山东省2020版高考物理单元质检六动量守恒定律新人教版.docx

单元质检六动量守恒定律(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。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.运动员向球踢了一脚,踢球时的力F=100 N,球在地面上滚动了t=10 s停下来,则运动员对球的冲量为()A.1 000 NsB.500 NsC.零D.无法确定答案D解析滚动了t=10s是地面摩擦力对足球的作用时间,不是踢球的力的作用时间,由于不能确定人作用在球上的时间,所以无法确定运动员对球的冲量。2.如图所示,从竖直面上大圆的最高点A,引出两条不同的光滑轨道AB和AC,端点都在大圆上。相同物体由静止开始,从A点分别沿两条轨道滑到底端,则下列说法中正确的是()A.物体到达底端的速度大小都相等B.物体重力的冲量都相同C.物体沿AB运动所用的时间小于沿AC运动所用的时间D.物体动量的变化率都相同答案B解析同一物体从静止到达底端,由动能定理可知,重力做功的不一样,所以它们到达底端的动能不同,物体到达底端的速度大小不相等,故A错误;对物体在斜面上受力分析,设轨道与竖直方向夹角为,由牛顿第二定律可求得,a=gcos,根据运动学公式x=12at2可得,2Rcos=12gcost2,因此下滑时间与斜面的倾角无关,物体沿AB运动所用的时间等于沿AC运动所用的时间,根据冲量I=Ft可知物体重力的冲量都相同,故B正确,C错误;因初动量都为零,末动量不相等,根据动量的变化量p=mvt-mv0可知物体动量的变化量不相同,又由于运动时间相同,所以物体动量的变化率不相同,故D错误。3.某游乐场有n辆质量均为m、形状均相同的碰碰车,先将各车摆在间距均为s一条光滑直轨道上。第一辆碰碰车以速度v向第二辆碰碰车运动,依次使n辆碰碰车相碰,最终全部运动起来,设各碰碰车相碰后连在一起,忽略碰撞时间。则()A.各碰碰车相碰过程中,总动量和总机械能均守恒B.碰碰车最后的速度仍为vC.第一辆碰碰车以速度v给第二辆碰碰车的冲量大小为mvD.从第一辆碰碰车开始运动到全部碰碰车开始运动所需时间为s2vn(n-1)答案D解析各碰碰车相碰过程中,总动量守恒但总机械能不守恒,A错误。设第一辆碰碰车运动速度为v1,第一辆碰碰车与第二辆碰碰车相连后速度为v2,第二辆碰碰车与第三辆碰碰车相连后速度为v3,第n-1辆碰碰车与第n辆碰碰车相连后速度为vn,在连接过程中满足动量守恒定律:第一辆碰碰车运动时,v1=v;第二辆碰碰车运动时,mv1=2mv2v2=v2,第三辆碰碰车运动时,2mv2=3mv3v3=13v,以此类推,第n辆碰碰车运动时,(n-1)mvn-1=nmvn,vn=vn(或者取n辆碰碰车为整体,由动量守恒定律得:mv=nmvn解得:vn=vn),B错误。第一辆碰碰车以速度v给第二辆碰碰车的冲量大小为I=mv-12mv=12mv,C错误。第一辆碰碰车开始运动到与第二辆碰碰车相连时所用时间为sv;第二辆碰碰车开始运动到与第三辆碰碰车相连时所用时间为:t2=2sv,由此可知:第n-1辆碰碰车开始运动到与第n辆碰碰车相连时所用时间为:tn-1=(n-1)sv,总时间t=t1+t2+t3+tn-1=sv+2sv+3sv+(n-1)sv=s2vn(n-1),D正确。4.(2018山东青岛高三统一质量检测,16)如图,连接有轻弹簧的物块a静止于光滑水平面上,物块b以一定初速度向左运动。下列关于a、b两物块的动量p随时间t的变化关系图象,不合理的是()答案A解析物块b以一定初速度向左运动与连接有轻弹簧的静止物块a相碰,中间弹簧先变被压缩后又恢复原长,则弹力在碰撞过程中先变大后变小,两物块动量的变化率先变大后变小,故A项不合理。本题选不合理的,答案是A。5.(2018山东日照高三5月校际联考,18)如图所示,质量为0.5 kg的小球在距离小车底部20 m高处以一定的初速度向左平抛,落在以7.5 m/s的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中,车底涂有一层油泥,车与油泥的总质量为4 kg。设小球在落到车底前瞬间速度是25 m/s,重力加速度取10 m/s2。则当小球与小车相对静止时,小车的速度是()A.4 m/sB.5 m/sC.8.5 m/sD.9.5 m/s答案B解析小球做平抛运动,下落时间为t=2hg=2s,竖直方向速度大小为vy=gt=102=20m/s,小球在落到车底前瞬时速度是25m/s,根据速度合成原则,vx=v2-vy2=252-202=15m/s,小球与车在水平方向上动量守恒,以向右为正方向,得:Mv车-mvx=(m+M)v共解得:v共=5m/s。故B正确。6.(2018四川遂宁高三三诊,20)如图所示,质量M=2 kg的半圆形槽物体A放在光滑水平地面上,槽内表面光滑,其半径r=0.6 m。现有一个质量m=1 kg的小物块B在物体A的槽右端口获得瞬时竖直向下的冲量I=2 Ns,此后物体A和物块B相互作用,使物体A在地面上运动,则()A.在A、B间存在相互作用的过程中,物体A和物块B组成的系统机械能守恒B.在A、B间存在相互作用的过程中,物体A和物块B组成的系统动量守恒C.物块B从槽口右端运动到左端时,物体A向右运动的位移是0.4 mD.物块B最终可从槽口左端竖直冲出,到达的最高点距槽口的高度为0.2 m答案ACD解析在A、B间存在相互作用的过程中,只有重力做功,则物体A和物块B组成的系统机械能守恒,选项A正确;在A、B间相互作用的过程中,水平方向受到的合外力为零,则物体A和物块B组成的系统水平方向动量守恒,选项B错误;物块B从槽口右端运动到左端时,设物体A向右运动的位移是x,由水平方向动量守恒可知:Mx=m(2R-x),解得x=0.4m,选项C正确;物块B最终可从槽口左端竖直冲出,由动量守恒可知,此时槽A的速度为零,B的速度大小等于初速度v0=Im=2m/s,则到达的最高点距槽口的高度为h=v022g=0.2m,选项D正确;故选ACD。点拨此题关键是知道在A、B间相互作用的过程中,水平方向受到的合外力为零,系统水平方向动量守恒;根据“人船模型”求解槽的位移。7.某同学将一质量为m的小球A由地面竖直向上抛出,初速度的大小为v0,当到达最高点时,与另一质量也为m、初速度的大小也为v0竖直下抛的小球B发生弹性碰撞(时间非常短),经过一段时间A、B均落地。如果忽略空气阻力,重力加速度大小为g。则下述正确的是()A.A在上升和下降过程中的动量的变化大小都为mv0B.A在上升和下降过程中的动量的变化的方向相同C.A落地时的动能为mv02D.A、B落地的时间差为(2-2)v0g答案BCD命题意图本题考查动量守恒定律、动量定理等知识,意在考查考生的分析综合能力。解题思路A与B发生弹性碰撞,根据动量守恒定律,二者速度发生交换,A做竖直下抛运动,B做自由落体运动,因此B落地时间为v0g;对A,上抛运动有0-v02=-2gh,竖直下抛运动有v2-v02=2gh,因此v=2v0,所以A落地时的动能为mv02,C正确;取向下为正方向,对A上升过程中动量的变化量为p1=0-(-mv0)=mv0,下抛过程中动量的变化量为p2=mv-mv0=(2-1)mv0,故A错误,B正确;根据动量定理mgtA=p2=(2-1)mv0,所以t=(2-2)v0g,D正确。8.(2018山东济南二模)如图甲所示,光滑水平面上有a、b两个小球,a球向b球运动并与b球发生正碰后黏合在一起共同运动,其碰前和碰后的s-t图象如图乙所示,已知ma=5 kg,若b球的质量为mb,两球因碰撞而损失的机械能为E,则()A.mb=1 kgB.mb=2 kgC.E=15 JD.E=35 J答案AC解析s-t图象的斜率表示速度,图在碰撞前a球的速度为v0=61m/s=6m/s,碰撞后两者的共同速度为v=51m/s=5m/s,根据动量守恒定律可得mav0=(ma+mb)v,解得mb=1kg,A正确B错误;根据能量守恒定律可得E=12mav02-12(ma+mb)v2=12562J-12652J=15J,C正确D错误。二、实验题(10分)9.(2018浙江选考)小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图所示,悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成,小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞,碰后小球A继续摆动,小球B做平抛运动。(1)小明用游标卡尺测小球A直径如图所示,则d=mm。又测得了小球A质量m1,细线长度l,碰撞前小球A拉起的角度和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h。为完成实验,还需要测量的物理量有:。(2)若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆,其周期(选填“小于”“等于”或“大于”)粘合前单摆的周期(摆角小于5)。答案(1)14.40小球B质量m1,碰后小球A摆动的最大角(2)大于解析游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数;根据球A摆动过程中机械能守恒来分析球A的速度,根据平抛运动规律来分析球B的速度,从而确定要测量的物理量;两球粘在一起后球的重心发生变化,据此判断摆长的变化,从而判断周期的变化;(1)球的直径为d=14mm+1208mm=14.40mm;根据机械能守恒定律可得碰撞前瞬间球A的速度(m1gl(1-cos)=12m1v12),碰撞后仍可根据机械能守恒定律计算小球A的速度,所以需要小球A碰后摆动的最大角;小球B碰撞后做平抛运动,根据平抛运动规律可得小球B的速度,要求B的动量所以需要测量小球B的质量m2;(2)黏在一起后,球的重心发生变化,如图所示,摆长发生变化,故根据单摆周期T=2Lg可得周期变大。三、计算题(本题共3小题,共42分)10.(12分)(2019山东青岛调研)如图,两个质量均为2 kg的物块A、B,它们由一根长l=1 m的不可伸长轻绳拴接,现将两物块相互靠近置于倾角为=37的粗糙斜面上。物块A与斜面间无摩擦,距离斜面底端x0=10.5 m,物块B与斜面间的动摩擦因数=0.25,g取10 m/s2,将两物块由静止同时释放。求:(1)绳子绷紧瞬间两物块的速度;(2)物块A到达斜面底端所用的时间;(3)物块A到达斜面底端过程中轻绳对物块B所做的功。答案(1)5 m/s(2)2 s(3)24 J解析根据牛顿第二定律分别求出AB的加速度,结合位移关系和动量守恒即可求出绳子绷紧瞬间两物块的速度;根据牛顿第二定律求出绳子绷紧后共同的加速度,再结合运动学公式即可求出运动总时间;根据动能定理即可求出物块A到达斜面底端过程中轻绳对物块B所做的功。(1)根据牛顿第二定律,对A可得:mgsin37=maA,对B可得:mgsin37-mgcos37=maB位移间的关系为:12aAt12-12aBt12=1根据速度时间关系:vA=aAt1vB=aBt1绳子绷紧瞬间两物块动量守恒:mvA+mvB=2mv0联立以上并代入数据解得:v0=5m/s(2)绳子绷紧后,共同的加速度为:2mgsin37-mgcos37=2ma绳子绷紧瞬间A物块距底端的距离为:x=x0-12aBt12-1绳子绷紧后则有:x=v0t2+12at22A运动的总时间为:t=t1+t2联立并代入数据解得:t=2s(3)物块A到达斜面底端时B的速度为:v=v0+at2根据动能定理可得:W-mg(x0-1)cos37+mg(x0-1)sin37=12mv2代入数据解得:W=24J11.(14分)(2018安徽江南十校二模)如图所示,粗糙水平地面上静止放着相距d=1 m的两块相同长木板A、B,每块木板长L,与地面的动摩擦因数1=0.2。一可视为质点的物块C以v0=8 m/s的初速度水平向右滑上木板A的左端,C的质量为每块木板质量的2倍,C与木板的动摩擦因数2=0.4。若A、B碰后速度相同但不粘连,碰撞时间极短,且A和B碰撞时C恰好运动到A的最右端,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)木板A与木板B相碰前瞬间的速度v1;(2)木板A的长度L;(3)A、B最终停下时,两者间的距离。答案(1)2 m/s(2)5 m(3)1.5 m解析(1)设A、B的质量为m,C、A的相互作用的过程中,对A由牛顿运动定律有22mg-1(m+2m)g=ma1,解得a1=2m/s2;A发生位移d与板B相碰,由运动规律有d=12a1t12,解得t1=1s;碰撞前A的速度为v1=a1t,解得v1=2m/s;(2)C、A相互作用的过程中,对C由牛顿运动定律可得22mg=2ma2,解得a2=4m/s2,C发生的位移x1=v0t-12a2t12,解得x1=6m;木板A的长度L=x1-d=5m;(3)碰撞前C的速度为v2=v0-a2t1,解得v2=4m/s;A、B相碰过程中动量守恒,有mv1=(m+m)v3,解得v3=1m/s;A、B分离后,A板做减速运动,有1mg=ma3,解得a3=2m/s2;从分离到停下,发生的位移为xA=v322a3=0.25m,B板以a1=2m/s2的加速度做匀加速运动,直到与C同速,设此过程经历时间为t2,有v4=v2-a2t2=v3+a1t2,解得t2=0.5s,v4=2m/s;此过程中B板的位移xB1=v3+v42t2=0.75m;此后B、C一起以a3=2m/s2的加速度做匀减速运动直到停下,发生的位移为xB2=v422a3=1m;所以最终停下来时,A、B板间的距离为x=xB1+xB2-xA=1.5m。12.(16分)如图甲所示,半径R=0