人教版高中物理选择性必修第一册 第一章 动量守恒定律单元检测（含解析）

人教版高中物理选择性必修第一册第一章动量守恒定律单元检测学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示，某运动员用头颠球，质量为420g的足球从离运动员头顶0.8m高处自由落下，运动员用头将足球竖直向上顶起，足球与头作用的时间为0.04s，球离开头顶后竖直上升的最大高度为1.8m，不计空气阻力，则足球对头的平均作用力大小约为(

)A.21N B.63N C.110N D.215N2．质量为m、速度为4v的A球跟质量为2m的静止的B球发生对心正碰，以A球碰前的速度的方向为正方向，碰撞后瞬间A、B两球的速度可能为(

)A.A球的速度为0，B球的速度为4v B.A球的速度为2v，B球的速度为vC.A球的速度为v，B球的速度为1.5v D.A球的速度为−2v，B球的速度为3v3．如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（）A.动能增加12mvC.重力势能增加32mv4．“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图，一质量为m的游客恰好静止在半径为R的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为ρ，游客在这种姿势下的受风面积（游客在垂直于风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定。假设气流吹到人身上后速度变为零，重力加速度为g，不考虑气体重力，下列说法正确的是(

)A.风速不变，游客在受风面积变化时仍能静止B.气流速度大小为mgC.若风速变为原来的12，则游客向下加速，加速度大小为D.若风速变为原来的2倍，则游客向上加速，加速度大小为3g5．烟花爆竹从地面起飞后在竖直方向上做匀减速直线运动，2s后到达最高点并爆炸，已知爆炸点距地面的高度为30m，爆竹爆炸前受到的空气阻力恒定，取重力加速度大小g=10m/sA.1.25 B.1 C.0.5 D.0.256．如图所示为一种基于伽利略大炮原理的简易模型。两小球P、Q竖直叠放在一起，小球间留有较小空隙，从距水平地面高度为h处同时由静止释放。已知小球Q的质量是P的3倍。设所有碰撞均为弹性碰撞。忽略空气阻力及碰撞时间，则两球第一次碰撞后小球P上升的高度为(

)A.53h B.259h C.7．质量为m的铁锤从高h处落下，打在水泥桩上，铁锤与水泥桩撞击的时间是t，则撞击过程中，铁锤对桩的平均冲击力大小为(

)A.m2ght+mg B.m2ght−mg8．如图甲所示，把两个质量相等的小车A和B静止地放在光滑的水平地面上.它们之间装有被压缩的轻质弹簧，用不可伸长的轻细线把它们系在一起。如图乙所示，让B紧靠墙壁，其他条件与图甲相同。如图丙所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面相切，一个质量为m（m<M）的小球从弧形槽h高处由静止开始下滑，不计一切阻力，下列说法正确的是(

)A.图甲从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒B.图乙从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中，A和B组成的系统动量守恒，机械能守恒C.图乙从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中，墙壁对图乙所示系统的冲量为零D.图丙从小球下滑到弹簧压缩量最大的过程中，小球、弧形槽和弹簧组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒9．如图所示，两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在O点，两小球质量分别为ma和mA.mB.落地时a、b两球水平位移大小之比为1:3C.剪断细线后两球整体的机械能守恒D.a球落地时的速率大于b球落地时的速率10．景德镇陶瓷是古代海上丝绸之路和国内贸易的重要商品，在物流过程中需要安全和便捷地装运陶瓷。图中为清代督陶官唐英的《陶冶图说》中“将茭草置于内，竹篾横缠于外”的古代陶瓷运输保护措施，体现出劳动人民的智慧和创造性。关于这种保护措施正确的是(

)A.茭草、竹篾包扎可以减小瓷器碰撞时的动量B.茭草、竹篾包扎可以减小瓷器碰撞过程中受到的冲量C.茭草、竹篾包扎可以减小瓷器碰撞过程中动量的变化量D.茭草、竹篾包扎可以减小瓷器碰撞过程中动量的变化率二、多选题11．如图所示，质量分别为m、2m的乙、丙两个小球并排放置在光滑的水平面上，质量为m的小球甲以速度v0A.当三个小球间的碰撞都结束之后，乙处于静止状态B.当三个小球间的碰撞都结束之后，小球丙的动量大小为2C.乙、丙在发生碰撞的过程中，丙对乙做的功为−D.乙、丙在发生碰撞的过程中，乙对丙的冲量的大小为412．用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块,木块静止,如图所示。现有一质量为m的子弹自左向右水平射向木块,并停留在木块中,子弹初速度为v0,重力加速度为gA.从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒B.子弹射入木块的瞬间动量守恒,故子弹射入木块的瞬间子弹和木块的共同速度为mC.子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒,其机械能等于子弹射入木块前的动能D.子弹和木块一起上升的最大高度为m13．将质量为m的小球以大小为v0的初速度竖直向上抛出，小球受到的空气阻力大小与速率成正比，小球的速度随时间变化的关系如图所示，在t1时刻速度为零，t2时刻落回抛出点，速率为1A.tB.小球受到的合外力冲量为0C.小球重力的冲量大小为mgD.小球上升过程比下降过程所受空气阻力的冲量大三、实验题14．如图所示，在水平桌面的左端固定一个圆弧槽滑道，滑道的末端与水平桌面相切。桌面的右端附近固定一个光电门。直径为d、质量为m1的小球1从圆弧槽上某处由静止释放。下滑到水平桌面向右运动通过光电门与静止在桌面右边缘的质量为m2的小球2发生正碰，碰后小球1向左弹回，小球2离开桌面做平抛运动。测出小球1连续两次通过光电门的时间分别为t1、t（1）若两球的碰撞为弹性碰撞，则两球的质量大小关系应满足m2______________________m（2）改变小球1在圆弧槽上静止释放的位置，重复实验，实验中测出多组t1、t2与x的数据。若要验证两小球在碰撞过程中动量守恒，则需要满足的关系式为15．某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。测量硬币的质量，得到一元硬币和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2)。将硬币甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON（1）在本实验中，甲选用的是__________________（填“一元”或“一角”）硬币；（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为__________________________（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则s0−s1s2=____（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因：______________________。四、计算题16．安全气囊是有效保护乘客的装置，如图甲所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图乙所示的图像描述。已知头锤质量M=30kg，H=3.2m(1)碰撞过程中F的冲量大小和方向(2)碰撞结束后头锤上升的最大高度17．城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。尤其在大风天气极易引发高空坠物，严重威胁着人们的生命安全。（1）若质量为m的花盆从高为h的居民楼的花架上无初速坠下，撞击地面后花盆碎片的速度均变为零，撞击时间为t，不计空气阻力，重力加速度为g。求：a.花盆落地前瞬间的速度大小v；b.花盆撞击地面过程中，地面对花盆的平均冲击力的大小F；（2）某竖直面内的户外广告牌的迎风面积为S，所能承受的最大风力为Fm。假设风吹到广告牌速度立刻减为零，已知空气密度为ρ。求：广告牌能承受的垂直迎风面方向的最大风速v18．如图所示，半径为R=0.45m的四分之一圆轨道AB竖直固定放置，与水平桌面在B点平滑连接。质量为m=0.12kg的玩具小车从A点由静止释放，运动到桌面上C点时与质量为M=0.18kg的静置物块发生碰撞并粘在一起，形成的组合体匀减速滑行x=0.20m至D点停止。A点至C点光滑，小车和物块碰撞时间极短，小车、物块及组合体均视为质点，(1)小车运动至圆轨道B点时所受支持力FN(2)小车与物块碰撞后瞬间组合体速度v的大小；(3)组合体与水平桌面CD间的动摩擦因数μ的值。参考答案1．答案：C足球从离运动员头顶0.8m高处自由下落，设下落的速度v1v解得v方向竖直向下，球离开头顶后竖直上升的高度为1.8m，设离开头顶的速度为v20−解得v方向竖直向上，此过程中足球动量的变化量大小Δp=m根据动量定理得(F−mg)Δt=Δp解得F=109.2故选C。2．答案：CA.若碰撞后A球的速度为0，B球的速度为4v。系统动量不守恒，故A错误；B.若碰后两球同向运动，则A球的速度不可能大于B球的速度，故B错误；CD.若A球与B球发生的是完全非弹性碰撞，则m×4v=3m解得v此时B球获得的速度最小，若发生的是弹性碰撞，则有m×4v=mvA联立解得B球的速度v此时B球获得的速度最大，故B球的速度范围为43故选C。3．答案：B由动能的表达式Ek=12mv2可知带电小球在M点的动能为E带电小球在电场中做类平抛运动，竖直方向受重力做匀减速运动，水平方向受电场力做匀加速运动，由运动学公式有vy=v=gt,vx=2v=at=qEmt，可得qE=2mg，竖直方向的位移h=v2t，水平方向的位移x=重力做负功重力势能增加量为124．答案：DB.对Δt时间内吹向游客的空气，设气体质量为Δm，则Δm=ρv⋅ΔtS则风的动量变化为Δp=0−Δmv=−Δmv以Δt时间内吹向游客的空气为研究对象，由动量定理可得−F⋅Δt=0−Δmv由于游客处于静止状态，则F=mg联立得v=故B错误；A.由B项解析可知，游客静止时，风速v=可知游客在受风面积变化时，要使游客静止，风速一定要发生变化，故A错误；C.若风速变为原来的12，则风力为FΔm=ρ由动量定理可知F根据牛顿第二定律可知mg−F=ma联立解得a=游客向下加速，故C错误；D.若风速变为原来的2倍，则风力为F′Δ由动量定理可知F根据牛顿第二定律可知F联立解得a游客向上加速，故D正确。故选D。5．答案：C逆向思维h=解得a=1.5g故选C。6．答案：C设小球P、Q的质量分别为m、3m，落地前的瞬间二者速度均为v，由动能定理可得mgh=12mv2，解得v=2gh,Q与地面碰撞前后速度等大反向，P、Q碰撞过程满足动量守恒、机械能守恒，规定向上为正方向，则有3mv−mv=mvP7．答案：A根据自由落体的运动学公式v2v=取向下为正，对铁锤由动量定理得mg−F解得F=由牛顿第三定律可得，铁锤对桩的作用力大小F故A正确，BCD错误。故选A。8．答案：AA.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中，图甲所示系统所受外力之和为0，则系统动量守恒，且运动过程中只有系统内的弹力做功，所以系统机械能守恒，故A正确；B.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中，图乙所示系统中由于墙壁对B有力的作用，则系统所受外力之和不为0，则系统动量不守恒，运动过程中只有系统内的弹力做功，所以系统机械能守恒，故B错误；C.从烧断细线到弹簧恢复原长的过程中，图乙所示系统中由于墙壁对B有力的作用，由公式I=Ft可知，墙壁对图乙所示系统的冲量不为零，故C错误；D.图丙从小球下滑到弹簧压缩量最大的过程中，只有系统内的弹力做功，所以小球、弧形槽和弹簧组成的系统机械能守恒，由于墙壁对弹簧有力的作用，水平方向动量不守恒，故D错误。故选A。9．答案：BA.由受力平衡可知，水平方向m可得maB.两球水平方向受合外力为零，则动量守恒有m即maC.下落过程两球间的静电力做正功，整体机械能增大，故C错误；D.落地时两球竖直分速度相同，a球水平分速度更小，故落地时a球速率更小，故D错误。故选B。10．答案：DA.瓷器在运输过程中发生碰撞，其碰撞前的速度和质量基本确定，因此其动量大小基本确定。茭草、竹篾包扎会略微增加总质量，但不会减小碰撞时的动量。故A错误。B.根据动量定理，瓷器在碰撞过程中受到的冲量等于其动量的变化量，瓷器碰撞过程中动量的变化量由碰撞前后的运动状态决定，因此茭草、竹篾包扎不能改变其受到的冲量，故B错误；C.瓷器在碰撞过程中，初末状态的速度变化是确定的（例如从某个速度减为零），其质量不变，所以动量的变化量是基本确定的，故C错误；D.茭草、竹篾等缓冲材料的作用是在碰撞发生时，通过自身的形变来延长碰撞作用的时间Δt。根据动量定理FΔt=Δp，在动量的变化量Δp一定的情况下，作用时间Δt越长，瓷器所受到的平均作用力F就越小，即减小瓷器碰撞过程中动量的变化率，故D正确。故选D。11．答案：AD甲、乙第一次碰撞后互换速度，即甲的速度变为零，乙的速度变为v0，设乙、丙在碰撞刚结束时的速度分别为v乙、v丙，由弹性碰撞规律得mv0=mv乙+2mv丙、12mv02=1212．答案：BDAC.从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段,子弹射入木块的瞬间系统动量守恒,但机械能不守恒,有部分机械能转化为系统内能,之后子弹在木块中与木块一起上升,该过程只有重力做功,机械能守恒,但总能量小于子弹射入木块前的动能,AC错误;B.规定向右为正方向,由子弹射入木块的瞬间系统动量守恒可知mv0=(m+M)v′,所以子弹射入木块后的共同速度为v13．答案：ACD.已知小球受到的空气阻力大小与速率成正比，即f=kv设小球上升的高度为h，则根据冲量的定义式可得，小球上升过程所受空气阻力的冲量大小为I同理可得小球下降过程所受空气阻力的冲量大小为I即小球上升和下落过程所受空气阻力的冲量大小相等，故D错误；A.以向上为正方向，小球上升过程，根据动量定理有−mg解得t1=v0gB.根据动量定理可知，合外力的冲量等于动量的变化量。以向上为正方向，对小球从抛出至返回抛出点的过程中列动量定理方程有I即小球受到的合外力的冲量大小为32C.以向上为正方向，根据冲量的定义式可得小球重力的冲量为I即小球重力冲量的大小为mgt故选AC。14．答案：>；m1d（1）设m1碰撞前后的速度分别为v1、v′1，m2m1联立解得v由于碰后m1m即m（2）由题意可知，小球1碰撞前后的速度大小分别为v1=小球2碰后做平抛运动，则有x=h=联立解得v若碰撞过程中动量守恒，则需要满足的关系式为m即m若碰撞过程是弹性碰撞，则机械能守恒，还需满足1即m15．答案：（1）一元（2）2μg（3）m（4）见解析（1）要使两硬币碰后都向右