高中物理 第十六章动量守恒定律章末质量评估 新人教版选修3-5

1、第十六章动量守恒定律 (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1在不计空气阻力作用的条件下，下列说法中不正确的是()A自由下落的小球在空中运动的任意一段时间内，其增加的动能一定等于其减少的重力势能B做平抛运动的小球在空中运动的任意相同的时间内，其速度的变化量一定相同C做匀速圆周运动的小球在任意一段时间内其合外力做的功一定为零，合外力的冲量也一定为零D单摆在一个周期内，合外力对摆球做的功一定为零，合外力的冲量也一定为零解析：不计空气阻力，自由下落的小球，其所受合外力为重力，则小球在运动的过程中机械能守恒，其增

2、加的动能一定等于其减小的重力势能，故A正确；做平抛运动的小球所受合外力为重力，加速度的大小与方向都不变，所以小球在空中运动的任意相同的时间内，其速度的变化量一定相同，故B正确；做匀速圆周运动的小球，其所受合外力的方向一定指向圆心，小球在任意一段时间内其合外力做的功一定为零，但由于速度的方向不断变化，所以速度的变化量不一定等于0，合外力的冲量也不一定为零，故C错误；经过一个周期，单摆的小球又回到初位置，所有的物理量都与开始时相等，所以单摆在一个周期内，合外力对摆球做的功一定为零，合外力的冲量也一定为零，故D正确答案：C2小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，

3、分别为S1、S2、S3、S4，要使小车向前运动，可采用的方法是()A打开阀门S1B打开阀门S2C打开阀门S3 D打开阀门S4答案：B3如图所示，一光滑地面上有一质量为m的足够长的木板ab，一质量为m的人站在木板的a端，关于人由静止开始运动到木板的b端(M、N表示地面上原a、b对应的点)，下列图示正确的是()ABCD解析：根据动量守恒定律，木板与人组成的系统动量守恒，对于题中的“人板模型”，设各自对地的位移为xm、xm，且有mxmmxm，xmxmL板长，以M点为参考点，人向右运动，木板向左运动，易得D是正确的答案：D4两辆汽车的质量分别为m1和m2，已知m1m2，沿水平方向同方向行驶且具有相等的

4、动能，则此时两辆汽车动量p1和p2的大小关系是()Ap1等于p2 Bp1小于p2Cp1大于p2 D无法比较解析：由Ekmv2得p，因为m1m2，Ek1Ek2，所以p1p2，选C.答案：C5.如图所示，在光滑水平地面上放着两个物体，其间用一根不能伸长的细绳相连，开始时绳松弛、B静止，A具有4 kgm/s的动量(令向右为正)在绳拉紧(可能拉断)的过程中，A、B动量的变化可能为()ApA4 kgm/s，pB4 kgm/sBpA2 kgm/s，pB2 kgm/sCpA2 kgm/s，pB2 kgm/sDpApB2 kgm/s解析：它们的总动量为pmAvA4 kgm/s，而绳子的拉力为内力，总动量守恒A

5、的动量减小，B的动量增加，故A的动量改变应为负值，B的动量改变应为正值而绳子可能会被拉断，说明在拉断绳子前A的速度不可能为零，故只有C正确答案：C6.如图所示，物体A、B静止在光滑水平面上，且mAmB，现用大小相等的两个力F和F分别作用在A和B上，使A、B沿一条直线相向运动，然后又先后撤去这两个力，使这两个力对物体做的功相同，接着两物体碰撞并合为一体后，它们()A可能停止运动B一定向右运动C可能向左运动D仍运动，但运动方向不能确定解析：由动能定理可知：两个力对物体做的功相同，则合为一体前两物体动能相同，由物体动量和动能的关系p知，pApB，选碰前A的方向为正方向，则B的动量为负值，由动量守恒定

6、律：pApB(mAmB)v，v必为正，故碰后速度v的方向一定与pA相同，向右答案：B71966年，在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验实验时，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行的火箭组m2(后者的发动机已熄火)接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速推进器的平均推力F895 N，推进器开动时间t7 s测出飞船和火箭组的速度变化v0.91 m/s.已知双子星号飞船的质量m13 400 kg.由以上实验数据，可测出火箭组的质量m2为()A3 400 kg B3 485 kgC6 265 kg D6 885 kg解析：根据动量定理，得Ft(m1m2)v，代入数据得m2

7、的大小为3 485 kg，B选项正确答案：B8质量m100 kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲40 kg、m乙60 kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3 m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为 ()A0.6 m/s，向左 B3 m/s，向左C0.6 m/s，向右 D3 m/s，向右解析：甲、乙和船组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，开始时总动量为零，根据动量守恒定律有：0m甲v甲m乙v乙mv，解得：v，代入数据解得v0.6 m/s，负号说明小船的速度方向向左，故选项A正确答案：A9如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水

8、平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中()A动量守恒、机械能守恒B动量不守恒、机械能不守恒C动量守恒、机械能不守恒D动量不守恒、机械能守恒解析：若以子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短时，弹簧固定端墙壁对弹簧有外力作用，因此动量不守恒而在子弹射入木块时，存在剧烈摩擦作用，有一部分能量将转化为内能，机械能也不守恒实际上，在子弹射入木块这一瞬间过程，取子弹与木块为系统则可认为动量守恒(此瞬间弹簧尚未形变)子弹射入木块后木块压缩弹簧过程中，机械能

9、守恒，但动量不守恒物理规律总是在一定条件得出的，因此在分析问题时，不但要弄清取谁作研究对象，还要弄清过程的阶段的选取，判断各阶段满足物理规律的条件故B正确答案：B10.如图所示，位于光滑水平桌面上的滑块P和Q都可视为质点，质量相等Q与轻质弹簧相连设Q静止，P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞在整个碰撞过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于()AP的初动能 BP的初动能的CP的初动能的 DP的初动能的解析：两者速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大设P的初速度为v，两者质量为m，弹簧最短时两者的共同速度为v，弹簧具有的最大弹性势能为Ep.根据动量守恒，有mv2mv，根据能量守恒有mv22mv2Ep，以

10、上两式联立求解得Epmv2.可见弹簧具有的最大弹性势能等于滑块P原来动能的一半，B正确答案：B二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11质量为m的物体以速度v0从地面竖直上抛(不计空气阻力)到落回地面，在此过程中()A上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为mv0，但方向相反B整个过程中重力的冲量为2mv0C整个过程中重力的冲量为0D上升过程冲量大小为mv0，方向向下解析：物体上升、下降动量变化量相同，大小均为mv0，都向下A错、B对，C错、D对答案：BD12如图所示，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的

11、物体A相连，A放在光滑水平面上，有一质量与A相同的物体B，从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下，与A相碰后一起将弹簧压缩，弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升下列说法正确的是()A弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghB弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为CB能达到的最大高度为DB能达到的最大高度为解析：根据机械能守恒定律可得B刚到达水平地面的速度v0，根据动量守恒定律可得A与B碰撞后的速度为v，所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为Epm2mv2mgh，即B正确；当弹簧再次恢复原长时，A与B将分开，B以v的速度沿斜面上滑，根据机械能守恒定律可得mghmv2，B能达到的最大高度为，即D正确

12、答案：BD13在光滑的水平面上，动能为E0、动量大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后小钢球1的运动方向相反，将碰撞后小钢球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1，小钢球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2，则必有()AE1E0 Bp1p0CE2E0 Dp2p0解析：设碰撞前球1的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有：p0p1p2，可得到碰撞后球2的动量p2p0p1.由于碰撞前球2静止，所以碰撞后球2一定沿正方向运动，所以p2p0，选项D错误由于碰撞后系统的机械能总量不可能大于碰撞前系统机械能总量，即E0E1E2故有E0E1和E0E2，选项A正确，选项C错误由动能和动量的关系E

13、k，结合选项A的结果，可判断选项B正确答案：AB14.如图所示，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()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LD乙车移动的距离为L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；Mx甲(Mm)x乙，x甲x乙L，解得C、D正确答案：ACD三、非选择题(本题共5小题，共54分把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答解答时应写出必要的文字说明、方程

14、式和重要的演算步骤，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)15(8分)某同学用图甲所示装置结合频闪照片来探究碰撞中的不变量经过多次实验，该同学猜想碰撞前后物体的质量和速度的乘积之和是不变的图甲图乙图丙步骤1：用天平测出A、B两个小球的质量mA和mB，并且保证mAmB；步骤2：安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；步骤3：先不在斜槽的末端放小球B，让小球A从斜槽上某位置P由静止开始释放，小球离开斜槽后，用频闪照相记录下小球A两个时刻的位置(如图乙所示)；步骤4：将小球B放在斜槽的末端，让小球A从位置P处由静止开始释放，使它们碰撞，用频闪照相记录下两个小球

15、在两个时刻的位置(如图丙所示)；步骤5：直接测量需要的物理量，根据测量得到的数据，验证自己的猜想请回答：(1)在步骤5中，该同学需要在照片中直接测量的物理量有_；(选填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”)(2)用实验中测量的物理量来表示该同学的猜想结果：_.解析：频闪照相相邻曝光时间相等，测出x0、xA、xB，就可以知道它们碰撞前后水平方向的速度该同学的猜想可表示为，化简得mAx0mAxAmBxB.答案：(1)x0、xA、xB(2)mAx0mAxAmBxB16.(10分)在光滑的水平面上，质量m11 kg的物体与另一质量为m2的物体相碰，碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所示求：(1)

16、碰撞前m1的速度v1和m2的速度v2；(2)另一物体的质量m2.解析：(1)由s t图象可知，碰前：m1的速度v1 m/s4 m/s，m2处于静止状态；速度v20.(2)由s t图象可知，碰后两物体有共同速度，即发生完全非弹性碰撞碰后的共同速度v m/s1 m/s，又根据动量守恒定律，有m1v1(m1m2)v，故另一物体的质量m2m13m13 kg.答案：(1)4 m/s0(2)3 kg17.(12分)如图所示，在光滑的水平面上静止着一个质量为4m的木板B, B的左端静止着一个质量为2m的物块A，已知A、B之间的动摩擦因数为，现有质量为m的小球以水平速度v0飞来，与A物块碰撞后立即以大小为的速

17、率弹回，在整个过程中物块A始终未滑离木板B，且物块A可视为质点求：(1)相对B静止后的速度；(2)木板B至少多长？解析：(1)设小球m与物块A碰撞后A的速度为v1，以v0的方向为正方向，由动量守恒定律，得mv02mv1；设物块A与木块B共同的速度v2，由动量守恒定律，得2mv1(2m4m)v2，联立两式，解得：v1，v2.(2)设A在B上滑过的距离为L，由能的转化和守恒定律，得2mgL2mv(2m4m)v，解得 L.答案：(1)(2)18(12分)如图所示，水平固定一个光滑长杆，有一个质量为m小滑块A套在细杆上可自由滑动在水平杆上竖直固定一个挡板P，小滑块靠在挡板的右侧处于静止状态，在小滑块的

18、下端用长为L的细线悬挂一个质量为2m的小球B，将小球拉至左端水平位置使细线处于自然长度，由静止释放，已知重力加速度为g.求：(1)小球运动过程中，相对最低点所能上升的最大高度；(2)小滑块运动过程中，所能获得的最大速度解析：(1)小球第一次摆到最低点过程中，由机械能守恒，得2mgL(2m)v2，解得v；小球与小滑块达到共速时，小球上升到最大高度，设此高度为h，系统动量守恒和机械能守恒，得2mv(2mm)v共，(2m)v2(3m)v2mgh，联立解得hL.(2)小球摆回最低点时，小滑块获得最大速度，设此时小球速度为v1，滑块的速度为v2，由系统动量守恒及机械能守恒，得2mv2mv1mv2，(2m)v2(2m)vmv，解得v2.答案：(1)L(2)19.(12分)两质量均为2m的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上