高中物理 第16章 动量守恒定律章末检测 新人教版选修3-5

1、第16章 动量守恒定律章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1某物体受到一个6 Ns的冲量作用，则()A物体的动量一定减少B物体的末动量一定是负值C物体动量增量的方向一定与规定的正方向相反D物体原来动量的方向一定与这个冲量方向相反答案C解析冲量、动量都是矢量，对在一条直线上运动的物体，规定正方向后，可用“”、“”号表示矢量的方向，6 Ns的冲量说明物体所受冲量的大小为6 Ns，方向与规定的正方向相反，由动量定理可知正确答案为C；而初、末动量的方向、大小由题设均不能确定2在四大洲花样滑冰锦标赛双人滑比赛中，中国队选手庞清/佟健在花样滑冰双人滑比

2、赛中以199.45分的总分获得金牌若质量为m1的庞清抱着质量为m2的佟健以v0的速度沿水平冰面做直线运动，某时刻庞清突然将佟健向前水平推出，推出后两人仍在原直线上运动，冰面的摩擦可忽略不计若分离时庞清的速度为v1，佟健的速度为v2，则有()Am1v0m1v1m2v2 Bm2v0m1v1m2v2C(m1m2)v0m1v1m2v2 D(m1m2)v0m1v1答案C解析庞清和佟健两人组成的系统动量守恒，以两人的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：(m1m2)v0m1v1m2v2，C正确3动量相等的甲、乙两车，刹车后沿两条水平路面滑行若两车质量之比，路面对两车的阻力相同，则两车的滑行时间之比为()A

3、11 B12 C21 D14答案A解析两车滑行时水平方向仅受阻力Ff的作用，在这个力作用下使物体的动量发生变化当规定以车行方向为正方向后，由动量定理：Ff得Ff，所以两车滑行时间：t或t，当p、Ff相同时，滑行时间t相同物体的动量反映了它克服阻力能运动多久从这个意义上，根据p、Ff相同，立即可判知t相同4.如图1所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的O点用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将()图1A向右运动B向左运动C静止不动D小球下摆时，车向左运动，碰撞后又静止答案D解析这是反冲运动，由动量

4、守恒定律可知，小球下落时水平分速度向右，小车速度向左；小球静止，小车也静止5.如图2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()图2A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mvD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解析A、B速度相同时，弹簧被压缩到最短，弹性势能最大，由动量守恒定律得：mv02mv，解得：v，则物

5、体A、B速度都不为零，A、B错误；弹簧对物体B所做的功Wmv2mv，C错误；弹簧对物体A和物体B的弹力大小相等，方向相反，根据IFt可知，弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等，方向相反，D正确6.质量相等的A、B两球之间压缩一根轻质弹簧，静置于光滑水平桌面上，当用板挡住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为x的地面上，如图3所示，若再次以相同力压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边()图3A. B.x Cx D.x答案D解析挡板挡住A球时，弹簧的弹性势能全部转化为B球的动能，有Epmv，挡板撤走后，弹性势能被两球平分，则有Ep2mvB2，由以上两式解得

6、vBvB，故xvBtx，D对7(多选)如图4所示，在光滑水平面上质量分别为mA2 kg、mB4 kg，速度分别为vA5 m/s、vB2 m/s的A、B两小球沿同一直线相向运动并发生对心碰撞则()图4A它们碰撞后的总动量是18 kgm/s，方向水平向右B它们碰撞后的总动量是2 kgm/s，方向水平向右C它们碰撞后B小球向右运动D它们碰撞后B小球可能向左运动答案BC解析根据动量守恒，设向右为正方向，碰后它们的总动量pmAvAmBvB25 kgm/s42 kgm/s2 kgm/s，故A错，B对；因总动量向右，所以碰后B球一定向右运动，C对，D错8. (多选)如图5所示，甲、乙两车的质量均为M，静置在

7、光滑的水平面上，两车相距为L.乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法正确的是()图5A甲、乙两车运动中速度之比为B甲、乙两车运动中速度之比为C甲车移动的距离为LD乙车移动的距离为L答案ACD解析本题类似人船模型，甲车、乙车、人看成一系统，则水平方向动量守恒，甲、乙两车运动中速度之比等于质量的反比，A正确，B错误；Mx甲(Mm)x乙，x甲x乙L，解得C、D正确9. (多选)如图6所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为.若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑

8、块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则()图6A最终盒的速度大小是B最终盒的速度大小是C滑块相对于盒运动的路程为D滑块相对于盒运动的路程为答案AC解析设滑块的质量为m，则盒的质量为2m.对整个过程，由动量守恒定律可得mv3mv共解得v共由能量守恒定律可知mgxmv23m()2解得x.10(多选)质量为m的小球A以速度v0在光滑水平面上运动，与质量为2m的静止小球B发生对心碰撞，则碰撞后小球A的速度大小vA和小球B的速度大小vB可能为()AvAv0vBv0 BvAv0vBv0CvAv0vBv0 DvAv0vBv0答案AC解析两球发生对心碰撞，动量守恒、能量不增加，且后面的物体速度不能大于前面

9、物体的速度根据动量守恒定律可得，四个选项都满足但碰撞前总动能为mv，而碰撞后B选项总动能为mv，B错误；D选项中vAvB，不可能，D错误故A、C正确二、实验题(本题共2小题，共18分)11(8分) 某小组用如图7所示的装置验证动量守恒定律装置固定在水平面上，圆弧形轨道下端切线水平两球半径相同，两球与水平面间的动摩擦因数相同实验时，先测出A、B两球的质量mA、mB，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值x0，然后把球B静置于轨道下端水平部分，并将A从轨道上同一位置由静止释放，并与B相碰，重复多次图7(1)为确保实验中球A不反向运动，则mA、mB应满足的关系是

10、_；(2)写出实验中还需要测量的物理量及符号：_；(3)若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式：_；(4)取mA2mB，x01 m，且A、B间为完全弹性碰撞，则B球滑行的距离为_答案(1)mAmB(2)碰撞后A、B球在水平面上滑行的距离：xA、xB(3)mAmAmB(4) m解析(1)为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：mAmB.(2)碰撞后两球做减速运动，设碰撞后的速度为：vA、vB，由动能定理得：mAgx00mAv，v0，mAgxA0mAv，vA，mBgxB0mBv，vB，如果碰撞过程动量守恒，则：mAv0mAvAmBvB，即：mAmAmB，整理得：mAmAm

11、B，实验需要测量碰撞后A、B球在水平面滑行的距离：xA、xB.(3)由(2)可知，若碰撞前后动量守恒，动量守恒的表达式为：mAmAmB.(4)如果碰撞过程是完全弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mAmAmB，由机械能守恒定律得：mA()2mA()2mB()2已知：mA2mB，x01 m，解得：xB m.12(10分)现利用图8甲所示的装置验证动量守恒定律，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图8实验测得滑块A

12、的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50 Hz.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t03.500 ms，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？写出运算过程答案见解析解析按定义，滑块运动的瞬时速度大小v式中x为滑块在很短时间t内走过的路程设纸带上打出相邻两点的时间间隔为T，则T0.02 sT可视为很短设滑块A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1.由题意可

13、得v02.00 m/sv10.970 m/s设滑块B在碰撞后的速度大小为v2，有v2代入题给的实验数据得v22.86 m/s设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p和p，则pm1v0pm1v1m2v2两滑块在碰撞前、后总动量相对误差的绝对值为p|100%代入有关数据，得p1.7%5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律三、计算题(本题共4小题，共42分)13. (10分)如图9所示，长R0.6 m的不可伸长的细绳一端固定在O点另一端系着质量m20.1 kg的小球B，小球B刚好与水平面相接触现使质量m10.3 kg的物体A以v04 m/s的速度向B运动A与水平面间的接触面光滑A、B碰撞后，

14、物块A的速度变为碰前瞬间速度的.小球B能在竖直平面内做圆周运动已知重力加速度g10 m/s2，A、B均可视为质点，试求：图9(1)在A与B碰撞后瞬间，小球B的速度v2的大小；(2)小球B运动到圆周最高点时受到细绳的拉力大小答案(1)6 m/s(2)1 N解析(1)碰撞过程中，A、B系统的动量守恒，有：m1v0m1m2v2，可得：v26 m/s(2)小球B在摆至最高点的过程中，机械能守恒，设到最高点时的速度为v3，则有：m2vm2vm2g2R在最高点进行受力分析，有FTm2gm2解得：FT1 N14. (10分)如图10所示，在光滑的水平面上有一质量为m，长度为L的小车，小车左端有一质量也是m可

15、视为质点的物块，车子的右端固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽略)，物块与小车间动摩擦因数为，整个系统处于静止状态现在给物块一个水平向右的初速度v0，物块刚好能与小车右壁的轻弹簧接触，此时弹簧锁定瞬间解除，当物块再回到左端时，与小车相对静止求：图10(1)物块的初速度v0；(2)弹簧的弹性势能Ep.答案(1)2(2)mgL解析(1)物块与轻弹簧刚好接触时的速度为v，由动量守恒定律得：mv02mv由能量关系得：mv(2m)v2mgL解得：v02(2)物块最终速度为v1，由动量守恒定律得：mv02mv1由能量关系得：EpmgL15(10分)如图11所示，光滑冰面上静止放置一表

16、面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h0.3 m(h小于斜面体的高度)已知小孩与滑板的总质量为m130 kg，冰块的质量为m210 kg，小孩与滑板始终无相对运动取重力加速度的大小g10 m/s2.图11(1)求斜面体的质量；(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？答案(1)20 kg(2)不能解析 (1)规定向右的方向为速度正方向冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3.由水平方向动量守恒和机械能

17、守恒定律得m2v0(m2m3)vm2v(m2m3)v2m2gh式中v03 m/s为冰块推出时的速度联立两式并代入题给数据得m320 kg(2)设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有m1v1m2v00，代入数据得v11 m/s设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3，由动量守恒和机械能守恒定律有m2v0m2v2m3v3m2vm2vm3v联立两式并代入数据得v21 m/s由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩16(12分)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开忽略空气阻力已知水的密度为，重力加速度大小为g.求：(1)喷泉单