山东省高中物理第十六章动量守恒定律阶段验收评估（三）动量守恒定律（含解析）新人教版.docx

阶段验收评估（三）动量守恒定律(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。第15小题只有一个选项符合题目要求，第68小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1做平抛运动的物体，在相等的时间内，物体动量的变化量()A始终相同B只有大小相同C只有方向相同 D以上说法均不正确解析：选A做平抛运动的物体，只受重力作用，重力是恒力，其在相等时间内的冲量始终相等，根据动量定理，在相等的时间内，物体动量的变化量始终相同。2一个质量为m100 g的小球从h0.8 m的高处自由下落，落到一个厚软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t0.2 s，规定竖直向下的方向为正，则在这段时间内，软垫对小球的冲量为(取g10 m/s2)()A0.6 Ns B0.4 NsC0.6 Ns D0.4 Ns解析：选C设小球自由下落h0.8 m的时间为t1，由hgt2得t10.4 s。如设IN为软垫对小球的冲量，并令竖直向下的方向为正方向，则对小球整个运动过程运用动量定理得mg(t1t2)IN0，解得IN0.6 Ns。负号表示软垫对小球的冲量方向和重力的方向相反。故选项C正确。3如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面上做往复运动，木块从被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为()A B2Mv0C D2mv0解析：选A本题的疑难之处是木块受到的合外力为变力。子弹射入木块的时间极短，根据动量守恒定律得mv0(Mm)v，解得木块的速度v，第一次回到原来位置的速度等于子弹击中木块后瞬间的速度，对木块应用动量定理得合外力的冲量IMv，故A正确。4.在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t时刻发生正碰，两球在碰撞前后的速度图像如图所示，下列关系正确的是()AmambBmambCmambD无法判断解析：选B由vt图像可知，两球碰撞前a球运动，b球静止，碰后a球反弹，b球沿a球原来的运动方向运动，由动量守恒定律得mavamavambvb，解得1，故有mamb，选项B正确。5如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的O点。用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将()A向右运动B向左运动C静止不动D小球下摆时，车向左运动后又静止解析：选D水平方向上，系统不受外力，因此在水平方向上动量守恒。小球下摆过程中，水平方向具有向右的分速度，因此为保证动量守恒，小车要向左运动。当撞到橡皮泥，是完全非弹性碰撞，A球和小车大小相等、方向相反的动量恰好抵消掉，小车会静止。6质量为1 kg的小球以4 m/s的速度与质量为2 kg的静止小球正碰，关于碰后的速度v1和v2，下列选项可能正确的是()Av1v2 m/sBv11 m/s，v22.5 m/sCv11 m/s，v23 m/sDv13 m/s，v20.5 m/s解析：选AB碰撞过程满足动量守恒，所以碰后系统的动量为pp1 kg4 m/s4 kgm/s，方向与质量为1 kg的小球的初速度方向相同，据此可排除选项C；因为碰后两球不可能再次发生碰撞，据此可排除选项D；经检验，选项A、B满足碰撞过程应遵循的规律(动量守恒和碰撞前后的动能关系)，所以选项A、B正确。7如图所示，在光滑的水平面上，静止停放的小车内有一弹簧被A和B两物体压缩，A和B的质量之比为12，它们与小车间的动摩擦因数相等，释放弹簧后物体在极短时间内与弹簧分开，分别向左、右运动，两物体相对小车静止下来，都未与车壁相碰，则()AB先相对小车静止下来B小车始终静止在水平面上C最终小车静止在水平面上D最终小车水平向右匀速运动解析：选AC因释放弹簧后物体在极短时间内与弹簧分开，可认为此过程中A、B与弹簧组成的系统动量守恒，由mAvAmBvB可得vAvB21，两物体滑行过程中，由mgma可知，aAaB，对小车受力分析可知，mBgmAgM车a车，可知，小车在水平面上向右行驶，又因aB与a车同向，故物体B先相对小车静止下来，由A、B、车组成的系统动量守恒可知，最终小车、A、B的速度均为零，由以上分析可知，选项A、C正确，B、D错误。8如图所示，一根足够长的水平滑杆SS上套有一质量为m的光滑金属圆环，在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平木制轨道，且穿过金属圆环的圆心O，现使质量为M的条形磁铁以v0的水平速度沿轨道向右运动，其中正确的选项是()A磁铁穿过金属环后，二者将先后停下来B圆环可能获得的最大速度为C磁铁与圆环系统损失的动能可能为D磁铁与圆环系统损失的动能可能为Mv02解析：选BC金属环是光滑的，足够长的水平的木制轨道是光滑的，在磁铁穿过金属环后，二者由于不受摩擦力的作用，两者将不会停下来，故A错误；选取磁铁与圆环组成的系统为研究对象，在水平方向受到的合力为0，满足动量守恒；选取磁铁M运动的方向为正方向，则最终可能达到共同速度时：Mv0(Mm)v，得：v，故B正确；磁铁若能穿过金属环，运动的过程中系统产生的热量等于系统损失的动能，二者的末速度相等时损失的动能最大，为：QMv02(Mm)v2。故C正确，D错误。二、实验题(本题共2小题，共16分)9(8分)某同学采用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度1和两球碰撞后摆起的最大角度2之外，还需测量_ (写出物理量的名称和符号)才能进行验证。用测量的物理量表示碰撞中的不变量的关系式是_。解析：A球由静止释放到两球碰撞前，根据机械能守恒定律，有mAgl(1cos 1)mAvA2两球碰撞后到一起运动到最高点，根据机械能守恒定律，有(mAmB)gl(1cos 2)(mAmB)v2又碰撞中的不变量满足mAvA(mAmB)v所以用测得的物理量表示碰撞中的不变量的关系式为mA(mAmB)。答案：A球的质量mA和B球的质量mBmA(mAmB)10(8分)两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来“探究碰撞中的不变量”。(1)实验中必须满足的条件是_。A斜槽轨道尽量光滑以减小误差B斜槽轨道末端的切线必须水平C入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D两球的质量必须相等(2)测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON。根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_。(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点。实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M和N。测得B与N、P、M各点的高度差分别为h1、h2、h3。乙同学实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_。解析：(1)本实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故D错误。故选B、C。(2)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后动量守恒，则mAv0mAv1mBv2，又OPv0t，OMv1t，ONv2t，代入得：mAOPmAOMmBON。(3)小球做平抛运动，在竖直方向上：hgt2，平抛运动时间：t，设轨道末端到木条的水平位移为x，小球做平抛运动的初速度：vA，vA，vB，如果碰撞过程动量守恒，应满足：mAvAmAvAmBvB，将速度代入式中解得：。答案：(1)BC(2)mAOPmAOMmBON(3)三、计算题(本题共2小题，共36分) 11(16分)(2017天津高考)如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA2 kg、mB1 kg。初始时A静止于水平地面上，B悬于空中。现将B竖直向上再举高h1.8 m(未触及滑轮)，然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g10 m/s2，空气阻力不计。求：(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；(2)A的最大速度v的大小；(3)初始时B离地面的高度H。解析：(1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有hgt2代入数据解得t0.6 s。(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为vB，有vBgt细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒得mBvB(mAmB)v之后A做匀减速运动，所以细绳绷直后瞬间的速度v即为A的最大速度，联立式，代入数据解得v2 m/s。(3)细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有(mAmB)v2mBgHmAgH代入数据解得H0.6 m。答案：(1)0.6 s(2)2 m/s(3)0.6 m12(20分)两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图所示。现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为，速度为v0，子弹射入木块A并留在其中。求：(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小。(2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能。解析：(1)在子弹打入木块A的瞬间，由于相互作用时间极短，弹簧来不及发生形变，A、B都不受弹力的作用，故vB；由于此时A不受弹力，木块A和子弹构成的系统在这极短过程中不受外力作用，选向左为正方向，系统动量守恒：vA，解