2018届高考物理一轮复习单元质检六动量守恒定律力学三大观点.docx

单元质检六动量守恒定律力学三大观点(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.质量为1 kg的物体做直线运动,其速度时间图象如图所示,则物体在前10 s内和后10 s 内所受外力的冲量分别是()A.10 Ns,10 NsB.10 Ns,-10 NsC.0,10 NsD.0,-10 Ns解析由题图可知,在前10 s内初、末状态的动量相等,p1=p2=5 kgm/s,由动量定理知I1=0;在后10 s内p3=-5 kgm/s,I2=p3-p2=-10 Ns,故选D。答案D2.如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6 kgm/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kgm/s,则() A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为25B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为110C.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为25D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为110解析由两球的动量都是6 kgm/s可知,运动方向都向右,且能够相碰,说明左方是质量小速度大的小球,故左方是A球。碰后A球的动量减少了4 kgm/s,即A球的动量为2 kgm/s,由动量守恒定律知B球的动量为10 kgm/s,则其速度比为25,故选项A是正确的。答案A3.“纵跳摸高”是一种很好的有助于青少年长高的运动。其动作要领是原地屈膝两脚快速用力蹬地,跳起腾空后充分伸展上肢摸到最高点。则人在进行纵跳摸高时,从他开始屈膝到摸到最高点的过程中()A.人始终处于超重状态B.人始终处于失重状态C.地面支持力对人的冲量与重力冲量的大小相等D.地面支持力对人做的功等于重力势能的增量解析人开始屈膝,要加速下降,故加速度是向下的,此时失重,再起立时,加速向上,加速度向上,此时超重,故人并不始终处于超重和失重状态,选项A、B错误;对整个过程分析可知,总动量的变化量为0,人在整个过程中受重力和地面对人的支持力,故两个力的冲量大小相等,方向相反,选项C正确;人上升,其重力势能增大,并不是地面支持力对人做功产生的,地面支持力对人不做功,因为该作用力虽然作用在人的身上,但该力没有对应的移动位移,人的重力势能的增加靠的是人体自身机体的能量,选项D错误。答案C4.“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”,爆竹声响是辞旧迎新的标志。有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出,到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东,在最高点爆炸成质量不等的两块,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东;则另一块的速度为()A.3v0-vB.2v0-3vC.3v0-2vD.2v0+v解析取水平向东为正方向,爆炸过程系统动量守恒,3mv0=2mv+mvx,可得vx=3v0-2v,C正确。答案C5.(2016山东济宁高三期末)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/sB.2.4 m/sC.2.8 m/sD.3.0 m/s导学号17420230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= m/s,v2=2 m/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2.0 m/s而小于 m/s,只有选项B正确。答案B6.(2015山东济南调研)如图所示,三角形传送带以1 m/s的速度逆时针匀速转动,两边的传送带长都是2 m且与水平方向的夹角均为37。现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1 m/s的初速度沿传送带下滑,物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。下列判断正确的是()A.物块A先到达传送带底端B.物块A、B同时到达传送带底端C.传送带对物块A、B均做负功D.物块A下滑过程中系统产生的热量小于B下滑过程中系统产生的热量解析因tan 37=0.750.5,即mgsin mgcos ,故A、B都会匀加速下滑,根据牛顿第二定律知A、B加速度大小相等,故会同时到达底端,选项A错误,B正确;物块A、B受到传送带的摩擦力方向与其运动方向相反,故传送带对物块A、B均做负功,选项C正确;因A物块与传送带同向运动,相对位移要小,根据Q=Ffs相对,产生的热量要小于B物块下滑产生的热量,故选项D正确。答案BCD7.如图所示,由电动机带动的水平传送带以速度v=2.0 m/s匀速运行,A端上方靠近传送带料斗中装有煤,打开阀门,煤以流量Q=50 kg/s落到传送带上,煤与传送带达到共同速度后被运至B端,在运送煤的过程中,下列说法正确的是()A.电动机应增加的功率为100 WB.电动机应增加的功率为200 WC.1 min内因煤与传送带摩擦产生的热为6.0103 JD.1 min内因煤与传送带摩擦产生的热为1.2104 J导学号17420231解析设足够小的时间t内落到传送带上煤的质量为m,显然Q=。这部分煤由于摩擦力Ff的作用被传送带加速,最终获得动能为。由于煤和传送带受到的摩擦力是相互作用力,二者数值相等,又煤和传送带的相对位移相同,所以摩擦力做功相同,传送带克服摩擦力做功数值也为。传送带需要增加的能量分为两部分:第一部分为煤获得的动能;第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度。所以传送带t内增加的能量为E=+Ffs=mv2,功率P=Qv2=200 W。1 min内摩擦生热是指传送带克服摩擦力做的那部分功,所以摩擦产生的热量Qf=Wf=Ffs=t=6.0103 J。所以选项 B、C正确。答案BC8.(2017河北石家庄模拟)如图所示,质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上,一根轻质弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内。将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h,若整个过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内,则下列说法正确的是()A.弹簧与杆垂直时,小球速度最大B.弹簧与杆垂直时,小球的动能与重力势能之和最大C.小球从静止位置下滑至最低点的过程中,弹簧的弹性势能增加量小于mghD.小球从静止位置下滑至最低点的过程中,弹簧的弹性势能增加量等于mgh导学号17420232解析弹簧与斜杆垂直时,弹簧的弹性势能最小,小球的动能与重力势能之和最大,但加速度不为零,所以小球速度不是最大,B正确,A错误;小球从静止位置下滑至最低点的过程中,小球动能变化量为零,所以弹簧的弹性势能增加量等于小球重力势能的减少量mgh,C错误,D正确。答案BD二、实验题(10分)9.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(填写“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:。导学号17420233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=,vD=,验证动量守恒定律的表达式是mCvC=mDvD,即。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=mCmDmC()2+mD()2。答案(1)滑块C、D的质量mC、mD(2)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=mC()2+mD()2三、计算题(本题共3小题,共42分)10.(10分)(2016重庆铜梁一中月考)如图所示,在光滑水平面上有一辆质量m1=8 kg的平板小车,车上有一个质量m=1.9 kg的木块,木块距小车左端6 m(木块可视为质点),车与木块一起以v=1 m/s的速度水平向右匀速行驶。一颗质量m0=0.1 kg的子弹以v0=179 m/s的初速度水平向左飞,瞬间击中木块并留在其中。如果木块刚好不从车上掉下,求木块与平板小车之间的动摩擦因数。(g取10 m/s2)解析设子弹射入木块后的共同速度为v1,以水平向左为正方向,则由动量守恒有m0v0-mv=(m+m0)v1代入数据解得v1=8 m/s。它们恰好不从小车上掉下来,则它们相对平板车滑行s=6 m时它们跟小车具有共同速度v2,则由动量守恒得(m+m0)v1-m1v=(m+m0+m1)v2由能量守恒定律得Q=(m+m0)gs=(m+m0)m1v2-(m+m0+m1)联立并代入数据解得=0.54。答案0.5411.(16分)如图所示,固定在地面上的光滑的圆弧面与车C的上表面平滑相接,在圆弧面上有一个滑块A,其质量为mA=2 kg,在半径为R=1.25 m的圆弧面顶端由静止下滑,车C的质量为mC=6 kg,在车C的左端有一个质量mB=2 kg的滑块B,滑块A与B均可看做质点,滑块A与B碰撞后粘合在一起共同运动,最终没有从车C上滑出,已知滑块A和B与车C的动摩擦因数均为=0.5,车C与水平地面的摩擦忽略不计。g取10 m/s2。求:(1)滑块A滑到圆弧面末端时对轨道的压力大小。(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小。(3)车C的最短长度。导学号17420234解析(1)根据机械能守恒定律:mAgR=mAvA=5 m/s滑块A滑到圆弧面末端时,根据牛顿第二定律得FN-mAg=mA则FN=mAg+mA=60 N根据牛顿第三定律,滑块A对轨道的压力大小为60 N。(2)A滑块与B滑块碰撞,根据动量守恒定律得mAvA=(mA+mB)v,v=2.5 m/s。(3)A、B在C上滑行受到的摩擦力为Ff=(mA+mB)g=20 NA、B在C上滑行满足动量守恒(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vC,解得vC=1 m/s设车的最短长度为l,根据能量守恒得(mA+mB)v2-(mA+mB+mC)=Ffll=0.375 m。答案(1)60 N(2)2.5 m/s(3)0.375 m12.(16分)如图所示,两个圆形光滑细管在竖直平面内交叠,组成倒“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,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?导学号17420235解析(1)b球离开E点后做平抛