(浙江專版)2019年高中物理 第十六章 動量守恒定律 章末過關(guān)檢測(五)(含解析)新人教版選修3-5

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1、章末過關(guān)檢測(五) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分) 1.如圖所示,兩個(gè)小球A、B在光滑水平地面上相向運(yùn)動,它們的質(zhì)量分別為mA=4 kg,mB=2 kg,速度分別是vA=3 m/s(設(shè)為正方向),vB=-3 m/s。則它們發(fā)生正碰后,速度的可能值分別為(  ) A.vA′=1 m/s,vB′=1 m/s B.vA′=4 m/s,vB′=-5 m/s C.vA′=2 m/s,vB′=-1 m/s D.vA′=-1 m/s,vB′=-5 m/s 解析:選A 相碰后,兩者仍按原來各自的方向繼續(xù)運(yùn)動是不可能的,C錯(cuò);碰后速度都變大,必然動能增加,違反能量守恒定律

2、,故B錯(cuò);碰后系統(tǒng)動量方向是反方向的,故D錯(cuò);A是碰后合為一體的情況。 2.如圖所示,光滑水平面上有一小車,小車上有一物體,用一細(xì)線將物體系于小車的A端(細(xì)線未畫出),物體與小車A端之間有一壓縮的彈簧,某時(shí)刻細(xì)線斷了,物體沿車滑動到B端并粘在B端的油泥上。關(guān)于小車、物體和彈簧組成的系統(tǒng),下述說法中正確的是(  ) ①若物體滑動中不受摩擦力,則全過程系統(tǒng)機(jī)械能守恒 ②若物體滑動中有摩擦力,則全過程系統(tǒng)動量守恒 ③兩種情況下,小車的最終速度與斷線前相同 ④兩種情況下,系統(tǒng)損失的機(jī)械能相同 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④ 解析:選B 取小車、物體和彈簧為一個(gè)

3、系統(tǒng),則系統(tǒng)水平方向不受外力(若有摩擦,則物體與小車間的摩擦力為內(nèi)力),故全過程系統(tǒng)動量守恒,小車的最終速度與斷線前相同,②、③正確。但由于物體粘在B端的油泥上,即物體與小車發(fā)生完全非彈性碰撞,有機(jī)械能損失,故全過程機(jī)械能不守恒,但系統(tǒng)損失的機(jī)械能相同①錯(cuò)誤,④正確,故選B。 3.如圖所示,兩輛質(zhì)量相同的小車置于光滑的水平面上,有一人靜止站在A車上,兩車靜止。若這個(gè)人自A車跳到B車上,接著又跳回A車,靜止于A車上,則A車的速率(  ) A.等于零 B.小于B車的速率 C.大于B車的速率 D.等于B車的速率 解析:選B 兩車和人組成的系統(tǒng)位于光滑的水平面上,因而該系統(tǒng)動量守恒,設(shè)

4、人的質(zhì)量為m1,車的質(zhì)量為m2,A、B車的速率分別為v1、v2,以A車運(yùn)動方向?yàn)檎较?,則由動量守恒定律得(m1+m2)v1-m2v2=0,所以,有v1=v2,<1,得v1

5、車將靜止,故選C。 5.如圖所示,位于光滑水平桌面上的滑塊P和Q都可視為質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量相等。Q與輕質(zhì)彈簧相連。設(shè)Q靜止,P以某一初速度向Q運(yùn)動并與彈簧發(fā)生碰撞。在整個(gè)碰撞過程中,彈簧具有的最大彈性勢能等于(  ) A.P的初動能 B.P的初動能的 C.P的初動能的 D.P的初動能的 解析:選B P、Q速度相等時(shí),彈簧最短,彈性勢能最大。設(shè)P的初速度為v,兩者質(zhì)量都為m,彈簧最短時(shí)兩者的共同速度為v′,彈簧具有的最大彈性勢能為Ep。根據(jù)動量守恒,有mv=2mv′,根據(jù)能量守恒有mv2=×2mv′2+Ep,以上兩式聯(lián)立求解得Ep=mv2??梢姀椈删哂械淖畲髲椥詣菽艿扔赑原來動能的一半,

6、B正確。 二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分) 6.在下列幾種現(xiàn)象中,動量不守恒的是(  ) A.在光滑水平面上發(fā)生碰撞的兩球 B.車靜止在光滑水平面上,車上的人從車頭走到車尾,以人、車為系統(tǒng) C.水平放置的彈簧一端固定,另一端與置于光滑水平面上的物體相連,令彈簧伸長后釋放使物體運(yùn)動 D.打乒乓球時(shí),以球和球拍為系統(tǒng) 解析:選CD 由動量守恒條件知:A、B選項(xiàng)中只有內(nèi)力起作用,動量守恒。C選項(xiàng)中,彈簧伸長后釋放,固定端受外力作用,故動量不守恒。D選項(xiàng)中,打乒乓球時(shí)手對球拍有力的作用,動量不守恒。 7.關(guān)于沖量和動量,下列說法中正確的是(  ) A.物體受到

7、的沖量越大,其動量變化越大 B.物體受到的合力越大,其動量的變化就越大 C.物體受到的沖量方向與物體動量方向相同 D.物體動量發(fā)生變化是因?yàn)槭艿搅藳_量作用 解析:選AD 由動量定理可知沖量越大,動量變化越大,沖量的方向就是動量變化的方向,A正確,B、C錯(cuò)誤;沖量是動量變化的原因,D正確。 8.以初速度v水平拋出一質(zhì)量為m的石塊,不計(jì)空氣阻力,則對石塊在空中運(yùn)動過程中的下列各物理量的判斷正確的是(  ) A.在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi),石塊受到的沖量相同 B.在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi),石塊動量的增量相同 C.在兩個(gè)下落高度相同的過程中,石塊動量的增量相同 D.在兩個(gè)下落高度相同的過程

8、中,石塊動能的增量相同 解析:選ABD 不計(jì)空氣阻力,石塊只受重力的沖量,無論路程怎樣,兩個(gè)過程的時(shí)間相同,重力的沖量就相同,A正確;據(jù)動量定理,石塊動量的增量等于它受到的沖量,由于在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi),石塊受到重力的沖量相同,所以動量的增量必然相同,B正確;由于石塊下落時(shí)在豎直方向上做加速運(yùn)動,兩個(gè)下落高度相同的過程所用時(shí)間不同,故所受重力的沖量就不同,因而動量的增量不同,C錯(cuò)誤;據(jù)動能定理,外力對石塊所做的功等于石塊動能的增量,石塊只受重力作用,在重力的方向上位移相同,重力做功就相同,因此動能增量就相同,D正確。 9.如圖所示,三輛完全相同的平板小車a、b、c成一直線排列,靜止在光滑

9、的水平面上。c車上有一小孩跳到b車上,接著又立即從b車跳到a車上。小孩跳離c車和b車時(shí)對地的水平速度相同。他跳到a車上相對a車保持靜止,此后(  ) A.a(chǎn)、b兩車運(yùn)動速率相等 B.a(chǎn)、c兩車運(yùn)動速率相等 C.三輛車的速率關(guān)系vc>va>vb D.a(chǎn)、c兩車運(yùn)動方向相反 解析:選CD 若人跳離b、c車時(shí)速度為v,由動量守恒定律知,人和c車組成的系統(tǒng):0=-M車vc+m人v,對人和b車:m人v=-M車vb+m人v,對人和a車:m人v=(M車+m人)·va,所以:vc=,vb=0,va=,即vc>va>vb,并且vc與va方向相反。 C、D正確。 10.木塊a和b用一根輕彈簧連接起

10、來,放在光滑水平面上,a緊靠在墻壁上,在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮,如圖所示,當(dāng)撤去外力后,下列說法中正確的是(  ) A.a(chǎn)尚未離開墻壁前,a、b系統(tǒng)的動量守恒 B.a(chǎn)尚末離開墻壁前,a、b系統(tǒng)的動量不守恒 C.a(chǎn)離開墻壁后,a、b系統(tǒng)動量守恒 D.a(chǎn)離開墻壁后,a、b系統(tǒng)動量不守恒 解析:選BC 以a、b、彈簧為系統(tǒng),撤去外力后,b向右運(yùn)動,在a尚未離開墻壁前,系統(tǒng)受到墻壁的彈力FN,因此該過程a、b系統(tǒng)動量不守恒。當(dāng)a離開墻壁后,系統(tǒng)水平方向不受外力,故系統(tǒng)動量守恒,選項(xiàng)B、C正確。 三、非選擇題(本題共6小題,共60分) 11.(8分)汽車在平直公路上做勻加速直線運(yùn)動

11、,已知汽車的質(zhì)量為m,其速度從v1增大到v2所經(jīng)歷的時(shí)間為t,路面阻力為Ff,以汽車的運(yùn)動方向?yàn)檎较颍敲催@段時(shí)間內(nèi),汽車的動量改變量是________,路面阻力的沖量是________,汽車所受合力的沖量是________,牽引力的沖量是________。 解析:動量的改變量為Δp=mv2-mv1,等于汽車所受合力的沖量,因?yàn)棣=IF-If=IF-Fft,所以IF=mv2-mv1+Fft。 答案:mv2-mv1?。璅ft mv2-mv1 mv2-mv1+Fft 12.(12分)一炮彈質(zhì)量為m,以一定的傾角斜向上發(fā)射,到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度為v,炮彈在最高點(diǎn)爆炸成兩塊,其中一塊沿原軌道

12、返回,質(zhì)量為。求: (1)另一塊爆炸后瞬時(shí)的速度大??; (2)爆炸后系統(tǒng)增加的機(jī)械能。 解析:(1)爆炸后一塊彈片沿原軌道返回,則該彈片速度大小為v,方向與原方向相反,設(shè)另一塊爆炸后瞬時(shí)速度為v1,則 爆炸過程中動量守恒,有 mv=-v+v1 解得v1=3v。 (2)爆炸過程中重力勢能沒有改變 爆炸前系統(tǒng)總動能Ek=mv2 爆炸后系統(tǒng)總動能 Ek′=·v2+·(3v)2=mv2 系統(tǒng)增加的機(jī)械能ΔE=Ek′-Ek=2mv2。 答案:(1)3v (2)2mv2 13.(12分)用繩懸掛一個(gè)M=1 kg的木塊,由木塊重心到懸點(diǎn)的距離為l=1 m,質(zhì)量為m=10 g的子彈以

13、v0=500 m/s的速度水平射入木塊并以v1=100 m/s的速度水平穿出(g取10 m/s2),求: (1)子彈射穿木塊的瞬間,繩的張力多大; (2)木塊能擺到多高。 解析:(1)選子彈m和木塊M為系統(tǒng),由水平方向動量守恒有mv0=mv1+Mv2, v2= = m/s=4 m/s 木塊M在最低點(diǎn)受重力Mg和繩的拉力F,據(jù)牛頓第二定律有 F-Mg=M, F=M=1× N=26 N。 (2)木塊向上擺動,由機(jī)械能守恒有Mv22=Mgh, h== m=0.8 m。 答案:(1)26 N (2)0.8 m 14.(14分)如圖所示,一質(zhì)量為M的物塊靜止在水平桌面邊緣,桌面離

14、水平地面的高度為h。一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0射入物塊后,以水平速度射出。重力加速度為g。求: (1)此過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能; (2)此后物塊落地點(diǎn)離桌面邊緣的水平距離。 解析:(1)設(shè)子彈射出物塊后物塊的速度為v,由動量守恒定律得mv0=m+Mv① 解得v=v0② 系統(tǒng)損失的機(jī)械能為 ΔE=mv02-③ 由②③式得ΔE=mv02。④ (2)設(shè)物塊下落到地面所需時(shí)間為t,落地點(diǎn)距桌面邊緣的水平距離為x,則h=gt2⑤ x=vt⑥ 由②⑤⑥式得x= 。 答案:(1)mv02 (2) 15.(14分)如圖所示,在光滑水平面上有兩個(gè)木塊A、B,木塊B靜止,且其上

15、表面左端放置著一小物塊C。已知mA=mB=0.2 kg,mC=0.1 kg,現(xiàn)使木塊A以初速度v=2 m/s沿水平方向向右滑動,木塊A與B相碰后具有共同速度(但不粘連),C與A、B間均有摩擦。求: (1)木塊A與B相碰瞬間木塊A的速度及小物塊C的速度大??; (2)若木塊A足夠長,小物塊C的最終速度。 解析:(1)木塊A與B相碰瞬間小物塊C的速度為0,木塊A、B的速度相同,則由動量守恒定律得: mAv=(mA+mB)vA, 解得vA=1 m/s。 (2)C滑上A后,摩擦力使C加速、使A減速,直至A、C具有共同速度,以A、C為系統(tǒng),由動量守恒定律得mAvA=(mA+mC)vC, 解得vC= m/s。 答案:(1)1 m/s 0 (2) m/s - 7 -

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