高三物理一轮复习 单元评估检测（六）碰撞与运量守恒.doc

单元评估检测(六)(第六章)碰撞与运量守恒(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。15题为单选题,69题为多选题)1.下列图片所描述的事例或应用中,没有利用反冲原理的是()【解析】选d。喷灌装置的自动旋转是利用水流喷出时的反冲作用而运动的,故a利用了反冲原理;章鱼在水中前行和转向是利用喷出的水的反冲作用,故b利用了反冲原理;火箭的运动是利用喷气的方式而获得动力,故c利用了反冲原理;码头边的轮胎的作用是延长碰撞时间,从而减小作用力,不是利用了反冲原理;故选d。2.下列几种物理现象的解释中,正确的是()a.砸钉子时不用橡皮锤,只是因为橡皮锤太轻b.跳远时在沙坑里填沙,是为了减小冲量c.在推车时推不动是因为推力的冲量为零d.动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用,两个物体将同时停下来【解析】选d。砸钉子时不用橡皮锤,是由于橡皮锤有弹性,作用时间长,根据动量定理ft=p,产生的力小,故a错误;跳远时在沙坑里填沙,根据动量定理ft=p,是为了增加作用时间,减小了作用力,冲量等于动量的变化,是恒定的,故b错误;在推车时推不动是因为推力小于最大静摩擦力,推力的冲量ft不为零,故c错误;动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用,根据动量定理ft=p,两个物体将同时停下来,故d正确。3.(2017南昌模拟)一个篮球被竖直向上抛出后又回到抛出点。假设篮球在运动过程中受到的空气阻力大小与其运动的速度大小成正比,比较篮球由抛出点上升到最高点和从最高点下降到抛出点这两个过程,下列判断正确的是()a.上升过程中篮球受到的重力的冲量大小小于下降过程中篮球受到的重力的冲量大小b.上升过程中篮球受到的重力的冲量大小等于下降过程中篮球受到的重力的冲量大小c.上升过程中篮球受到的空气阻力的冲量大小小于下降过程中篮球受到的空气阻力的冲量大小d.上升过程中篮球受到的空气阻力的冲量大小大于下降过程中篮球受到的空气阻力的冲量大小【解析】选a。上升过程,空气阻力向下,根据牛顿第二定律,有:mg+f=ma1;下降过程,空气阻力向上,根据牛顿第二定律,有:mg-f=ma2;故a1a2;根据h=12at2可知,t1t2;重力是恒力,其冲量大小为ig=mgt,则知上升过程中篮球受到的重力的冲量较小,故a正确,b错误。设t时刻物体的速度大小为v,经过极短t时间,空气阻力的冲量为if,则由题意知,空气阻力大小为f=kvif=ft=kvt=kx等式两边求和,得:if=kx=kx则得if=kx。因为上升与下降两个过程中,篮球通过的距离x相等,故知两个过程空气阻力冲量大小相等。故c、d错误。4.如图所示,静止在水平面上的物体受到拉力f作用时间t后撤去力f,再经时间t1停下。现将力f改为2f,其他条件不变,作用时间t后撤去力2f,再经时间t2停下。下列关系式正确的是()导学号42722624a.t22t1d.无法确定【解析】选c。设摩擦力为f;由动量定理可知:ft-f(t+t1)=0;2ft-f(t+t2)=0解得:t1=(f-f)tft2=(2f-f)tf;即:t22t15.一质量为m的航天器远离太阳和行星,正以速度v0在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,加速后航天器的速度大小v2等于()(v0、v1、v2均为相对同一参考系的速度)a.(m+m)v0-mv1mb.(m+m)v0+mv1mc.mv0+mv1m-md.mv0-mv1m-m【解析】选c。由动量守恒定律可得:mv0=(m-m)v2-mv1解得:v2=mv0+mv1m-m6.(2017济南模拟)如图所示装置中,质量为m的木块b与水平桌面间的接触面是光滑的,质量为m的子弹a沿水平方向以v0射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中导学号42722625()a.弹簧、木块和子弹组成的系统动量守恒,机械能守恒b.弹簧、木块和子弹组成的系统动量不守恒,机械能不守恒c.弹簧的最大弹性势能为14mv02d.弹簧的最大弹性势能为18mv02【解析】选b、c。子弹水平射入置于光滑水平面上的木块,并留在其中的过程中系统所受外力之和为零,动量守恒;但在弹簧被压缩过程中系统所受外力之和不为零,动量不守恒。在子弹打中木块a后有滑动摩擦力做功,系统机械能不守恒,故a错误,b正确;在子弹射入的过程中动量守恒,根据动量守恒定律得:2mv=mv0解得:v=12v0之后子弹、木块、弹簧组成的系统,只有弹簧弹力做功,机械能守恒,当速度等于零时,弹簧弹性势能最大,则有:ep=12(m+m)v2=14mv02,故c正确,d错误。7.如图所示,在光滑水平桌面上放着长为l质量为m的木块,今有a、b两颗子弹沿同一水平直线分别以va、vb从木块的两侧同时射入。a、b在木块中嵌入的深度分别为da、db,且dadb,(da+db)vbb.子弹a的动能等于b的动能c.子弹a的动量大于b的动量d.子弹a的动量大小等于b的动量大小【解析】选a、d。子弹a、b从木块两侧同时射入木块,木块始终保持静止,分析可知,两子弹对木块的推力大小相等,方向相反,子弹在木块中运动时间必定相等,否则木块就会运动。设两子弹所受的阻力大小均为f,由动能定理得:对a子弹:-fda=0-eka,解得:eka=fda,对b子弹:-fdb=0-ekb,解得:ekb=fdb,由于dadb,则子弹入射时的初动能:ekaekb,故b错误;两子弹和木块组成的系统动量守恒,开始系统的总动量为零,则子弹a的动量大小等于子弹b的动量大小,故c错误,d正确;由动量与动能的关系: p=mv=2mek,2maeka=2mbekb,而ekaekb,则得到mavb,故a正确。8.如图所示,水平传送带ab足够长,质量为m=1.0kg的木块随传送带一起以v1=2m/s的速度向左匀速运动(传送带的速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数=0.5,当木块运动到最左端a点时,一颗质量为m=20g的子弹,以v0=300m/s的水平向右的速度,正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/s,设子弹射穿木块的时间极短,(g取10m/s2)则()导学号42722626a.子弹射穿木块后,木块一直做减速运动b.木块遭射击后远离a的最大距离为0.9mc.木块遭射击后到相对传送带静止所经历的时间为1.0sd.木块遭射击后到相对传送带静止所经历的时间为0.6s【解析】选b、c。子弹射穿木块后,木块先向右做减速运动,然后再向左做加速运动,故a错误;设木块被子弹击穿时的速度为v3,子弹击穿木块过程水平方向的动量守恒,选取向右为正方向,故:mv0-mv1=mv+mv3代入数据解得:v3=3.0m/s木块遭射击后远离a的距离最大时的瞬时速度为0,根据动能定理得:-mgxm=0-12mv32代入数据得:xm=0.9m,故b正确;选取向右为正方向,则木块与传送带的速度相等时的速度是-2m/s。木块的加速度:a=-mgm=-g=-0.510m/s2=-5m/s2木块遭射击后到相对传送带静止所经历的时间为:t=-v1-v3a=-2-3.05s=1.0s,故c正确,d错误。9.如图所示,小车放在光滑水平面上,a端固定一个轻弹簧,b端粘有油泥,小车总质量为m,质量为m的木块c放在小车上,用细绳连接于小车的a端并使弹簧压缩,开始时小车和c都静止,当突然烧断细绳时,c被释放,使c离开弹簧向b端冲去,并跟b端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,以下说法正确的是()导学号42722627a.弹簧伸长过程中c向右运动,同时小车也向右运动b.c与b碰前,c与小车的速率之比为mmc.c与油泥粘在一起后,小车立即停止运动d.c与油泥粘在一起后,小车继续向右运动【解析】选b、c。小车、木块和弹簧组成的系统动量守恒,开始总动量为零,当弹簧伸长的过程中,c向右运动,则小车向左运动,故a错误;规定向右为正方向,在c与b碰前,根据动量守恒得,0=mvc-mv,解得vcv=mm,故b正确;因为小车、木块和弹簧组成的系统动量守恒,开始总动量为零,当c与油泥粘在一起时,总动量仍然为零,则小车停止运动,故c正确,d错误。二、实验题(8分)10.某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车甲的前端粘有橡皮泥,推动小车甲使之做匀速直线运动,然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动,他设计的具体装置如图1所示。在小车甲后连着纸带,打点计时器打点频率为50hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。已测得小车甲的质量m甲=0.40kg,小车乙的质量m乙=0.20kg,已得到打点纸带如图2所示,并测得各计数点间距并标在图上,a为运动起始的第一点。由以上测量结果可得,碰前两小车系统的总动量为_kgm/s;碰后两小车系统的总动量为_kgm/s。(保留三位有效数字)【解析】由于碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前甲独自运动的速度,故ac应在碰撞之前,de应在碰撞之后。推动小车由静止开始运动,故小车有个加速过程,在碰撞前做匀速直线运动,即在相同的时间内通过的位移相同,故bc段为匀速运动的阶段,选bc计算碰前的速度;碰撞过程是一个变速运动的过程,而甲和乙碰后共同运动时做匀速直线运动,故在相同的时间内通过相同的位移,故应选de段来计算碰后共同的速度。碰前系统的动量即甲的动量,则p甲=m甲v甲=m甲bc5t=0.400.105 050.02kgm/s=0.420kgm/s碰后的总动量p乙=(m甲+m乙)v乙=(m甲+m乙)de5t=(0.40+0.20)0.069 550.02kgm/s =0.417kgm/s碰撞前后动量近似相等。答案:0.4200.417三、计算题(本题共2小题,共29分。需写出规范的解题步骤)11.(14分)一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的a点,距离a点5m的位置b处是一面墙,如图所示。物块以v0=9m/s的初速度从a点沿ab方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s,碰后以6m/s的速度反向运动直至静止。g取10m/s2。导学号42722628(1)求物块与地面间的动摩擦因数;(2)若碰撞时间为0.05s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小f;(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功w。【解析】(1)物块从a到b过程,由动能定理得:-mgsab=12mvb2-12mv02,(3分)代入数据解得:=0.32;(1分)(2)以向右为正方向,物块碰撞墙壁过程,由动量定理得:ft=mv-mvb,(2分)即:f0.05=0.5(-6)-0.57,(2分)解得:f=-130n,负号表示方向向左;(2分)(3)物块向左运动过程,由动能定理得:-w=0-12mv2;(3分)代入数据得:w=9j。(1分)答案:(1)0.32(2)130n(3)9j12.(15分)(2017石家庄模拟)如图所示,用轻弹簧相连的质量均为2kg的a、b两物块都以v=6m/s的速度在光滑水平地面上运动,弹簧处于原长,质量为4kg的物块c静止在前方,b与c碰撞后二者粘在一起运动。在以后的运动中,求:导学号42722629(1)木块b和c相碰后的共同速度。(2)木块b和c相碰过程中损失的机械能。(3)当弹簧的弹性势能最大时,物块a的速度多大?弹性势能的最大值是多大?【解析】(1)b、c碰撞时b、c组成的系统动量守恒,设碰后瞬间b、c两者速度为v,取向右为正方向,由动量守恒定律得:mbv=(mb+mc)v1(3分)代入数据解得:v1=2m/s(1分)(2)木块b和c相碰过程中