高中物理 第十六章 动量守恒定律单元质量评估（含解析）新人教版选修35.doc

第十六章 动量守恒定律 (90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。多选题已在题号后标出)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.(多选)杂技演员做高空表演时,为了安全,常在下面挂起一张很大的网,当演员失误从高处掉下落在网上时,与从相同高度落在地面上相比较,下列说法正确的是()a.演员落在网上时的动量较小b.演员落在网上时的动量变化较小c.演员落在网上时的动量变化较慢d.演员落在网上时受到网的作用力较小【解析】选c、d。演员落到网上和地面上时的速度相同,所以两种情况下,动量的变化相同,但落在网上时,作用时间较长,由动量定理可知,作用力较小,故a、b错误,c、d正确。3.(多选)如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上有一物体,用一细线将物体系于小车的a端,物体与小车a端之间有一压缩的弹簧,某时刻线断了,物体沿车滑动到b端粘在b端的油泥上。则下述说法中正确的是()a.若物体滑动中不受摩擦力,则全过程机械能守恒b.若物体滑动中有摩擦力,则全过程系统动量守恒c.小车的最终速度与断线前相同d.全过程系统的机械能不守恒【解析】选b、c、d。取小车、物体和弹簧为一个系统,则系统水平方向不受外力(若有摩擦,则物体与小车间的摩擦力为内力),故全过程系统动量守恒,小车的最终速度与断线前相同。但由于物体粘在b端的油泥上,即物体与小车发生完全非弹性碰撞,有机械能损失,故全过程机械能不守恒。【补偿训练】如图所示,竖直墙壁两侧固定着两轻质弹簧,水平面光滑,一弹性小球在两弹簧间往复运动,把小球和弹簧视为一个系统,则小球在运动过程中()a.系统的动量守恒,动能守恒b.系统的动量守恒,机械能守恒c.系统的动量不守恒,机械能守恒d.系统的动量不守恒,动能守恒【解析】选c。小球与弹簧组成的系统在小球与弹簧作用的时间内受到了墙的作用力,故系统动量不守恒。系统只发生动能和弹性势能的相互转化,故机械能守恒,选项c正确。4.(2015福建高考)如图,两滑块a、b在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块a的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块b的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()a.a和b都向左运动b.a和b都向右运动c.a静止,b向右运动d.a向左运动,b向右运动【解析】选d。以滑块a、b为系统,碰前动量矢量和为零,选项a、b、c所述碰后动量不为零,据动量守恒定律可知选项a、b、c错误;由于发生弹性碰撞,系统动能守恒,故选d。5.(多选)(2015梅州高二检测)在橄榄球比赛中,一个85kg的前锋队员以5 m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分。就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名均为65kg的队员,一个速度为2 m/s,另一个速度为4 m/s,然后他们就扭在了一起,则()a.他们碰撞后的共同速度是0.2 m/sb.碰撞后他们动量的方向仍向前c.这名前锋能得分d.这名前锋不能得分【解析】选b、c。取前锋队员跑动的速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得:mv1-mv2-mv3=(m+m+m)v,代入数据得:v0.16m/s。所以碰撞后的速度仍向前,故这名前锋能得分,b、c两项正确。6.(2015襄阳高二检测)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()a.mamb b.mamb c.ma=mb d.无法判断【解析】选b。由v-t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mava=-mava+mbvb,解得mamb=vbva+va1,故有mamb)在光滑的水平面上相向运动,当两球相碰后,其中一球停止运动,则可判定()a.碰撞前a球的速度小于b球的速度b.碰撞前a球的动量大于b球的动量c.碰撞前后a球的动量变化大于b球的动量变化d.碰撞后,a球的速度一定为零,b球朝反方向运动【解析】选a、b、d。a、b两球动能相同,且mamb,可得vbva,再由动量和动能关系可得papb;由动量守恒得,碰撞前后a球的动量变化等于b球的动量变化;碰撞后,a球的速度一定为零,b球朝反方向运动,所以a、b、d对。11.(多选)如图所示,一个质量为0.18kg的垒球,以25m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45m/s,设球棒与垒球的作用时间为0.01s。下列说法正确的是()a.球棒对垒球的平均作用力大小为1260nb.球棒对垒球的平均作用力大小为360nc.球棒对垒球做的功为126jd.球棒对垒球做的功为36j【解析】选a、c。设球棒对垒球的平均作用力为f,由动量定理得f-t=m(vt-v0),取vt=45m/s,则v0=-25m/s,代入上式,得f-=1260n,由动能定理得w=12mvt2-12mv02=126j,选项a、c正确。12.(多选)在光滑水平地面上有一质量为m1的小球处于静止状态,现有一质量为m2的小球(两球形状完全相同)以一定的初速度匀速向m1球运动,并与m1球发生对心碰撞。对于这样的一个作用过程,可用速度-时间图像进行描述,下列四个图像中,图线1表示m1球运动的情况。图线2表示m2球运动的情况。则在这四个图像中可能正确地反映了两球相互作用过程中速率随时间变化关系的是()【解析】选b、d。碰撞后两球速度方向相同,两球应同时做匀速运动,若速度不同,应有v1v2,b项正确,a、c项错误;若两球碰后速度相同,则d项正确。二、计算题(本大题共4小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(8分)一个质量为0.2 kg、以10 m/s的速度飞来的网球被球拍击中,并以20 m/s的速度反方向弹回,网球与球拍的接触时间为0.1 s,试求:(不考虑重力的冲量)(1)网球动量的变化。(2)球拍对网球的平均作用力。【解析】设网球飞来的速度方向为正方向,则:网球的初速度v0=10m/s,反弹后速度v=-20m/s (2分)(1)所以网球的动量变化:p=mv-mv0=0.2(-20)kgm/s-0.210 kgm/s=-6 kgm/s(2分)所以网球的动量变化的大小为6kgm/s,方向与初速度方向相反。 (2分)(2)由动量定理ft=p可知,球拍对网球的平均作用力:f=pt=-60.1n=-60 n(2分)球拍对网球的平均作用力大小为60n,方向与初速度方向相反。 (2分)答案:(1)6kgm/s,方向与初速度方向相反(2)60 n,方向与初速度方向相反14.(8分)(2014新课标全国卷)现利用图甲所示装置验证动量守恒定律。在图甲中,气垫导轨上有a、b两个滑块,滑块a右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块b左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块a的质量m1=0.301kg,滑块b的质量m2=0.108kg,遮光片的宽度d=1.00cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0hz。将光电门固定在滑块b的右侧,启动打点计时器,给滑块a一向右的初速度,使它与b相碰。碰后光电计时器显示的时间为tb=3.500ms,碰撞前后打出的纸带如图乙所示。若实验允许的相对误差绝对值(100%)最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。【解析】按定义,物体运动的瞬时速度大小v为:v=xt (1分)式中x为滑块在很短的时间t内的位移。设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ta,则ta=1f=0.02s,ta可视为很短 (1分)设在a碰撞前后瞬时速度大小分别为v0和v1由图乙所给数据可得:v0=2.00m/s,v1=0.970 m/s (2分)设b碰撞后瞬时速度大小为v2v2=dtb=2.86m/s (1分)设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p,则p=m1v0 (1分)p=m1v1+m2v2 (1分)两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为=p-pp100%联立各式代入数