高中物理第1章碰撞与动量章末检测粤教版.docx
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高中物理第1章碰撞与动量章末检测粤教版
2019-2020年高中物理第1章碰撞与动量章末检测粤教版
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.其中1~7题为单项选择题,8~10题为多项选择题)
1.某物体受到一个-6N·s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,-6N·s的冲量说明物体所受冲量的大小为6N·s,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.
2.两辆汽车的质量分别为m1和m2,已知m1>m2,沿水平方向同方向行驶且具有相等的动能,则此时两辆汽车的动量p1和p2的大小关系是( )
A.p1等于p2B.p1小于p2
C.p1大于p2D.无法比较
答案 C
解析 由Ek=
mv2=
得p=
,因为m1>m2,Ek1=Ek2,所以p1>p2,选C.
3.如图1所示,设车厢长为L,质量为M,静止在光滑水平面上,车厢内有一质量为m的物体以初速度v0向右运动,与车厢壁来回碰撞n次后,静止在车厢中,则最终车厢速度是( )
图1
A.v0,水平向右B.0
C.
,水平向右D.
,水平向左
答案 C
解析 物体与车厢最终速度相等,由动量守恒定律,有:
mv0=(M+m)v,所以v=
,方向与物体初速度同向.
4.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.1∶1B.1∶2C.2∶1D.1∶4
答案 A
5.如图2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2
A.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,由动量守恒定律可知,小球下落时水平分速度方向向右,小车速度方向向左;小球静止,小车也静止.
6.如图3所示,在光滑水平面上有一质量为M的木块,木块与轻弹簧水平相连,弹簧的另一端连在竖直墙上,木块处于静止状态.一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块,并嵌在其中,木块压缩弹簧后在水平面上做往复运动.木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中,木块受到的合外力的冲量大小为
( )
图3
A.
B.2Mv0
C.
D.2mv0
答案 A
解析 子弹射入木块的时间极短,根据动量守恒定律mv0=(M+m)v,解得v=
,第一次回到原来位置的速度等于子弹击中木块后瞬间的速度.根据动量定理,合外力的冲量I=Mv=
,故A正确.
7.如图4,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4kg·m/s,则( )
图4
A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
C.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
答案 A
解析 A、B发生碰撞,由动量守恒定律得:
ΔpA=-ΔpB,由于碰后A球的动量增量为负值,所以右边不可能是A球;碰后A球的动量是2kg·m/s,碰后B球的动量增加为10kg·m/s,由于两球的质量关系mB=2mA,所以碰后A、B两球速度大小之比为2∶5.故选A.
8.如图5所示,甲、乙两车的质量均为M,静置在光滑的水平面上,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5
A.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
L
D.乙车移动的距离为
L
答案 AD
解析 本题类似人船模型,甲、乙、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;Ms甲=(M+m)s乙,s甲+s乙=L,解得C错误,D正确.
9.恒力F作用在质量为m的物体上,如图6所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是( )
图6
A.拉力F对物体的冲量大小为零
B.拉力F对物体的冲量大小为Ft
C.拉力F对物体的冲量大小是Ftcosθ
D.合力对物体的冲量大小为零
答案 BD
解析 拉力F对物体的冲量大小为Ft,A、C错误,B正确;合力对物体的冲量等于物体动量的变化量等于零,D正确.
10.如图7所示,质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上,其中弹簧两端分别与静止的滑块N和挡板P相连接,弹簧与挡板的质量均不计;滑块M以初速度v0向右运动,它与挡板P碰撞后粘连在一起,在以后的运动过程中( )
图7
A.M的速度等于0时,弹簧的长度最短
B.M的速度为
时,弹簧的弹性势能最大
C.两滑块速度相同时,N的动量最大
D.弹簧的弹力对N做功最多为
答案 BD
解析 滑块M与挡板P碰撞后粘连在一起,挡板压缩弹簧,弹簧对滑块N施加弹力,使滑块N水平向右加速滑动,当两滑块速度相同时,弹簧的压缩量最大,弹性势能最大,弹簧最短,设这个共同速度为v,滑块质量为m,则mv0=2mv,所以v=
,选项A错误,B正确;当两滑块速度相同时,弹簧压缩量最大,弹簧对N的弹力最大,滑块N仍做加速运动,所以选项C错误;由M刚接触弹簧到弹簧恢复原长过程,设M和N的速度分别为v1和v2,由动量守恒定律得mv0=mv1+mv2,由机械能守恒定律得
mv
=
mv
+
mv
,联立解得v1=0,v2=v0,即M和N质量相等时,在弹簧形变前和恢复形变后,M和N交换了速度,即滑块N速度为v0时,M的速度为零,此时滑块N的动能最大,弹簧对其做功最多为
mv
(动能定理),选项D正确.
二、填空题(本题共2小题,共18分)
11.(8分)如图8所示为“探究碰撞中的动量变化规律”的实验装置示意图.已知a、b小球的质量分别为ma、mb,半径分别是ra、rb,图中P点为单独释放a球的平均落点,M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置,O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点.
图8
(1)本实验必须满足的条件是________.
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线水平
C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D.入射球与被碰球满足ma=mb,ra=rb
(2)为了探究动量的变化规律.需要测量OP间的距离s1,则还需要测量的物理量有________、________(用相应的文字和字母表示).
(3)如果动量守恒,须满足的关系式是________(用测量物理量的字母表示).
答案
(1)BC
(2)OM的距离s2 ON的距离s3
(3)mas1=mas2+mbs3
12.(10分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中动量的变化规律”的实验,气垫导轨装置如图9甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,如图乙所示,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.
(1)下面是实验的主要步骤:
图9
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;
④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;
⑥先________,然后________,让滑块带动纸带一起运动;
⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图10所示;
图10
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g.
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知,两滑块相互作用前动量之和为________kg·m/s;两滑块相互作用以后动量之和为________kg·m/s(保留三位有效数字).
(3)试说明
(2)问中两结果不完全相等的主要原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________.
答案
(1)接通打点计时器的电源 放开滑块1
(2)0.620 0.618
(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦
解析 作用前滑块1的速度v1=
m/s=2m/s,其动量为0.310kg×2m/s=0.620kg·m/s,
作用后滑块1和滑块2具有相同的速度
v=
m/s=1.2m/s,
其动量之和为
(0.310kg+0.205kg)×1.2m/s=0.618kg·m/s.
三、计算题(本题共4小题,共42分)
13.(10分)如图11所示,物体A、B的质量分别是4kg和8kg,由轻质弹簧连接,放在光滑的水平面上,物体B左侧与竖直墙壁相接触,另有一个物体C水平向左运动,在t=5s时与物体A相碰,并立即与A有相同的速度,一起向左运动.物体C的速度—时间图象如图12所示.
图11 图12
(1)求物体C的质量;
(2)求弹簧压缩具有的最大弹性势能;
(3)求在5s到15s的时间内,墙壁对物体B的作用力的冲量.
答案
(1)2kg
(2)12J (3)24N·s,方向水平向右
解析
(1)由图象可知,碰前C的速度v0=6m/s,碰后的速度v=2m/s
A、C碰撞过程动量守恒,由动量守恒定律得
mCv0=(mC+mA)v,解得mC=2kg
(2)A、C向左运动,当它们速度变为零时,弹簧压缩量最大,弹簧的弹性势能最大,由能量守恒定律得,最大弹性势能Ep=
(mA+mC)v2=12J
(3)在5s到15s的时间内,墙壁对B物体的作用力F等于轻弹簧的弹力,轻弹簧的弹力使物体A和C的速度由2m/s减小到0,再增大到2m/s,则弹力的冲量等于F的冲量,即I=(mA+mC)v-[-(mA+mC)v]=24N·s,方向水平向右.
14.(10分)如图13所示,一长为R=0.6m的不可伸长的细绳一端固定在O点.另一端系着质量m2=0.1kg的小球B,小球B刚好与水平面相接触.现使质量为m1=0.3kg的物体A以v0=4m/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,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g=10m/s2,A、B均可视为质点,试求:
图13
(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)6m/s
(2)1N
解析
(1)碰撞过程中,A、B系统水平方向动量守恒,有:
m1v0=m1·
+m2v2,可得:
v2=6m/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:
m2v
=
m2v
+m2g·2R
在最高点进行受力分析,有FT+m2g=m2
解得:
FT=1N
15.(10分)如图14所示,轻弹簧的一端固定,另一端与滑块B相连,B静止在水平导轨上的O点,此时弹簧处于原长,另一质量与B相同的滑块A从导轨上的P点以初速度v0向B滑行,当A滑过距离l时与B相碰.碰撞时间极短,碰后A、B粘在一起运动.设滑块A和B均可视为质点,与导轨的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.求:
图14
(1)碰后瞬间,A、B共同速度的大小;
(2)若A、B压缩弹簧后恰能返回到O点并停止,求弹簧的最大压缩量.
答案
(1)
(2)
-
解析
(1)设A、B质量均为m,A刚接触B时的速度为v1,碰后瞬间A、B共同的速度为v2,以A为研究对象,从P到O,由功能关系得:
μmgl=
mv
-
mv
以A、B为研究对象,碰撞瞬间,由动量守恒定律:
mv1=2mv2
解得:
v2=
(2)碰后A、B由O点向左运动,又返回到O点,设弹簧的最大压缩量为s.由功能关系:
μ(2m)g·2s=
(2m)v
解得:
s=
-
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ρ,重力加速度大小为g.求:
(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;
(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度.
答案
(1)ρv0S
(2)
-
解析
(1)设Δt时间内,从喷口喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm,则Δm=ρΔV,ΔV=v0SΔt
联立两式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为
=ρv0S
(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水,由能量守恒得
Δmv2+Δmgh=
(Δm)v
在h高度处,Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp=Δmv
设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有
FΔt=Δp
由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F=Mg
联立上述各式得h=
-
.
2019-2020年高中物理第1章运动的描述1质点参考系和坐标系课堂达标新人教版
1.(浙江省金兰教育组织xx~xx高一上学期期中联考)如图为正在航拍的旋翼无人机,下列过程能将无人机看成质点的是
(C)
A.调节无人机旋翼转速
B.调节摄像机镜头方向
C.研究无人机空中停留时间
D.研究风力、风向对无人机的影响
解析:
调节飞机旋翼的转速时,飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计,不能看做质点,则A错误;调整飞机上摄像机镜头的方向时,摄像头的大小不能忽略,则B错误;研究无人机空中停留时间,飞机的大小可忽略,则C正确;研究风力、风向对无人机的影响,飞机的大小和形状不能忽略不计,不能看做质点,则D错误,故选C。
2.(浙江省杭州市五校xx~xx高一上学期期中联考)关于参考系的选取,下列说法符合人们日常习惯的是
(D)
A.测量水井的深度,以水面为参考系,井“深”为0米
B.测量二楼楼道内路灯的高度,以一楼地面为参考系
C.研究汽车的运动时,以汽车驾驶员为参考系
D.乘坐高铁的乘客以路边建筑物或树木为参考系,来判断自己是否运动
解析:
测量水井的深度,常以地面为参考平面,故A错误;测量二楼楼道内路灯的高度,常以二楼地面为参考平面,故B错误;研究汽车或火车的运动情况,常以地面为参考系,故C错误,D正确。
3.(山西省太原五中xx~xx高一上学期检测)一个小球从距地面4m高处落下,被地面弹回,在距地面1m高处被接住,坐标原点定在抛出点正下方2m处,向下方向为坐标轴的正方向,则小球接住点的位置坐标和从抛出到接住的过程中坐标的变化量分别是
(D)
A.-1m,+3mB.1m,-1m
C.1m,2mD.1m,3m
解析:
坐标原点选在抛出点下方2m处,向下为坐标轴正方向,在距地面1m高处被接住,由此可得接住点的位置坐标是+1m,而抛出点位置坐标是-2m,所以抛出到接住的过程中坐标的变化量是1-(-2)=+3m,D正确。
4.(河北省冀州中学xx~xx高一上学期月考)如图所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方式表达了运动的美。
请问摄影师选择的参考系是
(C)
A.大地B.太阳
C.运动员D.步行的人
解析:
由于运动员和摄影记者以相同的速度运动,故以运动员作为参考系,记者是静止的,故运动员的图片是清晰的,但由于背景相对于运动员是运动的所以背景相对于摄像机是运动的,所以拍摄的背景是模糊的,故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是运动员,故C正确,故选C。
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