高考物理一轮复习专题6.4碰撞与动量守恒精品测试卷（含解析）.docx

专题6.4 碰撞与动量守恒【满分：100分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共18小题，每小题3分，共54分)1（2019年湖南省长沙市宁乡市模拟）在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图（a）所示，碰撞前后两壶运动的v-t图线如图（b）中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则（）A两壶发生了弹性碰撞 B碰后蓝壶速度为0.8m/sC碰后蓝壶移动的距离为2.4m D碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受摩擦力【答案】B【解析】由图知：碰前红壶的速度v01.0m/s，碰后速度为v00.2m/s，可知，碰后红壶沿原方向运动，设碰后蓝壶的速度为v，取碰撞前红壶的速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得：mv0mv0+mv，代入数据解得：v0.8m/s，碰撞过程机械能有损失，碰撞为非弹性碰撞，故A错误，B正确；根据速度图象与坐标轴围成的面积表示位移，可得，碰后蓝壶移动的位移大小，故C错误；根据图象的斜率表示加速度，知碰后红壶的加速度大于蓝壶的加速度，两者的质量相等，由牛顿第二定律知碰后红壶所受摩擦力大于蓝壶所受的摩擦力，故D错误。2（2019年广东省茂名一中等五校联考）某电影里两名枪手在房间对决，他们各自背靠墙壁，一左一右假设他们之间的地面光滑随机放着一均匀木块到左右两边的距离不一样。两人拿着相同的步枪和相同的子弹同时朝木块射击一发子弹听天由命。但是子弹都没有射穿木块两人都活了下来反而成为了好朋友。假设你是侦探仔细观察木块发现右边的射孔（弹痕）更深。设子弹与木块的作用力大小一样，请你分析一下，哪个结论是正确的（）A开始时，木块更靠近左边的人，左边的人相对更安全B开始时，木块更靠近左边的人，右边的人相对更安C开始时木块更幕近右边的人左边的人相对更安全区D开始时，木块更靠近右边的人，右边的人相对更安全【答案】B【解析】子弹的质量与射出时的速度都相等，两子弹与木块组成的系统总动量为零；如果木块在正中间，则弹痕应该一样长，结果是右边的长一些，假设木块靠近其中某一人，设子弹质量为m，初速度为v0，木块质量为M，阻力为f，弹痕长度分别为x1、x2，两子弹与木块组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0=（M+m）v1，由能量守恒定律得：，对另一发子弹，同样有：（M+m）v1-mv0=0， ，解得：x1x2，综合判断，后接触木块的子弹弹痕长，更容易射穿木块，对面的人更危险，所以一开始木块离左边近一些，右边的人相对更安全，故B正确，ACD错误。3（山东省潍坊市2019届高三高考第三次模拟）质量为1kg的物体静止在水平面上，t=0时受到水平拉力F的作用开始运动，F随时间t变化的关系图象如图所示。已知t=4s时物体刚好停止运动，取g=10m/s2，以下判断正确的是（ ）A物体所受摩擦力为3N Bt=2s时物体的速度最大Ct=3s时物体的动量最大 D物体的最大动能为2J【答案】A【解析】在0-4s内由动量定理：，其中的，解得f=3N，选项A正确；当F=f时，加速度为零，此时速度最大，由图可知此时刻是t=2.5s时刻，此时刻物体的动量也最大，选项BC错误；从开始到t=2.5s时刻由动量定理：，其中的，解得v=2.25m/s，则最大动能为，选项D错误。4（2019年黑龙江省大庆实验中学模拟）如图所示，把石块从高处抛出，初速度方向与水平方向夹角为（），石块最终落在水平地面上。若空气阻力可忽略，仅改变以下一个因素，可以对石块在抛出到落地的过程中的“动能的变化量”和 “动量的变化量”都产生影响，这个因素是（ ） A抛出石块的速率v0B抛出石块的高度hC抛出石块的角度D抛出石块用力的大小【答案】B【解析】根据动能定理：；由动量定理：，则如果抛出石块的速率v0变化，则对物体动能的变化无影响；因时间t要变化，则对物体的动量变化产生影响，故选项A错误；若抛出石块的高度h变化，则对物体动能的变化有影响；因时间t要变化，则对物体的动量变化产生影响，故选项B正确；若抛出石块的角度变化，则则对物体动能的变化无影响；因时间t要变化，则对物体的动量变化产生影响，故选项C错误；若抛出石块用力的大小变化，则抛出石块的速率v0变化，对物体动能的变化无影响；因时间t要变化，则对物体的动量变化产生影响，故选项D错误；故选B。5（福建省泉州市第五中学2019届模拟）如图，橡皮条一端固定在点，另一端系着中心有孔的小球，小球穿在固定的水平杆上，杆上点在点正下方，橡皮条的自由长度等于。将小球拉至A点后无初速释放，小球开始运动，由于球与杆之间有摩擦，球向右运动的最远处为杆上B点。在小球从A向B运动的过程中（ ）A在O点，小球的加速度为零 B在A、O之间的某点，小球的动能最大C在O、B之间的某点，小球的动量最大 D小球和橡皮条系统的机械能先减小后增大【答案】B【解析】在小球从A向B运动的过程中，受到重力、杆对小球的支持力、橡皮条对小球的拉力和杆对小球的摩擦力，小球沿杆先做加速直线运动，再做减速直线运动；在O点橡皮条对小球无拉力，小球的合力等于杆对小球的摩擦力，所以小球的加速度不为零；在A、O之间的某点，橡皮条对小球的拉力的水平方向的分力等于杆对小球的摩擦力，合力为等于零，小球的速度最大，小球的动能最大，根据动量定义可知小球的动量最大；由于杆对小球的摩擦力做负功，所以小球和橡皮条系统的机械能一直减小，故选项B正确，A、C、D错误。6（2019年湖南省衡阳市三模）如图所示，地面上固定有一半径为R的半圆形凹槽，O为圆心、AB为水平直径、现将小球（可视为质点）从A处以初速度v1水平抛出后恰好落到D点：若将该小球从A处以初速度v2水平抛出后恰好落到C点，C、D两点等高，OC与水平方向的夹角60，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）Av1：v2l：4 B小球从开始运动到落到凹槽上的过程中，其两次的动量变化量相同C小球落在凹槽上时，其两次的重力的瞬时功率不同D小球落到C点时，速度方向可能与该处凹槽切面垂直【答案】B【解析】过C与D分别做AB的垂线，交AB分别与M点与N点，如图：则：OMONRcos600.5R；所以：AM0.5R，AN1.5R；由于C与D点的高度是相等的，由：hgt2可知二者运动的时间是相等的。由水平方向的位移为：xv0t，可得故A错误；它们速度的变化量：vgt，二者运动的时间是相等的，则它们速度的变化量也相等，根据P=mv可知动量变化量相等。故B正确；两次的位移分别为：AD和AC，显然AC2AD，所以前后两次的平均速度之比不等于1：2故C错误；球落到C点时，若速度方向与该处凹槽切面垂直则速度方向为OC，O点应为AM的中点，显然不是，故D错误.7（四川省成都市第七中学2019届模拟）如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球1、2发生正碰，两小球的质量分别为m1和m2。 图乙为它们碰撞前后的位移一时间图像（xt图像）。己知m1=0.1kg，由此可判断（ ）A碰前小球2保持静止 B碰后小球1和小球2都向右运动C两球的碰撞为弹性碰撞 D小球2的质量m2=0.2kg【答案】AC【解析】由x-t图像可知，碰前小球2的位移不随时间变化，处于静止状态，故选项A正确。碰后小球2的速度为正方向，说明向右运动，小球1的速度为负方向，说明向左运动，故选项B错误。由图读出，碰前小球1速度为v1=4 m/s，碰后小球2和小球1的速度分别为v2 =2m/s，v1=-2m/s，根据动量守恒定律得m1v1= m1v1+m2v2，解得m2=0.3kg，故选项D错误。由于碰撞前后满足m1v12=m1v12+m2v22，故为弹性碰撞，选项C正确。本题正确答案为AC。8（2019年吉林省长春市高三四模）在冰壶比赛中，球员手持毛刷擦刷冰面，可以改变冰壶滑行时受到的阻力。如图甲所示，蓝壶静止在固形区域内，运动员用等质量的红壶撞击蓝壶，两壶发生正碰，碰后两壶的加速度相等，若碰撞前后两壶的vt图象如图乙所示。关于冰壶的运动，下列说法正确的是（）A红壶碰撞前后速度大小变化了1.1m/s B碰撞后蓝壶的加速度大小为0.3m/s2C蓝壶运动了4s停下 D碰撞后两壶相距的最远距离为1.2m【答案】BD【解析】红壶碰撞前后的速度分别为1.2m/s、0.3m/s，所以红壶碰撞前后速度大小变化了0.9m/s，故A错误；碰撞后蓝壶的加速度大小等于红壶的加速度大小，为 故B正确；设碰后蓝壶的速度为v，碰前红壶的速度v01.2m/s，碰后速度为，根据动量守恒定律可得：，解得：v0.9m/s，故蓝壶运动时间为，故C错误；碰撞后两壶相距的最远距离等于碰后两图象与时间轴所围面积之差，为 ，故D正确。9（山东省济南市2019届高三模拟）粗糙水平地面上的物体，在一个水平恒力作用下做直线运动，其v-t图象如图所示，下列物理量中第1s内与第2s内相同的是（ ）A摩擦力的功 B摩擦力的冲量C水平恒力的功 D水平恒力的冲量【答案】D【解析】由图像可知，物体在摩擦力和恒力F作用下先向正方向做匀减速运动，然后反向加速，由图像可知，第1s内与第2s内的位移不同，则摩擦力的功不同，水平恒力的功也不同，选项AC错误；第1s内与第2s内摩擦力的方向不同，则摩擦力的冲量不同，选项B错误；水平恒力的冲量I=Ft，则水平恒力的冲量相同，选项D正确。10（安徽省安庆市市示范中学2019年髙三联考）乘坐摩天轮观光是广大青少年喜爱的一种户外娱乐活动，如图所示，某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直而内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）A该同学运动到最低点时，座椅对他的支持力大于其所受重力B摩天轮转动过程中，该同学所受合外力为零C摩天轮转动过程中，该同学的机械能守恒D摩天轮转动周的过程中，该同学所受重力的冲量为零【答案】A【解析】圆周运动过程中，由重力和支持力的合力提供向心力F，在最低点，向心力指向上方，所以F=N-mg，则支持力N=mg+F，所以支持力大于重力，故A正确，B错误；机械能等于重力势能和动能之和，摩天轮运动过程中，做匀速圆周运动，乘客的速度大小不变，则动能不变，但高度变化，所以机械能在变化，故C错误；转动一周，重力的冲量为I=mgT，不为零，故D错误。11（2019年四川省成都市高三三模）目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是（ ）A关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒B关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零C上坡过程中，汽车速度由增至，所用的时间可能等于D上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，所用时间一定小于【答案】D【解析】关掉油门后的下坡过程，汽车的速度不变、动能不变，重力势能减小，则汽车的机械能减小，故A错误；关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力大小不为零，时间不为零，则冲量不为零，故B错误；上坡过程中，汽车速度由增至，所用的时间为t，根据动能定理可得：，解得，故C错误；上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度，功率不变，则速度增大、加速度减小，所用时间为，则，解得，故D正确。12（2019年山东省聊城市2018-2019学年高三三模）为了研究平抛物体的运动，用两个完全相同的小球A、B做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球立即水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落地。A、B两小球自开始下落到落地前的过程中，两球的（ ）A速率变化量相同B速度变化率不同C动量变化量相同D动能变化量不同【答案】C【解析】速率是标量，其变化量直接相减，A的速率变化量等于末速度的大小减小水平方向初速度的大小，B的速率变化量等于落地时竖直方向的速度大小，两者大小不相等，A错误；速度变化率指的就是两球的加速度，均为g，相同，B错误；两个小球所受重力相同，落地时间相同，动量的变化量相同为mgt， C正确；下落高度相同，重力做功相同，动能的变化量等于重力做功，相同，D错误。13（2019年重庆市南开中学高三模拟）某质量为的可视为质点的物体在平面内运动，其方向和方向的速度-时间图像如图，则下列说法中正确的是（ ）A第1秒末物体位移大小为 B物体所受合力为C前2秒内物体所受合力的冲量方向与轴正方向夹角为 D该物体的运动轨迹为抛物线【答案】A【解析】第1秒末物体在x方向的位移：；在y方向的位移：；则合位移：，选项A正确；因；，则，解得物体所受合力为F=ma=12.5N ，选项B错误；合力方向与x轴正向夹角为，则=53，则前2秒内物体所受合力的冲量方向与x轴正方向夹角为53，选项C错误；合初速度方向与x轴正方向夹角，则=，可知物体做匀变速直线运动，选项D错误。14（2019年河南省濮阳市高三模拟）水平力F方向确定，大小随时间的变化如图所示；用力F拉静止在水平桌面上的小物块，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间变化的图象如图所示。重力加速度大小为10m/s2问在04s时间内，合外力对小物块做的功为（）A24JB12JC8JD6J【答案】A【解析】根据Ft图象和at图象可知，t12s时，F16N，a11m/s2，t24s时，F212N，a23m/s2，根据牛顿第二定律可得：F1mgma1F2mgma2，解得小物块的质量和动摩擦因数为：m3kg，0.1根据动量定理可得：t2mgt2mv解得4s末的速度为v4m/s根据功能关系可得Wmv224J。故A正确、BCD错误。15（2019年辽宁省沈阳市高三三模）截止2019年4月20日，我国已经成功发射了44颗北斗导航卫星。北斗卫星导航系统采用了国际首创的三种轨道卫星组成的混合星座设计，为亚太地区提供了更优质的服务。下列关于地球卫星的说法正确的是（ ）A在赤道上空运行的两颗同步卫星，它们的机械能一定相同B沿椭圆轨道运行的某一卫星，在轨道不同位置可能具有相同的动能C若卫星运动的周期与地球自转周期相同，则它就是同步卫星D在同一一轨道上运行的两颗质量相等的卫星，它们的动量一定相同【答案】B【解析】同步卫星绕地球圆周运动的线速度大小相同，但不知道卫星的质量关系故它们的机械能不一定相同，故A错误；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道对称的不同位置具有相同的速率，故而具有相同的动能，故B正确；同步卫星只能在赤道的上空，不是所有的运动的周期与地球自转周期相同的卫星都在赤道的上空，故C错误；在同一轨道上运行的两颗质量相等的卫星，由于速度方向不同，它们的动量不相同，故D错误，故选B。16（广东省汕头市第一中学等七校联合体2019届模拟）水平面上的A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图象，a、b分别为A、B两球碰前图象，c为碰撞后两球共同运动的图象，已知A球质量是m=2kg，则由图象判断下列结论正确的是（）A由图象可知碰撞前A球做匀减速直线运动，B球做匀加速直线运动B碰撞前后A球动量变化量大小为4kgm/sCB球质量为kgDA、B两球碰撞前的总动量为3 kgm/s【答案】BC【解析】由xt图象的斜率表示速度，因此碰撞前A、B两球都是匀速运动，故A错误；碰撞前有：vA=3m/s，vB=2m/s，碰撞后有：vA=vB=1m/s；碰撞前后A的动量变化为：PA=mvAmvA=2（1）2（3）=4kgm/s，故B正确；根据动量守恒定律，碰撞前后B的动量变化为：PB=PA=4kgm/s，又：PB=mB（vBvB），所以解得：mB=kg，故C正确；所以A与B碰撞前的总动量为：P总=mvA+mBvB=2（3）+2=kgm/s，故D错误。17（2019年天津市南开中学高三模拟）质量分别为m1与m2的甲、乙两球在水平光滑轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p1=5kgm/s， p2=7kgm/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为8kgm/s，则甲、乙两球质量ml与m2间的关系可能是（ ）Am1=m2B2m1=m2C3m1=2m2D4m1=m2【答案】B【解析】根据动量守恒定律得：p1+p2=p1+p2，解得：p1=4kgm/s。碰撞过程系统的总动能不增加，则有：，代入数据解得：。碰撞后甲的速度不大于乙的速度，则有：；代入数据解得：。综上有 ，所以只有2m1=m2可能，故B正确，ACD错误。18（湖南省怀化市2019年高三统考）如图所示，一平台到地面的高度为h=0.45m,质量为M=0.3kg的木块放在平台的右端，木块与平台间的动摩擦因数为=0.2。地面上有一质量为m=0.1kg的玩具青蛙距平台右侧的水不距离为=1.2m,旋紧发条后释放，让玩具青蛙斜向上跳起，当玩具青蛙到达木块的位置时速度恰好沿水不方向，玩具青蛙立即抱住木块并和木块一起滑行。巳知木块和玩具青蛙均可视为质点，玩具青蛙抱住木块过程时间极短，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）A玩具青蛙在空中运动的时间为0.3s B玩具青蛙在平台上运动的时间为2sC玩具青蛙起跳时的速度大小为3m/s D木块开始滑动时的速度大小为1m/s【答案】AD【解析】由得玩具青蛙在空中运动的时间为，A项正确；玩具青蛙离开地面时的水平速度和竖直速度分别为，玩具青蛙起跳时的速度大小为，C项错误；由动量守恒定律得，解得木块开始滑动时的速度大小为，D项正确；由动量定理得：，解得玩具青蛙在平台上运动的时间为，B项错误。二、非选择题(本大题共4小题，共46分)19（12分）（江苏省金陵中学2019届高三模拟）质量M的小车静止在光滑的水平面上，质量m的物块以水平方向初速度v0从小车左侧滑上小车，经过t时间物块刚好停在小车右端，求（1）小车最终速度v（2）小车对物块的摩擦力f的大小【答案】（1） （6分） （2）（6分）【解析】（1）以物块与小车系统，动量守恒，则有：解得小车最终速度：（2）对小车研究，根据动量定理，则有：解得小车对物块的摩擦力的大小：20（10分）（湖北省黄冈中学2019届高三5月第二次模拟）如图1所示，用“碰撞实验器材”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，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。接下来的实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。（1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有_。（写出物理量及相应符号）（2）实验中造成误差的可能情况有_。A用直尺测量的线段OM、OP、ON长度值B轨道不光滑C轨道末端不水平D轨道末端到地面的高度未测量（3）若测得各落点痕迹到O点的距离：OM2.68cm，OP8.62cm，ON11.50cm，并知小球1、2的质量比为21，则系统碰撞前总动量P与碰撞后总动量P的百分误差_%（结果保留一位有效数字）。（4）完成上述实验后，实验小组成员小红对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在以斜槽末端为圆心的圆弧上，平均落点M、P、N。测量轨道末端到M、P、N三点的连线与水平方向的夹角分别为，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为_ (用所测物理量的符号表示)。【答案】（1）小球1和小球2的质量m1和m2 （2分） （2）AC （2分）（3） 2% （2分） （4）=+（4分）【解析】（1）因为平抛运动的时间相等，根据vx/t，所以用水平射程可以代替速度；根据动量守恒得：m1v0=m1v1+m2v2，即m1OP=m1OM+m2ON，所以除了测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量是小球1和小球2的质量m1、m2（2）用直尺测量的线段OM、OP、ON长度值时可能做成误差，选项A正确；轨道不光滑对实验无影响，只要小球到达底端的速度相同即可，选项B错误；轨道末端不水平，则小球不能做平抛运动，会造成误差，选项C正确；因水平射程代替速度，则轨道末端到地面的高度未测量不会造成误差，选项D错误；（3）系统碰撞前总动量P=m1OP=8.622m2=17.24m2；碰撞后总动量P= m1OM+m2ON=2.68m1+11.50m2=16.86m2，则 （4）设圆弧半径为R，且落点M与圆心连线与水平方向夹角为1，则由平抛运动的知识可知：；解得；同理