2019-2020学年高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 章末过关检测（一）课件 粤教版选修3-5

章末过关检测(一)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1．下列对几种物理现象的解释中，正确的是()A．砸钉子时不用橡皮锤，只是因为橡皮锤太轻B．跳高时在沙坑里填沙，是为了减小冲量C．推车时推不动是因为推力的冲量为零D．动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用，两个物体将同时停下来解析：选D.砸钉子时不用橡皮锤，一是因为橡皮锤太软，动量改变量小，二是因为缓冲时间长，从而导致作用力小，A项错误；跳高时在沙坑里填沙，是为了增大力的作用时间，而减小作用力，故B项错误；推车时推不动，是由于合力的冲量为零，但推力的冲量不为零，故C项错误；由动量定理知，动量相同的两个物体受到的相同的制动力，将同时停下来，故D正确．2．一列火车共有n节车厢，各节车厢质量相等，相邻车厢间留有空隙，首端有一节车厢以速度v向第二节撞去，并连在一起，然后再向第三节撞去，并又连接在一起，这样依次撞下去，使n节车厢全部运动起来，那么最后火车的速度是(铁轨对车厢的摩擦不计)()A．vB．nvC．vnD．n2v解析：选C.n节车厢碰撞动量守恒，mv＝nmv′，得最后火车的速度v′＝vn，选项C正确．3．甲、乙两物体分别在恒力F1、F2的作用下，在光滑平面上沿同一直线运动，它们的动量随时间变化的关系如图所示．设甲在t1时间内所受的冲量为I1，乙在t2时间内所受的冲量为I2，则F、I的大小关系是()A．F1F2，I1＝I2B．F1F2，I1I2C．F1F2，I1I2D．F1＝F2，I1＝I2解析：选A.冲量I＝Δp，从图上看，甲、乙两物体动量变化的大小相同，所以冲量大小I1＝I2.又因为冲量I1＝F1t1，I2＝F2t2，t2t1，所以F1F2.4．如图所示，足够长的长木板A静止在光滑的水平地面上，质量为1kg的物体B以v0＝3m/s的水平速度冲上A，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上．若从B冲到木板A上到相对木板A静止这段时间内摩擦力对长木板的冲量大小为2N·s，则A、B最后的共同速度及长木板的质量分别为()A．1m/s1kgB．1m/s2kgC．2m/s1kgD．2m/s2kg解析：选B.摩擦力对长木板的冲量大小为2N·s，则摩擦力对物体B的冲量大小也为2N·s，根据动量定理得：I＝mBv0－mBv，代入数据解得：v＝1m/s，对长木板用动量定理，I＝mAv，代入数据解得：mA＝2kg，故B正确．5．质量相等的三个物块在一光滑水平面上排成一直线，且彼此隔开了一定的距离，如图所示．具有动能E0的第1个物块向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，最后这三个物块粘在一起，这个整体的动能为()A．E0B．2E03C．E03D．E09解析：选C.碰撞中动量守恒mv0＝3mv1，得v1＝v03①E0＝12mv20②Ek′＝12×3mv21③由①②③得Ek′＝12×3mv032＝13×12mv20＝E03，故C正确．6．如图所示，光滑水平面上有半径相同的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()A．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5B．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10C．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10解析：选A.由两球的动量都是6kg·m/s可知，运动方向都向右，且能够相碰，说明左方是质量小速度大的小球，故左方是A球．碰后A球的动量减少了4kg·m/s，即A球的动量为2kg·m/s，由动量守恒定律得B球的动量为10kg·m/s，则碰后二者速度大小之比为2∶5，故选项A是正确的．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)7．在离水平面高度为h处将一质量为m的小球以初速度v0水平抛出，则()A．小球运动过程中在水平方向上动量守恒B．小球运动过程中在水平方向上动量不守恒C．小球从抛出到落地过程中其动量变化率等于mgD．小球从抛出到落地过程中其动量变化量为mv解析：选AC.小球运动过程中在水平方向上不受力，动量守恒，选项A正确，B错误；根据动量定理，物体所受的合外力等于动量变化率，所以小球从抛出到落地过程中其动量变化率等于mg，选项C正确；由动量定理，可得mgt＝Δp，h＝12gt2，联立解得动量变化量为Δp＝m2gh，选项D错误．8．如图所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s．下列说法正确的是()A．球棒对垒球的平均作用力大小为1260NB．球棒对垒球的平均作用力大小为360NC．球棒对垒球做的功为126JD．球棒对垒球做的功为36J解析：选AC.设球棒对垒球的平均作用力为F，由动量定理得F－·t＝m(vt－v0)，取vt＝45m/s，则v0＝－25m/s，代入上式，得F－＝1260N，由动能定理得W＝12mv2t－12mv20＝126J，选项A、C正确．9．质量分别为m1和m2的两个物体碰撞前后的位移－时间图象如图所示，以下说法正确的是()A．碰撞前两物体动量相同B．m1等于m2C．碰撞后两物体一起做匀速直线运动D．碰撞前两物体动量大小相等、方向相反解析：选BD.由两图线斜率大小相等知，两个物体的速率相等，碰撞后v＝0，即p＝0，所以m1v1＝m2v2，即m1＝m2，则B、D正确．10．如图所示，在光滑水平面上，质量为m的小球A和质量为13m的小球B通过轻弹簧相连并处于静止状态，弹簧处于自然伸长状态；质量为m的小球C以初速度v0沿AB连线向右匀速运动，并与小球A发生弹性碰撞．在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板(图中未画出)，当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走．不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B的速度大小不变，但方向相反．则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是()A．mv20B．12mv20C．16mv20D．130mv20解析：选BC.质量相等的C球和A球发生弹性碰撞后速度交换，当A、B两球的动量相等时，B球与挡板相碰，则碰后系统总动量为零，则弹簧再次压缩到最短即弹性势能最大(动能完全转化为弹性势能)，根据机械能守恒定律可知，系统损失的动能转化为弹性势能Ep＝12mv20，B正确；当B球速度恰为零时与挡板相碰，则系统动量不变化，系统机械能不变；当弹簧压缩到最短时，mv0＝4mv13，弹性势能最大，由功能关系和动量关系可求出Ep＝12mv20－12×43mv21＝18mv20，所以，弹性势能的最大值介于二者之间都有可能，C正确．三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11．(12分)某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验．气垫导轨装置如图甲所示，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，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，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：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，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使滑块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，选出理想的纸带如图乙所示；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.试完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算结果保留三位有效数字．计算碰撞前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s；碰撞后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s.计算碰撞前m1v21＋m2v22＝________kg·m2/s2；碰撞后m1v′21＋m2v′22＝________kg·m2/s2.计算碰撞前v1m1＋v2m2＝________m/(s·kg)；碰撞后v1′m1＋v2′m2＝________m/(s·kg)．(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是__________________________________________________________________________________________________________.(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块1.(2)碰撞前滑块1的速度v1＝0.20.1m/s＝2m/sm1v1＝0.31×2kg·m/s＝0.620kg·m/s碰撞前滑块2的速度v2＝0.碰撞后两滑块具有相同的速度v＝0.1680.14m/s＝1.2m/sm1v1′＋m2v2′＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)×1.2kg·m/s＝0.618kg·m/s.m1v21＋m2v22＝1.24kg·m2/s2.m1v′21＋m2v′22≈0.742kg·m2/s2.v1m1＋v2m2≈6.45m/(s·kg)．v1′m1＋v2′m2≈9.72m/(s·kg)．(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和．(4)计算结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦．答案：(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.6181.240.7426.459.72(3)滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和(4)纸带与打点计时器限位孔有摩擦12．(14分)如图所示，一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己刚好能回到高处A.求男演员落地点C与O点的水平距离x.已知男演员质量m1和女演员质量m2之比m1m2＝2，秋千的质量不计，秋千的摆长为R，C点比O点低5R.解析：设分离前男女演员在秋千最低点B的速度为v0，由机械能守恒定律有(m1＋m2)gR＝12(m1＋m2)v20设刚分离时男演员速度的大小为v1，方向与v0相同；女演员速度的大小为v2,方向与v0相反，由动量守恒定律有(m1＋m2)v0＝m1v1－m2v2分离后，男演员做平抛运动，设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t，根据题给条件，由运动学规律4R＝12gt2，x＝v1t.根据题给条件，女演员刚好回到A点，由机械能守恒定律得m2gR＝12m2v22，已知m1＝2m2，由以上各式可得x＝8R.答案：8R13．(14分)如图所示，质量为m＝1.0kg的物块A以v0＝4.0m/s速度沿粗糙水平面滑向静止在水平面上质量为M＝2.0kg的物块B，物块A和物块B碰撞时间极短，碰后两物块粘在一起．已知物块A和物块B均可视为质点，两物块间的距离为L＝1.75m，两物块与水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.20，重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物块A和物块B碰撞前的瞬间，物块A的速度v的大小；(2)物块A