学年福建省福州市高级中学高二下学期期末考试物理试题 解析版Word文档格式.docx
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据动量定理,物体受到合外力的冲量为动量的变化量,A错,B对;
物体的速度大小没有变化,方向可以变化,它受到的冲量大小不等于零,C错;
冲量的方向是动量变化量的方向,D错。
4.从同一高度由静止落下的玻璃杯,掉在水泥地上易碎,掉在棉花上不易碎,这是因为玻璃杯掉在棉花上时()
A.动量小B.受到作用力大C.动量改变量小D.受到作用力小
【答案】D
玻璃杯从同一高度滑下,到达地面时的速度一定相等,故着地时动量相等。
与水泥地和棉花接触后速度都减小为零,故动量的变化相同,由动量定理可知I=△P可知,冲量也相等,故AC错误;
由于掉在水泥地上,接触时间较短,故动量的变化率较大,玻璃杯掉在棉花上时接触时间长,故动量的变化率较小,由动量定理得Ft=△P,得知,玻璃杯掉在棉花上时受到作用力小,故D正确,B错误。
所以D正确,ABC错误。
5.一支枪水平地固定在小车上,小车放在光滑的水平地面上,枪发射出子弹时,关于枪、子弹和车的下列说法中正确的是()
A.枪和子弹组成的系统动量守恒
B.枪和车组成的系统动量守恒
C.枪、子弹和车组成的系统动量守恒
D.若忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦,枪、车和子弹组成系统的动量才近似守恒
试题分析:
由枪、子弹、车组成的系统所受合外力等于零,系统动量守恒,故选项D正确
考点:
动量守恒条件
点评:
动量守恒适用于系统合外力为零的时候,关键选对相互作用的系统包括那几个,只有研究对象选对才可能做对,只是比较关键的一步。
6.(题文)相向运动的A、B两辆小车相撞后,一同沿A原来的方向前进,则碰撞前的瞬间( )
A.A车的动量一定大于B车的速度B.A车的速度一定大于B车的动量
C.A车的质量一定大于B车的质量D.A车的动能一定大于B车的动能
【答案】A
两车相撞过程,系统的动量守恒,相撞后,总动量沿A原来的方向,根据动量守恒定律得知,碰撞前的总动量的方向与A原来的速度方向,由于A.B是相向运动,动量又是矢量,则得,A车的动量一定大于B车的动量。
由于两车的质量关系未知,无法判断速度大小、动能大小的关系。
故C正确。
故选:
C.
点睛:
两车相撞过程,系统的动量守恒,相撞后,总动量沿A原来的速度方向,根据动量守恒定律分析可知,碰撞前的总动量的方向,即可得到两车动量大小的关系.
7.物体A的质量是B的2倍,中间有一压缩的轻质弹簧,放在光滑的水平面上,由静止同时放开后一小段时间内()
A.A的速率是B的2倍B.A的动量大于B的动量
C.A受的力大于B受的力D.A和B构成的系统总动量为零
弹簧在恢复原长的过程中,两滑块系统动量守恒,规定向左为正方向,故:
m1v1+m2(-v2)=0
由于物体A的质量是B的2倍,故A的速率是B的
倍,A的动量等于B的动量,故A、B错误,D正确;
根据牛顿第三定律,A受的力等于B受的力,故C错误;
故选D。
动量守恒定律
【名师点睛】本题是动量定理的直接应用,要比较物理量之间的比例关系,就要把这个量用已知量表示出来再进行比较。
8.如图,质量为M的小船在静止水面上以速率V0,向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。
若救生员以相对水面速率V水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为()
A.V0+
B.V0-
C.V0+
(V0+V)D.V0+
(V0-V)
人在跃出过程中船人组成的系统水平方向动量守恒,规定向右为正方向,则:
,解得:
。
故D项正确,ABC三项错误。
9.一质量为m的铁锤,以速度v,竖直打在木桩上,经过△t时间后停止,则在打击时间内,铁锤对木桩的平均冲力的大小是()
A.
+mgB.
-mgC.mgD.
对铁锤分析可知,其受重力与木桩的作用力;
设向下为正方向,则有:
(mg-F)t=0-mv0;
得:
F=mg+
;
由牛顿第三定律可知,铁锤对桩的平均冲力为:
故选C。
10.近年来,登山步行成为越来越多的人的健康习惯。
如图为某地生态公园的登山步行道线路图,从图中可以看出,从丁家楼子村到目的地九仙山观景台可以选择不同的路线,小王和小张两人选择了不同的路线,结果小王比小张先到达目的地。
对于此过程,下列说法正确的是( )
A.小王与小张的路程相同
B.小王的位移小于小张的位移
C.小王的平均速度大于小张的平均速度
D.在比较平均速度时,两人不能看作质点
【分析】
位移为初位置到末位置的有向线段,路程是运动的轨迹的长度.平均速度为位移与时间的比值,平均速率为路程与时间的比值。
路程是运动的轨迹的长度。
他们选择不同的路线,路程可能不同。
故A错误;
位移为初位置到末位置的有向线段,他们的起点与终点是相同的,所以位移相等。
故B错误;
平均速度是由位移与时间的比值,小王与小张的位移相同,但由于小王用时较短,故小王的平均速度较大,故C正确;
在比较平均速度时,两人的大小可以忽略不计,能看作质点。
故D错误。
11.如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电计时装置A、B,A、B间距离为L=30cm,为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一个宽度为d=lcm的遮光条,现让滑块以某一加速度通过A、B,记录遮光条通过A、B的时间分别为0.010s、0.005s,滑块从A到B所用时间为0.200s.则下列说法正确的是()
A.滑块通过A的速度为1cm/s
B.滑块通过B的速度为2cm/s
C.滑块在A、B间运动的平均速度大小为3m/s
D.滑块在A、B间运动的平均加速度大小为3m/s
,
,
,故C正确。
点晴:
本题考查某一很小时间内的平均速度近似等于某点的瞬时速度这一物理思想。
12.汽车以20m/s的速度做匀速直线运动,见前方有障碍物立即刹车,刹车后加速度大小为5m/s2,则汽车刹车后第2s内的位移和刹车后5s内的位移为()
A.12.5m,37.5mB.12.5m,40mC.30m,40mD.30m,37.5m
根据匀变速直线运动的速度时间公式求出汽车刹车到停止所需的时间,结合位移公式求出刹车后的位移。
汽车刹车到停止所需的时间:
,则刹车后第2s内的位移:
刹车后5s内的位移等于刹车后4s内的位移:
,故B正确,ACD错误。
【点睛】
本题属于运动学中的“刹车”问题,是道易错题,注意汽车刹车停止后不再运动。
13.“蛟龙号”是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器,它是目前世界上下潜能力最强的潜水器。
假设某次海试活动中,“蛟龙号”完成海底任务后竖直上浮,从上浮速度为υ时开始计时,此后“蛟龙号”匀减速上浮,经过时间t上浮到海面,速度恰好减为零,则“蛟龙号”在t0(t0<
t)时刻距离海平面的深度为()
B.
C.
D.vt0
根据加速度的定义知,
,采用逆向思维,“蛟龙号”在t0(t0<t)时刻距离海平面的深度
,故D正确,A、B、C错误;
故选D.
【点睛】解决本题的关键是掌握匀变速直线运动的基本规律,知道末速度为0的匀减速直线运动看看成反向的初速度为0的匀加速直线运动.
14.一个物体做初速度为零的匀加速直线运动,它在第3s内的位移为5m,则下列说法正确的是()
A.物体在第3s末的速度一定是6m/sB.物体的加速度一定是2m/s2
C.物体在第5s内的位移一定是9mD.物体在前5s内的位移一定是25m
做匀变速直线运动过程中,一段过程内的平均速度等于该段过程中的中间时刻速度故物体在第4.5s末的速度等于第5s内的平均速度,所以
,4.5s也是9s内的中间时刻,所以
也为9s内的平均速度,故9s内的位移为
,AC正确D错误;
由于不知道初速度,所以无法判断加速度,和第9s内的位移,BD错误;
考查了匀变速直线运动规律的应用
【名师点睛】在分析匀变速直线运动问题时,由于这一块的公式较多,涉及的物理量较多,并且有时候涉及的过程也非常多,所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰,对给出的物理量所表示的含义明确,然后选择正确的公式分析解题
15.某同学在学习了动力学知识后,绘出了一个沿直线运动的物体的位移x、速度v、加速度a随时间变化的图象如图所示,若该物体在t=0时刻,初速度均为零,则下列图象中表示该物体在t=6s内位移一定不为0的是( )
C.
D.
【答案】BCD
速度时间图线的正负值表示物体运动的方向,通过位移时间图线的位移的增加还是减小判断运动的方向.
解:
A、在0﹣2s内,位移先增大再减小,知运动的方向发生改变.故A错误.
B、在0﹣2s内速度为正值,向正方向运动,在2﹣4s内速度为负值,向负方向运动,运动方向发生改变.故B错误.
C、0﹣1s内加速度不变,做匀加速直线运动,1﹣2s内加速度方向,大小不变,向正方向做匀减速直线运动,2s末速度为零.在一个周期内速度的方向不变.故C正确.
D、在0﹣1s内,向正方向做匀加速直线运动,1﹣2s内加速度方向,大小不变,向正方向做匀减速直线运动,2s末速度为零,2﹣3s内向负方向做匀加速直线运动,运动的方向发生变化.故D错误.
C.
【点评】解决本题的关键知道速度时间图线和位移时间图线的物理意义,以及知道它们的区别,并且能很好运用.
16.甲乙两个物体在同一时刻沿同一直线运动,它们的速度−时间图象如图所示,下列有关说法正确的是()
A.在4∼6s内,甲、乙两物体的加速度大小相等,方向相同
B.前6s内甲通过的路程更大
C.前4s内甲、乙两物体的平均速度相等
D.甲、乙两物体一定在2s末相遇
【答案】AB
图像的斜率表示加速度,斜率的正负表示加速度的方向,故在4s~6s内,两者的加速度相等,方向也相同,A错误;
图像与坐标围成的面积表示位移,前6s内甲图线与坐标轴围成图形的面积之和较大,所以甲通过的路程更大,B正确;
由图线所围图形的面积知前4s内甲的位移大于乙的位移,故甲的平均速度大于乙的平均速度,C错误;
由图线所围图形的面积知前2s内两物体的位移相等,但不确定是从同一地点出发的,故不能判定二者是否相遇,D错误;
考查了速度时间图像
【名师点睛】在速度时间图像中,需要掌握三点,一、速度的正负表示运动方向,看运动方向是否发生变化,只要考虑速度的正负是否发生变化,二、图像的斜率表示物体运动的加速度,三、图像与坐标轴围成的面积表示位移,在坐标轴上方表示正方向位移,在坐标轴下方表示负方向位移
17.如图所示,在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c,离桌面高度分别为h1:
h2:
h3=3:
2:
1.若先后顺次释放a、b、c,三球刚好同时落到桌面上,不计空气阻力,则()
A.三者到达桌面时的速度之比是
:
1
B.三者运动时间之比为3:
C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D.三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比,与质量成反比
【答案】AC
由
,得
,故
,A对;
由
得三者运动时间之比为:
,B错;
b与a开始下落时间差
,c与b开始下落时间差
,故C对;
加速度与重力及质量无关,都等于重力加速度,D错。
自由落体运动。
【名师点睛】自由落体运动:
1.概念:
物体只在重力作用下,从静止开始下落的运动叫自由落体运动.
2.基本特征:
只受重力,且初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动.
3.基本规律
由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动.
(1)速度公式:
v=gt
(2)位移公式:
h=gt2
(3)位移与速度的关系:
v2=2gh
4.推论
(1)平均速度等于中间时刻的瞬时速度,也等于末速度的一半,即==gt;
(2)在相邻的相等时间内下落的位移差Δh=gT2(T为时间间隔)
18.物体以某一速度冲上一光滑斜面(足够长),加速度恒定.前4s内位移是1.6m,随后4s内位移是零,则下列说法中正确的是( )
A.物体的初速度大小为0.6m/s
B.物体的加速度大小为6m/s2
C.物体向上运动的最大距离为1.8m
D.物体回到斜面底端,总共需时12s
【答案】ACD
物体沿光滑斜面向上做匀减速直线运动,由Δx=aT2,故物体加速度大小a=
=
=0.1m/s2,选项B错误;
根据位移公式:
x=v0t-
at2,在前4s内初速度v0=0.6m/s,选项A正确;
根据公式v02-v2=2ax,可得上升最大距离为x=1.8m,选项C正确;
物体沿光滑斜面运动过程中,加速度相同,上滑和下滑所用时间相同,根据公式v=v0-at,可得上滑所用时间为6s,所以总时间为12s,选项D正确。
故错误的说法为B。
匀变速直线运动规律的应用
19.汽车由静止开始从A点沿直线ABC做直线运动,第4s末通过B点时关闭发动机,再经6s到达C点时停止.已知AC的长度为30m,则下列说法正确的是( )
A.通过B点时速度是3m/s
B.通过B点时速度是6m/s
C.AB的长度为12m
D.汽车在AB段和BC段的平均速度相同
汽车由静止开始从A点沿直线ABC运动,画出v-t图像,由图可得xAC=
vBt,解得vB=6m/s,所以选项A错误,选项B正确;
0~4s内,xAB=
vBt1=12m,所以选项C正确;
,知汽车在AB段和BC段的平均速度相同,D选项正确。
匀变速直线运动的规律;
v-t图像
二、多选题
20.如图所示,两只小球在光滑水平面上沿同一条直线相向运动。
已知m1=2kg,m2=4kg,m1以2m/s的速度向右运动,m2以8m/s的速度向左运动。
两球相碰后,m1以10m/s的速度向左运动,由此可得()
A.相碰后m2的速度大小为2m/s,方向向右
B.相碰后m2的速度大小为2m/s,方向向左
C.在相碰过程中,m1的动量改变大小是24kg·
m/s,方向向右
D.在相碰过程中,m2所受冲量大小是24kg·
m/s,方向向左
设小球向右运动方向为正方向,两小球碰撞前后动量守恒:
m1v1-m2v2=m1v1′+m2v2′
解得:
v2′=-2m/s,则碰撞后小球m2的速度大小为2m/s,方向向左,故A正确,B错误;
在相碰过程中,m2的动量改变△P=m2v2′-m2v2=24kg•m/s,则m2的动量改变大小为24kg•m/s,方向向右,故C正确;
根据动量定理可知,在相碰过程中,m1受到的外力的冲量I=△P=m1v1′-m1v1=-24N•s,负号表示方向向左,故D错误.故选AC.
本题关键抓住系统动量守恒,根据动量守恒定律列式后,联立方程组求解,知道合力的冲量等于物体动量的变化量,难度适中.
第II卷(非选择题)
请点击修改第II卷的文字说明
三、实验题
21.如图,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量______(填选项前的符号),间接地解决这个问题.
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程.然后,把被碰小球静置于轨道的水平部分,再将入射球从斜轨上S位置静止释放,与小球相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是______(填选项前的符号).
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
(3)若入射小球质量为m1,半径为r1;
被碰小球质量为m2,半径为r2,则m1______m2,r1______r2(填“>”,“<”或“=”)
(4)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为______(用
(2)中测量的量表示);
若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为______(用
(2)中测量的量表示).
【答案】CADE>=m1OP=m1OM+m2ONm1OP2=m1OM2+m2ON2
(1)小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等,小球的水平位移与小球的初速度成正比,可以用小球的水平位移代替其初速度,即测量射程,C正确.
(2)要验证动量守恒定律定律,即验证
,小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间t相等,上式两边同时乘以t得:
,得:
,因此实验需要测量:
两球的质量、小球的水平位移,为了测量位移,应找出落点,选ADE.
(3)为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求
(4)由
(2)知,实验需要验证:
如果碰撞过程机械能守恒,则
,两边同时乘以
得
,则可得:
.
(1)明确实验原理,知道实验验证的方法;
(2)由动量守恒定律求出需要验证的表达式,根据表达式确定需要测量的量;
(3)根据
(2)的分析确定需要验证的关系式;
同时根据功能关系及弹性碰撞的性质明确弹性碰撞时对应的性质.实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上,故下落的时间相同,所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移,可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目.
四、解答题
22.某校一课外活动小组自制一枚火箭,设火箭发射后始终在垂直于地面的方向上运动.火箭点火后可认为做匀加速直线运动,经过4s到达离地面40m高处时燃料恰好用完,若不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)燃料恰好用完时火箭的速度v1;
(2)火箭上升离地面的最大高度h;
(3)火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间
.
【答案】
(1)20m/s
(2)60m(3)
s
设燃料恰好用完时火箭的速度为v1,加速度为a,所用时间为t1
火箭从发射至到达最高点的运动分为两个过程,第一个过程为做匀加速上升运动,第二个过程为做竖直上抛运动至最高点.
(1)对第一个过程有h1=
t1,代入数据解得v1=20m/s.
(2)对第二个过程有h2=
,代入数据解得h2=20m.
所以火箭上升离地面的最大高度h=h1+h2=40m+20m=60m.
(3)从燃料用完到运动至最高点的过程中,
由v1=gt2得t2=
s=2s
从最高点落回地面的过程中由h=
,而h=60m,代入得t3=2
s,
故总时间t总=t1+t2+t3=(6+2
)s
(1)根据平均速度公式列式求解;
(2)火箭推力消失后,由于惯性继续上升做上抛运动,根据速度位移速度关系式求解继续上升的高度,最后得到总高度.
(3)根据位移时间关系分段求出运动时间,各段时间相加求出总时间。
23.A、B两车在同一直线上向右匀速运动,B车在A车前,A车的速度大小为v1=8m/s,B车的速度大小为v2=20m/s,如图所示.当A、B两车相距x0=28m时,B车因前方突发情况紧急刹车(已知刹车过程的运动可视为匀减速直线运动),加速度大小为a=2m/s2,从此时开始计时,求:
(1)A车追上B车之前,两者相距的最大距离;
(2)A车追上B车所用的时间;
(1)64m
(2)16s
(1)当A、B两车速度相等时,相距最远
根据速度关系得:
v1=v2-at1…①
代入数据解得:
t1=6
s
此时,根据位移公式得:
xA=v1t1…②
xB=v2t1−
at12
③
△xm=xB+xo-xA
△xm=64m
(2)B车刹车停止运动所用时间:
所发生位移:
此时:
xA=v1t0=80m
则:
xA<x0+xB,可见此时A车并未追上B车,而是在B车停止后才追上
之后A车运动时间为:
故所求时间为:
t=to+t2=16s
24.质量为mB=2kg的木板B静止于光滑水平面上,质量为mA=6kg的物块A停在B的左端,质量为mC=2kg的小球C用长为L=0.8m的轻绳悬挂在固定点O。
现将小球C及轻绳拉直至水平位置后由静止释放,小球C在最低点与A发生正碰,碰撞作用时间很短为
,之后小球C反弹所能上升的最大高度h=0.2m。
已知A、B间的动摩擦因数
,物块与小球均可视为质点,不计空气阻力,取g=10m/s2。
求:
(1)小球C与物块A碰撞过程中所受的撞击力大小;
(2)为使物块A不滑离木板B,木板B至少多长?
(1)
(2)
(
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