北京专用2020版高考物理总复习第七章全章闯关检测含解析.docx

全章闯关检测一、选择题1.一质量为m的铁锤,以速度v竖直打在木桩上,经过t时间停止,则在打击时间内,铁锤对木桩的平均冲力的大小是()A.mgtB.mvtC.mvt+mgD.mvt-mg答案C取向上为正方向,对铁锤分析,根据冲量的定义以及动量定理可得(F-mg)t=0-m(-v),解得F=mvt+mg,由牛顿第三定律可知选项C正确。2.木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图所示,当撤去外力后,下列说法中正确的是()a尚未离开墙壁时,a、b系统的动量守恒a尚未离开墙壁时,a、b系统动量不守恒a离开墙壁后,a、b系统动量守恒a离开墙壁后,a、b系统动量不守恒A.B.C.D.答案D以a、b为系统,撤去外力后,b向右运动,在a尚未离开墙壁时,系统受到墙壁的弹力FN,因此,该过程a、b系统动量不守恒,当a离开墙壁后,a、b系统水平方向不受外力,故系统动量守恒。3.如图所示,质量为M的人在远离任何星体的太空中,与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用,他与飞船总保持相对静止的状态。这个人手中拿着一个质量为m的小物体,他以相对飞船为v的速度把小物体抛出,在抛出物体后他相对飞船的速度大小为()A.mMvB.MmvC.M+mmvD.mM+mv答案A人和小物体组成的系统不受其他力的作用,所以系统动量守恒。由动量守恒定律有mv=Mv,解得v=mMv。4.我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠。观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则()A.甲对乙的冲量一定大于乙对甲的冲量B.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D.甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功答案B甲、乙之间相互作用力的冲量大小相等,方向相反,A项错误;由I合=p知,甲、乙的动量变化量等大反向,B项正确;在相同的作用时间内,作用力的位移不一定相同,因此甲、乙之间的相互作用力做功不一定相等,由W合=Ek,知动能变化量不一定相等,C、D项均错误。5.如图所示,两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上,有一人静止站在A车上,两车静止。若这个人自A车跳到B车上,接着又跳回A车,静止于A车上,则A车的速率()A.等于零B.小于B车的速率C.大于B车的速率D.等于B车的速率答案B设人的质量为m,两小车的质量均为M,人来回跳跃后人与A车的速度为v1,B车的速度为v2,根据题意知,人车组成的系统水平方向动量守恒。由题意有:p0=0,人来回跳跃后的总动量p=(M+m)v1+Mv2,由动量守恒有p0=p,解得v1=-MM+mv2,其中负号表示v1、v2的方向相反,小车A的速率小于小车B的速率。6.如图是“牛顿摆”装置,5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上,5根轻绳互相平行,5个钢球彼此紧密排列,球心等高。用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球。当把小球1向左拉起一定高度,如图甲所示,然后由静止释放,在极短时间内经过小球间的相互碰撞,可观察到球5向右摆起,且达到的最大高度与球1的释放高度相同,如图乙所示。关于此实验,下列说法中正确的是()A.上述实验过程中,5个小球组成的系统机械能守恒,动量守恒B.上述实验过程中,5个小球组成的系统机械能不守恒,动量不守恒C.如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球4、5一起向右摆起,且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度D.如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球3、4、5一起向右摆起,且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同答案D题述实验过程中,小球5能够达到与小球1释放时相同的高度,说明系统机械能守恒,而且小球5离开平衡位置时的速度和小球1摆动到平衡位置时的速度相同,说明碰撞过程动量守恒,但随后上摆过程动量不守恒,动量方向在变化,选项A、B错。根据前面的分析,碰撞过程为弹性碰撞。那么同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,那么球3先以速度v与球4发生弹性碰撞,此后球3的速度变为0,球4获得速度v后与球5碰撞,球5获得速度v,开始上摆,同理球2与球3碰撞,最后球4以速度v上摆,同理球1与球2碰撞,最后球3以速度v上摆,所以选项C错D对。7.如图所示,在光滑的水平面上有两物体A、B,它们的质量均为m。在物体B上固定一个轻弹簧处于静止状态。物体A以速度v0沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B发生作用。下列说法正确的是()A.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体A的速度为零B.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体B的速度为零C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体B所做的功为12mv02D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等,方向相反答案D当A、B速度相同时,弹簧获得最大弹性势能,故A、B均错误;系统机械能守恒,E总=12mv02,故当弹簧具有弹性势能时,物体的动能一定小于12mv02,故C错误;弹簧对A、B的作用力始终大小相等方向相反,弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等,方向相反,故D正确。8.如图甲所示,长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2 kg的另一物体B以水平速度v0=2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面。由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是()甲乙A.木板获得的动能为2 JB.系统损失的机械能为4 JC.木板A的最小长度为2 mD.A、B间的动摩擦因数为0.1答案D从题图乙可以看出,B做匀减速运动,A做匀加速运动,最后的共同速度为1 m/s,系统动量守恒,mv0=(m+M)v,求得M=2 kg,木板获得的动能为1 J,系统损失的机械能为2 J,木板的最小长度为两者在1 s内的位移差即1 m,B运动的加速度为1 m/s2,动摩擦因数为0.1。9.如图所示,在光滑的水平面上静止放一质量为m的木板B,木板表面光滑,左端固定一轻质弹簧。质量为2m的木块A以速度v0从板的右端水平向左滑上木板B。在木块A与弹簧相互作用的过程中,下列判断正确的是()A.弹簧压缩量最大时,B板运动速率最大B.B板的加速度一直增大C.弹簧给木块A的冲量大小为2mv0/3D.弹簧的最大弹性势能为mv02/3答案D木块、木板系统动量守恒,当两者共速时,弹簧压缩量最大,此时有2mv0=3mv共,Ep=122mv02-123mv共2=13mv02,故D正确;只要弹簧被压缩,其给木板的力总会让木板加速,故当弹簧再次恢复原长时,B板速率才最大,故A错误;由于弹簧的形变量是先增大后减小,故其弹力也是先大后小,B板的加速度也是先增后减,B错误;设弹簧再次恢复原长时木块的速度为v1,木板的速度为v2,则2mv0=2mv1+mv2,122mv02=122mv12+12mv22,得v1=v03,弹簧给木块的冲量大小为43mv0,C错误。10.A、B两物体在一水平长直气垫导轨上相碰,碰撞前物体A做匀速直线运动,B静止不动,频闪照相机每隔0.1 s闪光一次,连续拍照5次,拍得如图所示的照片,不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间,则由此照片可判断()A.第四次拍照时物体A在100 cm处B.第四次拍照时物体A在80 cm处C.mAmB=31D.mAmB=21答案A碰撞前,物体A做匀速直线运动,可以知道,物体A在第三次拍照时在90 cm处,第四次拍照时在100 cm处,第五次拍照时在80 cm处。碰撞前,A的速度大小为v0=xAt=0.400.1 m/s=4 m/s,方向向右。碰撞后,A的速度大小为vA=xAt=0.200.1 m/s=2 m/s,方向向左,B的速度大小为vB=xBt=0.200.1 m/s=2 m/s,方向向右。取向右为正方向,根据动量守恒定律得:mAv0=-mAvA+mBvB,代入数据得:mA4 m/s=-mA2 m/s+mB2 m/s,得:mAmB=13。二、非选择题11.(2018房山一模)用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律,实验装置如图所示,斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O。在做“验证动量守恒定律”的实验时(1)实验必须满足的条件是。A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端的切线是水平的C.入射球每次都要从同一高度由静止释放D.实验过程中,白纸可以移动,复写纸不能移动(2)入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2,两小球的质量应满足m1m2。(选填“大于”“小于”或“等于”)(3)实验中要完成的必要步骤是(填选项前的字母)。A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量抛出点距地面的高度HC.用秒表测出小球做平抛运动的时间tD.分别确定入射小球碰撞前后的落地点和被碰小球碰后的落地点P、M、N,并用刻度尺测出水平射程OP、OM、ON(4)若所测物理量满足表达式则可判定两个小球相碰前后动量守恒。(5)若碰撞是弹性碰撞,那么所测物理量还应该满足的表达式为。(6)一个运动的球与一个静止的球碰撞,如果碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上,碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞。如图,A球以速度v1与同样质量且处于静止的 B 球发生弹性碰撞。某同学判断碰后两个球的运动方向一定垂直。你同意他的判断吗?说出你的理由。答案(1)BC(2)大于(3)AD(4)OPm1=OMm1+ONm2(5)OP2m1=OM2m1+ON2m2(6)同意只有垂直才满足vA2+vB2=v12,即满足动能守恒12mvA2+12mvB2=12mv12解析(1)斜槽的粗糙与光滑不影响实验效果,故A错误。斜槽轨道末端的切线必须水平,保证入射小球碰前速度水平,B正确。入射小球每次都要从同一高度由静止释放,保证每次与被碰小球碰前的速度相同,C正确。实验过程中,白纸不可以移动,D错误。(2)为保证碰后入射小球不反弹而做平抛运动,则m1m2。(3)见答案。(4)因为平抛运动的时间相同,则水平位移可代表速度。则该实验中只需测量两个小球的质量m1、m2和确定入射小球碰撞前后的落地点和被碰小球碰后的落地点到O点的距离OP、OM、ON,若所测物理量满足OPm1=OMm1+ONm2则可判定两小球碰撞前后动量守恒。(5)若碰撞是弹性碰撞,则12m1v02=12m1v12+12m2v22,即12m1OP2=12m1OM2+12m2ON2,即m1OP2=m1OM2+m2ON2。(6)由动量守恒可知:v1=vA+vB,即三者满足平行四边形定则。由能量守恒可知三速率满足,vA2+vB2=v12,则可得出vAvB。12.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目(如图所示)。一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2 s。若把在这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理,求此力的大小。(g=10 m/s2)答案1.5103 N解析将运动员看做质量为m的质点,从h1高处下落,刚接触网时速度的大小v1=2gh1,向下弹跳后到达的高度为h2,刚离网时速度的大小v2=2gh2,向上速度的改变量v=v1+v2,向上过程中以a表示加速度,t表示接触时间,则v=at接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg由牛顿第二定律F-mg=ma由以上各式联立解得F=mg+m2gh2+2gh1t代入数值得F=1.5103 N13.随着机车数量的增加,交通安全问题日益凸显。分析交通违法事例,将警示我们遵守交通法规,珍惜生命。一货车严重超载后的总质量为49 t,以54 km/h的速率匀速行驶。发现红灯时司机刹车,货车即做匀减速直线运动,加速度的大小为2.5 m/s2(不超载时则为5 m/s2)。(1)若前方无阻挡,问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远?(2)若超载货车刹车时正前方25 m处停着总质量为1 t的轿车,两车将发生碰撞,设相互作用0.1 s后获得相同速度,问货车对轿车的平均冲力多大?答案(1)45 m22.5 m(2)9.8104 N解析(1)设货车刹车时速度大小为v0、加速度大小为a、末速度大小为v、刹车距离为ss=v02-v22a代入数据,得超载时s1=45 m不超载时s2=22.5 m(2)设货车刹车后经s=25 m与轿车碰撞时的初速度大小为v1v1=v02-2as设碰撞后两车共同速度为v2、货车质量为M、轿车质量为m,由动量守恒定律Mv1=(M+m)v2设货车对轿车的作用时间为t、平均冲力大小为F,由动量定理Ft=mv2联立以上三式,代入数据得F=9.8104 N14.(2017朝阳期中)如图所示,光滑水平冰面上固定一足够长的光滑斜面体,其底部与水平面相切,左侧有一滑块和一小孩(站在冰车上)处于静止状态。在某次滑冰游戏中,小孩将滑块以相对冰面v1=4 m/s的速度向右推出,已知滑块的质量m1=10 kg,小孩与冰车的总质量m2=40 kg,小孩与冰车始终无相对运动,取重力加速度g=10 m/s2,求:(1)推出滑块后小孩的速度大小v2;(2)滑块在斜面体上上升的最大高度H;(3)小孩推出滑块的过程中所做的功W。答案(1)1 m/s(2)0.8 m(3)100 J解析(1)对于滑块、小孩以及冰车构成的系统,根据动量守恒定律可得:0=m1v1-m2v2代入相关数据可得v2=1 m/s(2)对于滑块,根据机械能守恒定律可得12m1v12=m1gH代入相关数据可得H=0.8 m(3)小孩在推出滑块的过程中所做的功等于系统所获得的总动能,即W=12m1v12+12m2v22代入相关数据可得W=100 J15.(2014北京理综,22)如图所示,竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切,小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速释放,A与B碰撞后结合为一个整体,并沿桌面滑动。已知圆弧轨道光滑,半径R=0.2 m;A和B的质量相等;A和B整体与桌面之间的动摩擦因数=0.2。取重力加速度g=10 m/s2。求:(1)碰撞前瞬间A的速率v;(2)碰撞后瞬间A和B整体的速率v;(3)A和B整体在桌面上滑动的距离l。答案(1)2 m/s(2)1 m/s(