【高考复习】2020版高考物理 单元测试 动量守恒定律（含答案解析）.doc

2020版高考物理 单元测试 动量守恒定律在某次短道速滑接力赛中，运动员甲以7 m/s的速度在前面滑行，运动员乙以8 m/s的速度从后面追上，并迅速将甲向前推出，完成接力过程设甲、乙两运动员的质量均为50 kg，推后运动员乙的速度变为5 m/s，方向向前，若甲、乙接力前后在同一直线上运动，求接力后甲的速度大小()A15 m/s B10 m/s C5 m/s D8 m/s下面关于碰撞的理解，正确的是()A正碰属于弹性碰撞，斜碰属于非弹性碰撞B如果碰撞过程中动能不变，则这样的碰撞叫做非弹性碰撞C碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生显著变化的过程D在碰撞现象中，一般来说物体所受的外力作用不能忽略一物体在合外力F的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示,在t0和2t0时刻,物体的动能分别为Ek1、Ek2,物体的动量分别为p1、p2,则()A.Ek2=9Ek1,p2=3p1 B.Ek2=3Ek1,p2=3p1 C.Ek2=8Ek1,p2=4p1 D.Ek2=3Ek1,p2=2p1一质量为m的物体静止在光滑水平面上，在水平力F作用下，经时间t，通过位移L后，动量变为p、动能变为Ek.若上述过程F不变，物体的质量变为，以下说法正确的是()A经过时间2t，物体动量变为2pB经过位移2L，物体动量变为2pC经过时间2t，物体动能变为4EkD经过位移2L，物体动能变为4Ek在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，两小球的半径均为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是()A入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球B要验证的表达式是m1ON=m1OMm2OPC要验证的表达式是m1OP=m1OMm2OND要验证的表达式是m1(OP2r)=m1(OM2r)m2ON如图所示,一质量m1=3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m2=1.0 kg的小木块A。给A和B以大小均为4.0 m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B板。在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是()A.1.8 m/s B.2.4 m/s C.2.8 m/s D.3.0 m/s质量为60 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来；已知弹性安全带的缓冲时间是1.2 s，安全带长5 m，不计空气阻力影响，g取10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为()A100 N B500 N C600 N D1 100 N如图所示,将质量为M1、半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上,左侧靠墙角,右侧靠一质量为M2的物块。今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方h高处从静止开始落下,自A点与圆弧槽相切进入槽内,则以下结论正确的是()A.小球在槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒B.小球在槽内运动的全过程中,小球、半圆槽和物块组成的系统动量守恒C.小球离开C点以后,将做竖直上抛运动D.槽与墙不会再次接触水平恒定推力F1和F2分别作用于水平面上原来静止的、质量相等的a、b两物体上，作用一段时间后撤去推力，由于惯性，物体将继续运动一段时间后才能停下，两物体的v-t图象如图所示，已知图中线段ABCD，则()Aa物体受到的摩擦力小于b物体受到的摩擦力Ba物体受到的摩擦力大于b物体受到的摩擦力CF1的冲量大于F2的冲量DF1的冲量小于F2的冲量 “天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动下列叙述正确的是()A摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B在最高点时，乘客重力大于座椅对他的支持力C摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变 (多选)如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2，图乙为它们碰撞前后的xt 图象已知m1=0.1 kg，由此可以判断()图甲图乙A碰前m2静止，m1向右运动B碰后m2和m1都向右运动C由动量守恒可以得出m2=0.3 kgD碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能 (多选)如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为31，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回两球刚好不发生第二次碰撞，则()AA、B两球的质量之比41BA、B两球的质量之比14CA、B两球碰撞前、后的总动能之比59DA、B两球碰撞前、后的总动能之比95实验题气垫导轨是常用的一种实验仪器, 它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出,在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫,使滑块悬浮在导轨上。由于气垫的摩擦力极小,滑块在导轨上的运动可近似为没有摩擦的运动。用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置,以及带有挡光条的滑块C、D来验证动量守恒定律。已知挡光条的持续挡光宽度为l,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:a.调节气垫导轨底座螺母,观察导轨上的气泡仪,使导轨成水平状态;b.在滑块C、D间放入一个轻质弹簧,用一条橡皮筋捆绑住三者成一水平整体,静置于导轨中部;c.将光电门尽量靠近滑块C、D两端;d.烧断捆绑的橡皮筋,使滑块C、D在弹簧作用下分离,分别通过光电门A、B;e.由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时挡光条持续挡光的时间tC,以及滑块D第一次通过光电门B时挡光条持续挡光的时间tD。(1)实验中还应测量的物理量是。(2)根据上述测量的实验数据及已知量,验证动量守恒定律的表达式是;实验中算得的C、D两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的主要原因是。(3)利用上述实验数据(选填“能”或“不能”)测出被压缩弹簧的弹性势能的大小。如能,请写出计算表达式:。若不能,说明理由:。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无初速度释放，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，重力加速度g取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.如图所示,两个圆形光滑细管在竖直平面内交叠,组成“8”字形通道,在“8”字形通道底端B处连接一内径相同的粗糙水平直管AB。已知E处距地面的高度h=3.2 m,一质量ma=1 kg的小球a从A点以速度v0=12 m/s的速度向右进入直管道,到达B点后沿“8”字形轨道向上运动,到达D点时恰好与轨道无作用力,直接进入DE管(DE管光滑),并与原来静止于E处的质量为mb=4 kg的小球b发生正碰(a、b均可视为质点)。已知碰撞后a球沿原路返回,速度大小为碰撞前速度大小的三分之一,而b球从E点水平抛出,其水平射程s=0.8 m。(g取10 m/s2)(1)求碰后b球的速度大小。(2)求“8”字形管道上下两圆的半径r和R。(3)若小球a在管道AB中运动时所受阻力为定值,请通过计算判断a球返回到BA管道时,能否从A端穿出?答案解析答案为：B；解析：以甲、乙组成的系统为研究对象，以甲的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得m1v1m2v2=m1v1m2v2，解得v1=10 m/s.答案为：C；解析：正碰也称对心碰撞，是小球在相互作用前后都沿着同一直线(即沿着两球球心连线)运动的碰撞，根据动量守恒定律判断两小球碰撞前后的机械能是否守恒，从而将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，斜碰也称非对心碰撞，是两球在碰撞前的相对速度不沿两球球心连线的碰撞，斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，同样需要根据两小球碰撞前后的机械能是否守恒，从而判断属于弹性碰撞还是非弹性碰撞，故A、B错误；根据碰撞的定义可知，碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生显著变化的过程，故C正确；在碰撞现象中，如果内力远大于外力，则可以忽略外力的作用，D错误答案为：A解析：根据动量定理得F0t0=mv1,2F0t0=mv2-mv1,由得v1v2=13,得p1p2=13;由于x1=v1t02,x2=v1+v22t0,所以有x1x2=14,力F做的功为W1=F0x1,W2=2F0x2,所以在t0和2t0时刻的动能Ek1Ek2=19。故选项A正确。答案为：A；解析：以初速度方向为正方向，根据动量定理有：Ft=p，故时间变为2t后，动量变为2p，故A正确；根据Ek=，动量变为2倍，质量减半，故动能变为8Ek，故C错误；经过位移2L，根据动能定理有：FL=Ek，故位移变为2倍后，动能变为2Ek，故D错误；根据p=，动能变为2倍，质量减半，故动量不变，故B错误答案为：C；解析：在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止反弹或静止，故选项A错；两球做平抛运动时都具有相同的起点，故应验证的关系式为m1OP=m1OMm2ON，选项C对，选项B、D错答案为：B；解析：A先向左减速到零,再向右加速运动,在此期间,木板减速运动,最终它们保持相对静止,设A减速到零时,木板的速度为v1,最终它们的共同速度为v2,取水平向右为正方向,则m1v-m2v=m1v1,m1v1=(m1+m2)v2,可得v1=83m/s,v2=2m/s,所以在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小应大于2.0m/s而小于83m/s,只有选项B正确。答案为：D；解析：在安全带产生拉力过程中，人受重力、安全带的拉力作用做减速运动，此过程的初速度就是自由落体运动的末速度，所以有：v0=10 m/s.取竖直向下为正，由动量定理得(mgF)t=0mv0，解F=1 100 N.答案为：D；解析：小球从AB的过程中,半圆槽对球的支持力沿半径方向指向圆心,而小球对半圆槽的压力方向相反指向左下方,因为有竖直墙挡住,所以半圆槽不会向左运动,可见,该过程中,小球与半圆槽在水平方向受到外力作用,动量并不守恒,而由小球、半圆槽和物块组成的系统动量也不守恒;从BC的过程中,小球对半圆槽的压力方向向右下方,所以半圆槽要向右推动物块一起运动,因而小球参与了两个运动,一个是沿半圆槽的圆周运动,另一个是与半圆槽一起向右运动,小球所受支持力方向与速度方向并不垂直,此过程中,因为有物块挡住,小球与半圆槽在水平方向动量并不守恒,在小球运动的全过程,水平方向动量也不守恒,选项A、B错误;当小球运动到C点时,它的两个分运动的合速度方向并不是竖直向上,所以此后小球做斜上抛运动,选项C错误;因为全过程中,整个系统在水平方向上获得了水平向右的冲量,最终槽与墙不会再次接触,选项D正确。答案为：D；解析：由题图知，AB与CD平行，说明撤去推力后物体的合力等于摩擦力，两物体受到的摩擦力大小相等，故A、B错误根据动量定理，对整个过程研究得，F1t1FftOB=0，F2t2FftOD=0，由题图看出tOBtOD，则有F1t1F2t2，即F1的冲量小于F2的冲量，故C错误，D正确答案为：B；解析：乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，速度大小不变，则动能不变，但高度变化，所以机械能在变化，A错误；在最高点处于失重状态，则B正确；转动一周，重力的冲量为I=mgT，不为零，C错误；速度方向时刻在变所以重力的瞬时功率在变化，D错误答案为：AC；解析：由题图乙可以看出，碰前m1位移随时间均匀增加，m2位移不变，可知m2静止，m1向右运动，故A是正确；碰后一个位移增大，一个位移减小，说明运动方向不一致，故B错误；由题图乙可以计算出碰前m1的速度v1=4 m/s，碰后的速度v1=2 m/s，m2碰前的速度v2=0，碰后的速度v2=2 m/s，由动量守恒定律有m1v1m2v2=m1v1m2v2，计算得m2=0.3 kg，故C正确；碰撞过程中系统损失的机械能E=m1vm1v12m2v22=0，因此D错误答案为：AD；解析：设A、B质量分别为mA、mB，B的初速度为v0，取B的初速度方向为正方向，由题意，刚好不发生第二次碰撞说明A、B碰撞后速度大小相等，方向相反，分别为和，则有mBv0=mAmB，解得mAmB=41，A正确，B错误；碰撞前、后总动能之比Ek1Ek2=mBv=95，C错误，D正确答案为：(1)滑块C、D的质量mC、mD(2)mCtC=mDtD滑块与气垫导轨间仍存在摩擦,气垫导轨未完全水平(3)能Ep=0.5mCltC2+12mDltD2解析：(1)要验证弹簧弹开的两滑块动量守恒,需要知道两滑块的质量和速度,而速度可以通过光电计时器测量的时间和位移计算,所以实验中还应测量的物理量是滑块C、D的质量mC、mD。(2)设遮光条的宽度为l,则vC=ltC,vD=ltD,验证动量守恒定律的表达式是mCvC=mDvD,即mCtC=mDtD。产生误差的主要原因是:滑块与气垫导轨间仍存在摩擦,气垫导轨未完全水平,测量mC、mD及tC、tD时有误差。(3)烧断捆绑的橡皮筋后只有弹簧弹力做功,系统机械能守恒,所以弹簧的弹性势能等于两滑块离开弹簧时的动能,即Ep=0.5mCvC2+12mDvD2=12mCltC2+12mDltD2。解：设滑块的质量为m.(1)根据机械能守恒定律有mgR=mv2，得碰撞前瞬间A的速率v=2 m/s.(2)根据动量守恒定律有mv=2mv，得碰撞后瞬间A和B整体的速率v=v=1 m/s.(3)根据动能定理有(2m)v2=(2m)gl，得A和B整体沿水平桌面滑动的距离l=0.25 m.解：(1)b球离开E点后做