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2019年高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律限時(shí)測(cè)試題檢測(cè)試題 新人教版選修3-5
一、選擇題(共10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第7~10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.(清遠(yuǎn)市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示,籃球運(yùn)動(dòng)員接傳來(lái)的籃球時(shí),通常要先伸出兩臂迎接,手接觸到球后,兩臂隨球迅速引至胸前,這樣做可以( )
A.減小球的動(dòng)量的變化量
B.減小球?qū)κ肿饔昧Φ臎_量
C.減小球的動(dòng)量變化率
D.延長(zhǎng)接球過程的時(shí)間來(lái)減小動(dòng)量的變化量
答案:C
解析:籃球的動(dòng)量變化量一定,所以球?qū)κ值臎_量也一定,A、B、D錯(cuò)誤;由動(dòng)量定理FΔt=Δp,可知Δt增大,減小了球的動(dòng)量變化率,C正確。
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,物體與小車A端之間有一壓縮的彈簧,某時(shí)刻線斷了,物體沿車滑動(dòng)到B端粘在B端的油泥上。則下述說(shuō)法中正確的是( )
①若物體滑動(dòng)中不受摩擦力,則全過程機(jī)械能守恒
②若物體滑動(dòng)中有摩擦力,則全過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒
③小車的最終速度與斷線前相同
④全過程系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②③④
答案:B
解析:取小車、物體和彈簧為一個(gè)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(dòng)量守恒,小車的最終速度與斷線前相同。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。
3.如圖所示,一個(gè)木箱原來(lái)靜止在光滑水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個(gè)小木塊。木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量。現(xiàn)使木箱獲得一個(gè)向右的初速度v0,則( )
A.小木塊和木箱最終都將靜止
B.小木塊最終將相對(duì)木箱靜止,二者一起向右運(yùn)動(dòng)
C.小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來(lái)回往復(fù)碰撞,而木箱一直向右運(yùn)動(dòng)
D.如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對(duì)木箱靜止,則二者將一起向左運(yùn)動(dòng)
答案:B
解析:木箱和小木塊具有向右的動(dòng)量,并且相互作用的過程中總動(dòng)量守恒,A、D錯(cuò);由于木箱與底板間存在摩擦,小木塊最終將相對(duì)木箱靜止,B對(duì)、C錯(cuò)。
4.(襄州一中、棗陽(yáng)一中、宜城一中、曾都一中xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)在光滑的水平
面上有a、b兩球,其質(zhì)量分別為ma、mb,兩球在t時(shí)刻發(fā)生正碰,兩球在碰撞前后的速度圖象如圖所示,下列關(guān)系正確的是( )
A.ma>mb B.ma
0,故碰后總動(dòng)量p′的方向與pA方向相同,碰撞后的狀態(tài)如圖所示,即他們都過了底線,該前鋒能夠得分。
12.(黃岡市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞,某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球,按下述步驟做了如下實(shí)驗(yàn):
①用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2,且m1>m2):
②按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平,將一斜面BC連接在斜槽末端;
③先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置;
④將小球m2放在斜槽末端邊緣處,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,使它們發(fā)生碰撞,分別記下小球m1和m2在斜面上的落點(diǎn)位置;
⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離。圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置,到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D、LE、LF。
根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn),問答下列問題:
(1)在不放小球m2時(shí),小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn),把小球m2放在斜槽末端邊緣處,小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,使它們發(fā)生碰撞,碰后小球m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn)。
(2)若碰撞過程中,動(dòng)量和機(jī)械能均守恒,不計(jì)空氣阻力,則下列表達(dá)式中正確的有________。
A.m1=m1+m2
B.m1L=m1L+m2L
C.m1LE=m1LD+m2LF
D.LE=LF-LD
答案:(1)E;D (2)AC
解析:(1)不放小球m2時(shí),m1的落點(diǎn)是E點(diǎn),放上m2小球m1和小球m2相撞后,小球m2的速度增大,小球m1的速度減小,都做平拋運(yùn)動(dòng),所以碰撞后m1球的落點(diǎn)是D點(diǎn),m2球的落點(diǎn)是F點(diǎn)。
(2)碰撞前,小球m1落在圖中的E點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1,小球m1和m2發(fā)生碰撞后,m1的落點(diǎn)在圖中的D點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1′,m2的落點(diǎn)是圖中的F點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v2,設(shè)斜面BC與水平面的傾角為α,
由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:LDsinα=gt2,LDcosα=v1′t
解得:v1′=
同理可解得:v1=,v2=
所以只要滿足m1v1=m1v1′+m2v2′,
即:m1=m1+m2,則說(shuō)明兩球碰撞過程中動(dòng)量守恒:
若兩小球的碰撞是彈性碰撞,則碰撞前后機(jī)械能沒有損失,則要滿足關(guān)系式m1v=m1v1′2+m2v
即m1LE=m1LD+m2LF
三、論述計(jì)算題(共4小題,共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
14.(10分)2010年1月4日,828米高的全球最高樓——哈里發(fā)大樓(此前稱為“迪拜塔”)舉行了落成啟用典禮,如圖所示。風(fēng)速曾是修建的關(guān)鍵,一旦風(fēng)速超過每秒70米,就必須停止施工,假設(shè)風(fēng)速以v=70m/s的速度推進(jìn),空氣的密度ρ=1.3kg/m3,建筑工人的高度h=1.7m,平均寬度d=25cm,風(fēng)遇到建筑工人后的速度可認(rèn)為是零,由此估算大風(fēng)對(duì)建筑工人的沖擊力為多少?
答案:2707N
解析:1s內(nèi),撞擊建筑工人的大風(fēng)的質(zhì)量為:m=ρSvt
S=hd
又因?yàn)榇箫L(fēng)末速度為零,水平方向只受建筑工人對(duì)風(fēng)的阻力作用
所以:Ft=mv
綜合以上三式并代入數(shù)據(jù)可得:F=ρv2hd=2707N
即大風(fēng)對(duì)建筑工人的沖擊力2707N。
15.(11分)(xx青島市高三模擬)如圖所示,A、B、C三個(gè)木塊的質(zhì)量均為m,置于光滑的水平桌面上,B、C之間有一輕質(zhì)彈簧,彈簧的兩端與木塊接觸而不固連。將彈簧壓緊到不能再壓縮時(shí)用細(xì)線把B和C緊連,使彈簧不能伸展,以至于B、C可視為一個(gè)整體。現(xiàn)A以初速v0沿B、C的連線方向朝B運(yùn)動(dòng),與B相碰并粘合在一起。以后細(xì)線突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A、B分離。已知C離開彈簧后的速度為v0。求彈簧釋放的勢(shì)能。
答案:mv
解析:設(shè)碰后A、B和C的共同速度的大小為v,由動(dòng)量守恒定律得
3mv=mv0 ①
設(shè)C離開彈簧時(shí),A、B的速度大小為v1,由動(dòng)量守恒定律得
3mv=2mv1+mv0 ②
設(shè)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep,從細(xì)線斷開到C與彈簧分開的過程中機(jī)械能守恒,有
(3m)v2+Ep=(2m)v+mv ③
由①②③式得彈簧所釋放的勢(shì)能為
Ep=mv
16.(11分)如圖所示,甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m,兩船沿同一直線同一方向運(yùn)動(dòng),速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞,乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度。(不計(jì)水的阻力)
答案:4v0
解析:設(shè)乙船上人拋出貨物的最小速度大小為vmin,拋出貨物后船的速度為v1,甲船上的人接到貨物后船的速度為v2,
據(jù)動(dòng)量守恒定律得
12mv0=11mv1-mvmin ①
10m2v0-mvmin=11mv2 ②
為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1=v2 ③
聯(lián)立①②③式得vmin=4v0
17. (13分)如圖所示,在一光滑的水平面上有兩塊相同的木板B和C。重物A(視為質(zhì)點(diǎn))位于B的右端,A、B、C的質(zhì)量相等,現(xiàn)A和B以同一速度滑向靜止的C,B與C發(fā)生正碰,碰后B和C粘在一起運(yùn)動(dòng),A在C上滑行,A與C有摩擦力,已知A滑到C的右端而未掉下。試問:從B、C發(fā)生正碰到A剛移動(dòng)到C右端期間,C所走過的距離是C板長(zhǎng)度的多少倍?
答案:倍
解析:設(shè)A、B、C的質(zhì)量均為m,碰撞前,A與B的共同速度為v0,碰撞后B與C的共同速度為v1。
B、C碰撞瞬間,內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,對(duì)B、C由動(dòng)量守恒定律得mv0=2mv1。
設(shè)A滑到C的右端時(shí),三者的共同速度為v2。
對(duì)A、B、C,由動(dòng)量守恒定律得2mv0=3mv2
設(shè)A與C的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,從發(fā)生碰撞到A移至C的右端時(shí)C所走的距離為s, 對(duì)B、C,由功能關(guān)系
μmgs=(2m)v-(2m) v
設(shè)C的長(zhǎng)度為l,對(duì)A,由功能關(guān)系
μmg(s+l)=mv-mv
由以上各式解得=
點(diǎn)評(píng):B與C發(fā)生完全非彈性碰撞,在B與C碰撞的瞬間,A的動(dòng)量沒有發(fā)生變化,對(duì)整個(gè)作用過程動(dòng)量守恒,但機(jī)械能不守恒。
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