木板與人組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，對(duì)于題中的“人板模型”，設(shè)各自對(duì)地的位移為x′m、xm，且有m′x′m＝mxm，x′m＋xm＝L板長(zhǎng)，以M點(diǎn)為參考點(diǎn)，人向右運(yùn)動(dòng)，木板向左運(yùn)動(dòng)，易得D是正確的．答案：D4.一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，從靜止起先做直線運(yùn)動(dòng)，物體所受合外力F隨時(shí)間t變更的圖象如圖所示，則在時(shí)刻t＝8s時(shí)，物體的速度為（）A.2m/s B.8m/sC.16m/s D.4eq\r(2)m/s解析：F-t圖象的面積表示沖量，在上方為正，在下方為負(fù)，故依據(jù)動(dòng)量定理可得：2×2＋eq\f(1,2)×2×1－eq\f(1,2)×2×2＋2×2＋eq\f(1,2)×2×1＝mv－0，解得第8s末的速度v＝16m/s，C正確.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，起先時(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)量的變更可能為()A．ΔpA＝－4kg·m/s，ΔpB＝4kg·m/sB．ΔpA＝2kg·m/s，ΔpB＝－2kg·m/sC．ΔpA＝－2kg·m/s，ΔpB＝2kg·m/sD．ΔpA＝ΔpB＝2kg·m/s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)量變更應(yīng)為負(fù)值，B的動(dòng)量變更應(yīng)為正值．而繩子可能會(huì)被拉斷，說(shuō)明在拉斷繩子前A的速度不行能為零，故只有C正確．答案：C6.質(zhì)量為M的熱氣球吊框中有一質(zhì)量為m的人，共同靜止在距離地面為h的高空中，現(xiàn)從氣球上放下一根質(zhì)量不計(jì)的軟繩，人沿繩子平安滑到地面，在此過(guò)程中熱氣球上升了（）A.eq\f(m,M)h B.eq\f(M,m)hC.eq\f(m＋M,M)h D.h解析：人與氣球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)人的速度為v1，氣球的速度為v2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，以人與氣球組成的系統(tǒng)為探討對(duì)象，以向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：mv1－mv2＝0，得meq\f(s人,t)－Meq\f(s氣,t)＝0，其中s人＝h，解得s氣＝eq\f(m,M)h.答案：A7．用豆粒模擬氣體分子，可以模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原理．如圖所示，從距秤盤(pán)80cm高度把1000粒的豆粒連續(xù)勻稱地倒在秤盤(pán)上，持續(xù)作用時(shí)間為1s，豆粒彈起時(shí)豎直方向的速度變?yōu)榕銮暗囊话耄裘總€(gè)豆粒只與秤盤(pán)碰撞一次，且碰撞時(shí)間極短(在豆粒與秤盤(pán)碰撞極短時(shí)間內(nèi)，碰撞力遠(yuǎn)大于豆粒受到的重力)，已知1000粒的豆粒的總質(zhì)量為100g．則在碰撞過(guò)程中秤盤(pán)受到的壓力大小約為()A．0.2N B．0.6NC．1.0N D．1.6N解析：豆粒從80cm高處落下時(shí)速度為v,v2＝2gh，則v＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×0.8)m/s＝4m/s設(shè)向上為正方向，依據(jù)動(dòng)量定理：Ft＝mv2－mv1，F(xiàn)＝eq\f(mv2－mv1,t)＝eq\f(0.1×2－0.1×（－4）,1)N＝0.6N，B正確，ACD錯(cuò)誤．故選B.答案：B8．人的質(zhì)量m＝60kg，船的質(zhì)量M＝240kg，若船用纜繩固定，船離岸1.5m時(shí)，人可以躍上岸．若撤去纜繩，如圖所示，人要平安躍上岸，船離岸至多為(不計(jì)水的阻力，兩次人消耗的能量相等，兩次從離開(kāi)船到躍上岸所用的時(shí)間相等)()A．1.5m B．1.2mC．1.34m D．1.1m解析：船用纜繩固定時(shí)，設(shè)人起跳的速度為v0，則x0＝v0t，消耗的能量：Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)撤去纜繩，由動(dòng)量守恒：0＝mv1－Mv2，兩次人消耗的能量相等，即動(dòng)能不變，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)，解得：v1＝eq\r(\f(M,M＋m))v0故：x1＝v1t＝eq\r(\f(M,M＋m))x0＝eq\r(\f(240,60＋240))×1.5m＝1.34m，C正確；ABD錯(cuò)誤；故選C.答案：C9.如圖所示，一物體分別沿三個(gè)傾角不同的光滑斜面由靜止起先從頂端下滑究竟端C、D、E處，三個(gè)過(guò)程中動(dòng)能變更量的大小依次為ΔE1、ΔE2、ΔE3，動(dòng)量變更量的大小依次為Δp1、Δp2、Δp3，則有（）A.ΔE1<ΔE2<ΔE3，ΔP1<ΔP2<ΔP3B.ΔE1<ΔE2<ΔE3，ΔP1＝ΔP2＝ΔP3C.ΔE1＝ΔE2＝ΔE3，ΔP1<ΔP2<ΔP3D.ΔE1＝ΔE2＝ΔE3，Δp1＝Δp2＝Δp3解析：三個(gè)過(guò)程中都只有重力做功，三種狀況下下降的高度相同，即重力做功相同，依據(jù)動(dòng)能定理可得下滑究竟端時(shí)的動(dòng)能相同，故ΔE1＝ΔE2＝ΔE3；由機(jī)械能守恒定律可知物體下滑究竟端C、D、E的速度大小v相等，動(dòng)量變更量的大小Δp＝mv也相等，即Δp1＝Δp2＝Δp3（留意方向不同），D正確.答案：D10.如圖所示，A、B、C、D、E五個(gè)小球放在光滑水平面上，其中mA＝mE<mB＝mC＝mD，現(xiàn)在讓小球A以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)全部的彈性碰撞結(jié)束之后，下列說(shuō)法中正確的是（）A.B、C、D三個(gè)球靜止，A、E兩個(gè)球運(yùn)動(dòng)B.B、C兩個(gè)球靜止，A、E、D三個(gè)球運(yùn)動(dòng)C.A、B、C、D四個(gè)球靜止，E一個(gè)球運(yùn)動(dòng)D.全部的小球都運(yùn)動(dòng)解析：由題意可知，A和B球首先發(fā)生彈性碰撞，動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒mAvA＝mAvA＋mBvB，eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)，其中vA和vB為兩球碰撞之后的速度解得：vA＝eq\f(mA－mB,mA＋mB)vA<0，vB＝eq\f(2mA,mA＋mB)vA>0，所以A球被彈回，B球獲得速度向右運(yùn)動(dòng)；由于B、C質(zhì)量相等，B、C碰后，交換速度，B停止運(yùn)動(dòng)，C獲得速度接著向右運(yùn)動(dòng)；由于C、D質(zhì)量相等，C、D碰后，交換速度，C立即停止，D獲得速度接著向右運(yùn)動(dòng)；D的質(zhì)量大于E的質(zhì)量，故碰后D的速度不為零，方向不變，E獲得速度向右運(yùn)動(dòng).故碰撞完成后，A球向左運(yùn)動(dòng)，B、C靜止，D、E向右運(yùn)動(dòng).答案：B二、多項(xiàng)選擇題（本大題共4小題，每小題4分，共16分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有多個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)得4分，漏選得2分，錯(cuò)選或不選得0分）11.某一物體從高h(yuǎn)處自由下落，與地面碰撞后又跳起高h(yuǎn)′，不計(jì)其他星球?qū)Φ厍虻淖饔?，以地球和物體作為一個(gè)系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.在物體下落過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒B.在物體與地面碰撞過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.在物體上升過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒D.上述全過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量都守恒解析：將地球和物體作為一個(gè)系統(tǒng)，在這三個(gè)過(guò)程（物體下落過(guò)程，物體和地球碰撞過(guò)程，物體上升過(guò)程）中都只有系統(tǒng)的內(nèi)力作用，一對(duì)引力和一對(duì)碰撞的彈力，沒(méi)有外力作用，系統(tǒng)的動(dòng)量在全過(guò)程守恒，故A錯(cuò)誤，B、C、D均正確.答案：BCD12．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)處由靜止起先沿光滑曲面滑下，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(kāi)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：依據(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)，依據(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)彈簧再次復(fù)原原長(zhǎng)時(shí)，A與B將分開(kāi)，B以v的速度沿斜面上滑，依據(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?，依?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肯定沿正方向運(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)械能總量不行能大于碰撞前系統(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，可推斷選項(xiàng)B正確．答案：AB14.如圖所示，甲、乙兩車(chē)的質(zhì)量均為M，靜置在光滑的水平面上，兩車(chē)相距為L(zhǎng).乙車(chē)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(chē)，甲、乙兩車(chē)最終相接觸，以下說(shuō)法正確的是()A．甲、乙兩車(chē)運(yùn)動(dòng)中速度之比為eq\f(M＋m,M)B．甲、乙兩車(chē)運(yùn)動(dòng)中速度之比為eq\f(M,M＋m)C．甲車(chē)移動(dòng)的距離為eq\f(M＋m,2M＋m)LD．乙車(chē)移動(dòng)的距離為eq\f(M,2M＋m)L解析：本題類(lèi)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(chē)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依據(jù)題目要求作答．解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最終答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)15．(8分)如圖所示為試驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的試驗(yàn)裝置示意圖．(1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則________．A．m1>m2,r1>r2 B．m1>m2,r1<r2C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2,r1＝r2(2)為完成此試驗(yàn)，以下所供應(yīng)的測(cè)量工具中必需的是________(填下列對(duì)應(yīng)的字母).A．直尺 B．游標(biāo)卡尺C．天平 D．彈簧測(cè)力計(jì)E．秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式(用m1、m2及圖中字母表示)________________成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒．解析：(1)在小球碰撞過(guò)程中，水平方向動(dòng)量守恒，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：m1v0＝m1v1＋m2v2在碰撞過(guò)程中機(jī)械能守恒：eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)聯(lián)立解得：v1＝eq\f(m1－m2,m1＋m2)v0要碰后入射小球的速度v1＞0，則有m1－m2＞0，即m1＞m2，為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，即r1＝r2，選C.(2)P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\r(\f(2h,g))，即平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，碰撞前入射小球的速度v0＝eq\f(OP,\r(\f(2h,g)))，碰撞后入射小球的速度v1＝eq\f(OM,\r(\f(2h,g)))，碰撞后被碰小球的速度v2＝eq\f(ON,\r(\f(2h,g)))，若m1v0＝m1v1＋m2v2，則表明通過(guò)該試驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，將三個(gè)速度代入得：m1OP＝m1OM＋m2ON，故須要測(cè)量的工具有刻度尺和天平，故選AC；(3)由(2)可知，試驗(yàn)須要驗(yàn)證的表達(dá)式為：m1OP＝m1OM＋m2ON答案：(1)C(2)AC(3)m1OP＝m1OM＋m2ON16．(10分)宇航員在太空站內(nèi)做了如下試驗(yàn)：選取兩個(gè)質(zhì)量分別為mA＝0.2kg、mB＝0.4kg的小球A、B和一根輕質(zhì)短彈簧，彈簧的一端與小球A粘連，另一端與小球B接觸而不粘連．現(xiàn)使小球A和B之間夾著被壓縮的輕質(zhì)彈簧，處于鎖定狀態(tài)，一起以速度v0＝0.1m/s做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定(解除鎖定沒(méi)有機(jī)械能損失)，兩球仍沿原直線運(yùn)動(dòng)，從彈簧與小球B剛剛分別起先計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t＝30s，兩球之間的距離增加了s＝2.7m，求彈簧被鎖定時(shí)的彈性勢(shì)能EP.解析：本題考查動(dòng)量守恒與能量守恒相結(jié)合．取A、B作為系統(tǒng)，取水平向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，①依據(jù)題意得：s＝(vA－vB)t，②由機(jī)械能守恒得：EP＋eq\f(1,2)(mA＋mB)veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)，③代入數(shù)據(jù)，解①②③得：EP＝0.054J.答案：彈簧被鎖定時(shí)的彈性勢(shì)能為0.054J.17.（12分）如圖所示，光滑水平桌面上放有一個(gè)凹槽C（凹槽底面水平），質(zhì)量mC＝2kg，其正中心并排放著兩個(gè)小滑塊A、B，mA＝1kg，mB＝4kg，起先時(shí)三個(gè)物體都靜止.在A、B間放有少量塑膠炸藥，爆炸后A以vA＝6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，A、B中隨意一塊與擋板碰撞后都粘在一起，不計(jì)摩擦和碰撞時(shí)間，求：（1）炸藥爆炸后滑塊B的速度vB；（2）當(dāng)兩滑塊A、B都與擋板C碰撞后，C的速度vC；（3）A、C碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能ΔE.解析：（1）炸藥爆炸前后瞬間，對(duì)A、B系統(tǒng)：mAvA－mBvB＝0，則vB＝1.5m/s，方向向右.（2）當(dāng)兩滑塊A、B都與擋板C碰撞后，對(duì)A、B、C系統(tǒng)：（mA＋mB＋mC）v共＝0，即v共＝0.（3）A、C碰撞前后瞬間：mAvA＝（mA＋mC）v共1.則，v共1＝2m/s，方向向左，該過(guò)程中損失的機(jī)械能為ΔE＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)（mA＋mC）veq\o\al(2,共1)＝12J.答案：（1）vB＝1.5m/s，方向向右（2）0（3）12J18.（12分）如圖所示，長(zhǎng)為R＝0.6m的不行伸長(zhǎng)的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系著質(zhì)量為m2＝0.1kg的小球B，小球B剛好與水平面相接觸.現(xiàn)使質(zhì)量為m1＝0.3kg物塊A以v0＝5m/s的初速度向B運(yùn)動(dòng)，A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，A、B間的初始距離x＝1.5m.兩物體碰撞后，A物塊速度變?yōu)榕銮八查g速度的eq\f(1,2)，方向不變.B小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).已知重力加速度g＝10m/s2，兩物體均可視為質(zhì)點(diǎn)，試求：（1）碰撞過(guò)程中B球所受到的沖量大?。唬?）B球運(yùn)動(dòng)到圓周最高點(diǎn)時(shí)細(xì)繩受到的拉力大小.解析：（1）碰前A做勻變速直線運(yùn)動(dòng)－μm1gx＝eq\f(1,2