高中物理第十六章动量守恒定律检测新人教选修.docx

第十六章 动量守恒定律(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分。在四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得7分，选不全的得3分，有错选或不选的得0分)1竖直上抛一个物体，不计阻力，取向上为正方向，则物体在空中运动的过程中，动量变化p随时间t变化的图线是图1中的()图1解析：根据题意，由动量定理pmgt，即p与t大小成正比，而方向与重力方向相同，均为负，C选项正确。答案：C2一航天器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中， 由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是()A探测器加速运动时，沿直线向后喷气B探测器加速运动时，竖直向下喷气C探测器匀速运动时，竖直向下喷气D探测器匀速运动时，不需要喷气解析：由题意知，航天器所受重力和推动力的合力沿飞行的直线方向。故只有选项C正确。答案：C3质量为M的砂车，沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动，此时从砂车上方落入一个质量为m的大铁球，如图2所示，则铁球落入砂车后，砂车将()A立即停止运动 图2B仍匀速运动，速度仍为v0C仍匀速运动，速度小于v0D做变速运动，速度不能确定解析：砂车及铁球组成的系统，水平方向不受外力，水平方向动量守恒，所以有Mv0(Mm)v，得vv0v0，故选C。答案：C4一粒钢球从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中。若把钢珠在空中下落的过程称为过程，进入泥潭直到停止的过程称为过程，则()A过程中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B过程中阻力的冲量的大小等于过程中重力的冲量的大小C过程中钢珠克服阻力所做的功等于过程与过程中钢珠所减小的重力势能之和D过程中损失的机械能等于过程中钢珠所增加的动能解析：过程中合力的冲量等于重力的冲量，故选项A正确。对全程应用动量定理，因初状态和末状态速度均为零，则过程中阻力的冲量的大小等于全程重力冲量的大小，故选项B错误。对全程应用动能定理可知，过程中钢珠克服阻力所做的功等于全程重力所做的功，即等于全程重力势能的减小量，故选项C正确。过程中损失的机械能用钢珠克服阻力所做的功来度量，过程中钢珠所增加的动能用过程中钢珠的重力所做的功来度量，因钢珠克服阻力所做的功大于过程中钢珠的重力所做的功，所以过程中损失的机械能大于过程中钢珠所增加的动能，故选项D错误。答案：AC5一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲、乙两人分别站在车上左、右端，当两人同时相向而行时，发现小车向左移动，则()A若两人质量相等，必定是v甲v乙B若两人质量相等，必定是v甲v乙C若两人速率相等，必定是m甲m乙D若两人速率相等，必定是m甲m乙解析：甲、乙两人和车构成的系统动量守恒，m甲v甲m乙v乙m车v车，由于车向左移动，故m甲v甲m乙v乙，当m甲m乙时，v甲v乙；当v甲v乙时，m甲m乙，所以选项A、C正确。答案：AC6水平推力F1和F2分别作用于水平面上等质量的a、b两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下，两物体的vt图象分别如图3中OAB、OCD所示，图中ABCD，则()AF1的冲量大于F2的冲量 图3BF1的冲量等于F2的冲量C两物体受到的摩擦力大小相等D两物体受到的摩擦力大小不等解析：设F1、F2的作用时间分别为t1、t2，则由图知t1t2，当只有摩擦力Ff作用时，由ABCD知图线斜率相同，则加速度相同，由牛顿第二定律知，摩擦力Ff相同，故C选项正确，D选项错误；对a，由动量定理得：F1t1Fft1mvA；对b同理可得：F2t2Fft2mvC。由图象知：vAvC，t1t2，mvAmvC，所以F1t1Fft1F2t2Fft2，因此，F2t2F1t1，即A、B选项均错。答案：C7(2012广西南宁月考)如图4所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为 m的小球B通过轻弹簧相连并处于静止状态，弹簧处于自然伸长状态；质量为m的小球C以初速度v0沿AB连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板(图中未画出)，当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走。不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是()图4AmvB.mvC.mv D.mv解析：质量相等的C球和A球发生弹性碰撞后速度交换，当A、B两球的动量相等时，B球与挡板相碰，则碰后系统总动量为零，则弹簧再次压缩到最短即弹性势能最大(动能完全转化为弹性势能)，根据机械能守恒定律可知，系统损失的动能转化为弹性势能Epmv。选项B正确；当B球速度恰为零时与挡板相碰，则系统动量不变化，系统机械能不变；当弹簧压缩到最短时，mv04mv1/3，弹性势能最大，由功能关系和动量关系可求出Epmvmvmv。所以，弹性势能的最大值介于二者之间都有可能，选项C正确。答案：BC二、填空、实验题(本大题共4小题，共36分。把答案填在题中横线上或按要求作答)8(8分)如图5所示，质量为3.0 kg的小车在光滑水平轨道上以2.0 m/s速度向右运动。一股水流以2.4 m/s的水平速度自右向左射向小车后壁，已知水流流量为5.0105 m3/s，射到车壁的水全部流入车厢 图5内，则经过t_s时间小车就开始反向运动。(水的密度为1.0103 kg/m3)解析：设M3.0 kg，v12.0 m/s，v2.4 m/s，1.0103 kg/m3，Q5.0105 m3/s，射向小车的水流质量为m时，小车停止运动。由动量守恒定律有mvMv10即m kg2.5 kg由题意知mQt则t s50 s答案：509(8分)如图6所示，A、B经细绳相连挂在弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，当A、B间绳突然断开，物体A上升到某位置时速度为v，这时B下落速度为u，在这段时间内弹簧弹力对物体A的冲量为_。解析：设这段时间t内弹簧弹力对物体A的冲量为I取竖直向上为正方向，根据动量定理 图6ImgtmvMgtMu由得Im(vu)答案：m(vu)10(9分)如图7所示，一辆质量为M的平板小车在光滑的水平面上以速度v做直线运动，今在小车的前端轻轻地放上一个质量为m的物体，物体放在小车上时相对于地面的水平速度为零，设物体与小车之间的动摩擦因数为，为使物体不 图7致从小车上滑下去，小车的最短长度为_。解析：达到相对静止时有共同速度v则由动量守恒有Mv(mM)v平板车的最小长度为两者发生的最小相对距离，设为L。由能量守恒有mgLMv2(mM)v2 联立解得L。答案：11(11分)用如图8甲所示的装置可以来验证碰撞过程中的动量守恒。图中PQ是斜槽，QR为水平槽。O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比mAmB31。先使A球从斜槽上固定位置G由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，得到10个落点。再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从位置G由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次。A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图8乙所示，其中米尺的零点与O点对齐。图8(1)碰撞后A球的水平射程应取_cm。(2)本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度。下面的实验条件中，可能不能使小球飞行的水平距离表示为水平速度的是_。A使A、B两小球的质量之比改变为51B升高固定点G的位置C使A、B两小球的直径之比改变为13D升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度(3)利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为_。(结果保留三位有效数字)解析：容易知道M处的点迹为碰后A的点迹，P处的点迹为碰前A的点迹，N处的点迹为碰后B的点迹。(1)用最小的圆的圆心确定落点的平均位置，则M、P、N距O点的距离即为碰后各个球的水平射程：xOM14.45 cm；xOP29.90 cm；xON44.40 cm，所以碰后A球的水平射程应为xOM14.45 cm。(2)本实验的前提条件是两个球是对心碰撞，即要求碰撞前后的速度在两个球的球心连线方向上。由此可以选出答案为C。(3)碰撞前后的总动量比值为：1.02，考虑误差因素可取1.011.02。答案：(1)14.4514.50(2)C(3)1.011.02三、计算题(本题共1小题，共15分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)12(15分)如图9所示，甲车质量m120 kg，车上有质量M50 kg的人，甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h0.45 m处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动。此时质量m250 kg的乙车 图9正以v01.8 m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应在什么范围以内？不计地面和斜坡的摩擦，取g10 m/s2。解析：对甲系统从高h处滑下，不计摩擦，滑到底端时的速度为v，根据机械能守恒定律列式：(m1M)gh(m1M)v2得：v3 m/s当甲、乙靠近时，为了避免相撞，人从甲车上跳到乙车上，若作用后甲、乙两车的速度相同，则人跳出的速度最小，由动量守恒列式，并规定向右为正方向，甲与人：(m1M)vMvminm1v，乙与人：Mvminm2v0(Mm2)v解上述方程可得vmin