2024-2025学年高中物理学业质量标准检测16含解析新人教版选修3-5

PAGE10-第十六章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2024·河北省唐山市高三上学期期末)1998年6月18日，清华高校对富康轿车胜利地进行了中国轿车史上的第一次碰撞平安性试验，成为“中华第一撞”，从今，我国汽车整体平安性碰撞试验起先与国际接轨，在碰撞过程中，关于平安气囊的爱护作用相识正确的是(C)A．平安气囊的作用减小了驾驶员的动量变更B．平安气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量C．平安气囊主要是减小了驾驶员的动量变更率D．平安气囊延长了撞击力的作用时间，从而使得动量变更更大解析：在碰撞过程中，人的动量的变更量是肯定的，而用平安气囊后增加了作用的时间，依据动量定理Ft＝ΔP可知，可以减小驾驶员受到的冲击力，即是减小了驾驶员的动量变更率，故选C。2．(2024·吉林省试验中学高二下学期期中)如图所示，小车AB放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，AB总质量为M，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，起先时AB和C都静止，当突然烧断细绳时，C被释放，C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽视一切摩擦，以下说法正确的是(D)A．弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动B．C与B碰前，C与AB的速率之比为mMC．C与油泥粘在一起后，AB接着向右运动D．C与油泥粘在一起后，AB马上停止运动解析：小车、物块和弹簧组成的系统动量守恒，起先总动量为零，当弹簧伸长的过程中，C向右运动，则小车向左运动，故A错误；规定向右为正方向，在C与B碰前，依据动量守恒得mvc－Mv＝0，计算得出vcv＝Mm，故B错；因为小车、物块和弹簧组成的系统动量守恒，起先总动量为零，当C与泥粘在一起时，总动量仍旧为零，则小车停止运动，故C错，D对。3．(2024·黑龙江试验中学高三下学期月考)某物体的v－t图像如图所示，下列说法正确的是(C)A．0～t1和t2～t3，合外力做功和冲量都相同B．t1～t2和t3～t4，合外力做功和冲量都相同C．0～t2和t2～t4，合外力做功和冲量都相同D．0～t1和t3～t4，合外力做功和冲量都相同解析：0～t1内动能的变更量为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，动量变更量为mv0；t2～t3内动能变更量为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，动量变更量为－mv0，依据动能定理可知这两段时间内合外力做功相等；而依据动量定理得知：合外力的冲量不同，故A错误；t1～t2内动能变更量为0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，动量变更量为0－mv0＝－mv0，t3～t4内动能变更量为0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，动量变更量为0－(－mv0)＝mv0。则知动能变更量相同，而动量变更量不同，所以合外力做功相等，合外力的冲量不同，故B错误；0～t2和t2～t4内动能变更量为0，动量变更量为0，依据两个定理得知合外力的功和冲量都相同，故C正确；由上分析得知：0～t1和t3～t4内动能变更量不同，动量变更量相同，故D错误。4．如图所示，质量为m的人立于平板车上，人与车的总质量为M，人与车以速度v1在光滑水平面上向东运动。当此人相对于车以速度v2竖直跳起时，车的速度变为(D)A．eq\f(Mv1－Mv2,M－m)向东 B．eq\f(Mv1,M－m)向东C．eq\f(Mv1＋Mv2,M－m)向东 D．v1向东解析：人和车这个系统，在水平方向上合外力等于零，系统在水平方向上动量守恒。设车的速度v1的方向为正方向，选地面为参考系，初态车和人的总动量为Mv1，末态车的动量为(M－m)v1′(因为人在水平方向上没有受到冲量，其水平动量保持不变)，人在水平方向上对地的动量仍为mv1，则有Mv1＝(M－m)v1′＋mv1(M－m)v1＝(M－m)v1′所以v1′＝v1，D正确。5．(2024·河南省洛阳市高二下学期期中)高速水流切割是一种高科技工艺加工技术，为完成飞机制造中的高难度加工特制了一台高速水流切割机器人，该机器人的喷嘴横截面积为10－7m2，喷嘴射出的水流速度为103m/s，水的密度为1×103kg/m3，设水流射到工件上后速度马上变为零。则该高速水流在工件上产生的压力大小为(B)A．1000N B．100NC．10N D．1N解析：单位时间内喷到工件上的水的体积为：V＝Svt故质量为：m＝ρV＝ρSvt设水的初速度方向为正方向，则由动量定理可得：Ft＝0－mv解得：F＝－eq\f(mv,t)＝－ρSv2＝－100N工件受到的冲击压力为100N，方向沿水流的方向，故选B。6．(2024·北京市西城区一模)随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来变更自己的速度。该过程可简化为探测器从行星运动的反方向或同方向接近行星，因相互作用变更速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度大小为u，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种状况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2。探测器和行星虽然没有发生干脆的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生弹性碰撞的规律作类比。那么下列推断中正确的是(A)A．v1>v0 B．v1＝v0C．v2>v0 D．v2＝v0解析：题图甲中，探测器类似于与行星对面正碰，设探测器的质量为m，行星的质量为M，碰后行星的速度大小为u1，以向右为正方向依据动量守恒定律有mv0－Mu＝－(mv1＋Mu1)由能量守恒定律可得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mu2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mueq\o\al(2,1)联立可得v1＝eq\f(M－m,M＋m)v0＋eq\f(2M,M＋m)u由于M≫m，则v1＝v0＋2u>v0，故A正确，B错误；题图乙中，类似于探测器追上行星与之正碰，设碰后行星的速度大小为u2，以向右为正方向依据动量守恒定律有－mv0－Mu＝mv2－Mu2由能量守恒定律可得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mu2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)Mueq\o\al(2,2)联立可得v2＝eq\f(M－m,M＋m)v0－eq\f(2M,M＋m)u由于M≫m，则v2＝v0－2u<v0，故C错误，D错误。7．(2024·湖北省黄冈市高三上学期期末)在2024年6月的全球航天探究大会上，我国公布了“可重复运用运载火箭”的概念方案。方案之一为“着陆伞方案”：当火箭和有效载荷分别后，火箭变轨进入返回地球大气层的返回轨道，并加速下落至低空轨道，然后采纳着陆伞减速，接近地面时打开气囊，让火箭平安着陆。对该方案设计的物理过程，下列说法正确的是(BC)A．火箭和有效载荷分别过程中该系统的总机械能守恒B．从返回轨道下落至低空轨道，火箭的重力加速度增大C．从返回轨道至低空轨道，火箭处于失重状态D．打开气囊是为了减小地面对火箭的冲量解析：火箭和有效载荷分别过程中运用了引爆装置，该系统的总机械能不守恒，故A错误；从返回轨道下落至低空轨道，由Geq\f(Mm,r2)＝mg得g＝Geq\f(M,r2)，火箭的重力加速度增大，故B正确；火箭变轨进入返回地球大气层的返回轨道，并加速下落至低空轨道，火箭处于失重状态，故C正确；由动量定理可知，打开气囊可以减小受到地面的冲击力，而不是减小地面对火箭的冲量，故D错误。8．如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，下列说法正确的是(AD)A．木块的最终速度为eq\f(m,M＋m)v0B．由于车表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒C．车表面越粗糙，木块削减的动量越多D．小车获得的冲量与车表面的粗糙程度无关解析：以小车和木块组成的系统为探讨对象所受合外力为零，因此系统动量守恒，由于摩擦力的作用，m速度减小，M速度增大，最终m、M以共同速度运动。有mv0＝(m＋M)v′，解得v′＝eq\f(m,M＋m)v0。故A正确，B错误；木块削减的动量mv－mv′与车面粗糙程度无关。故C错误；小车M获得冲量等于mv′，与车面粗糙程度无关，故D正确。9．(2024·福建省厦门外国语学校高二下学期期中)如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上。现使B瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变更的规律如图乙所示，从图像信息可得(BD)A．在t1、t3时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都处于伸长状态B．从t3到t4时刻弹簧由压缩状态复原到原长C．两物体的质量之比为m1m2＝12D．在t2时刻A与B的动能之比为Ek1Ek2＝81解析：交点表示速度相同，由A的速度图像知t1时刻正在加速，说明弹簧被拉伸，t3时刻正在减速，说明弹簧被压缩，故选项A错误；t3时刻A正在减速，说明弹簧被压缩，t4时刻A的加速度为零，说明弹簧处于原长，故选项B正确；对0到t1过程运用动量守恒定律得3m2＝(m1＋m2)×1，故m1m2＝21，故选项C错误；由动能eq\f(mv2,2)结合t2时刻各自速度知动能之比为81，故选项D正确。10．在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M＝0.6kg，m＝0.2kg的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有Ep＝10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连)，原来处于静止状态。现突然释放弹簧，球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R＝0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示。g取10m/s2。则下列说法正确的是(AD)A．球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·sB．M离开轻弹簧时获得的速度为9m/sC．若半圆轨道半径可调，则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小D．弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为1.8N·s解析：释放弹簧过程中，由动量守恒定律得Mv1＝mv2，由机械能守恒定律得Ep＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得v1＝3m/s，v2＝9m/s，故B错误；对m，由A运动到B的过程由机械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,2)＋mg×2R，得v2′＝8m/s由A运动到B的过程由动量定理得I合＝mv2′－(－mv2)＝3.4N·s，故A正确；球m从B点飞出后，由平抛运动可知：水平方向x＝v2′t，竖直方向2R＝eq\f(1,2)gt2解得x＝eq\r(25.6R)，故C错误；弹簧弹开过程，弹力对m的冲量I＝mv2＝1.8N·s，故D正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案干脆填在横线上)11．(2024·浙江省宁波市效实中学高二下学期检测)某小组在做“探究碰撞中的不变量”试验时，采纳了如图1所示的试验装置，小车甲、乙的碰撞端分别装上撞针与橡皮泥。现进行以下操作：把打点计时器固定在光滑水平轨道左侧将纸带一端穿过打点计时器，另一端连在小车甲的后面；打开打点计时器，轻推一下小车甲，使其获得肯定速度后与静止的小车乙碰撞粘连成一体；关闭打点计时器，取下纸带，进行相关探究。在某次试验中得到的纸带部分如图2所示(图中的直尺为毫米刻度尺)。(1)请推断小车甲是与图示纸带的__右端__(“左端”或“右端”)相连接？并说明理由。(2)若测量出小车甲的质量为524.4g，小车乙的质量为510.0g，则在这次碰撞中小车甲对小车乙的冲量为__0.10_kg·m/s__(保留两位有效数字)。解析：(1)甲与乙碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，由于纸带右侧速度大，为碰前速度，所以小车甲是与图示纸带的右侧相连。(2)碰后共同速度：v2＝eq\f(19.75－15.75,10×0.02)×10－2m/s＝0.200m/s碰后乙的动量：p乙＝m乙v2＝0.5100×0.200kg·m/s＝0.102kg·m/s≈0.10kg·m/s由动量定理可得小车甲对小车乙的冲量：I＝p乙－0＝p乙＝0.10kg·m/s。12．(8分)(2024·山东省泰安市高三上学期期末)如图，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即探讨两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)试验中，干脆测定小球碰撞前后的速度是不简单的，但是可以通过仅测量__C__(填选项前的序号)，间接地解决这个问题A．小球起先释放的高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的水平位移(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，试验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后，把被碰小球m2静止于轨道水平部分的末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、ON。(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为__m1×OP＝m1×OM＋m2×ON__(用(2)中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞。那么还应满意的表达式为__m1×OP2＝m1×OM2＋m2×ON2__(用(2)中测量的量表示)。解析：(1)在该试验中，通过落地高度不变状况下水平射程来体现速度，故选C。(3)若两球相碰前后的动量守恒，则m1v0＝m1v1＋m2v2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得：m1OP＝m1OM＋m2ON；若碰撞是弹性碰撞，满意能量守恒：eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)，代入得：m1×OP2＝m1×OM2＋m2×ON2三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(10分)(2024·新疆建设兵团二师华山中学高二下学期期中)如图所示，一只质量为5kg的保龄球，撞上一只原来静止，质量为2kg的球瓶。此后球瓶以3.0m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8m/s的速度接着向前运动，假设它们相互作用的时间为0.05s。求：(1)撞前保龄球的速度大小；(2)撞时保龄球与球瓶间的相互作用力的大小。答案：(1)3m/s(2)120N解析：(1)设撞前保龄球的速度大小为v0，规定撞前保龄球的速度为正方向由动量守恒定律有：Mv0＝Mv1＋mv2代入数据解得：v0＝3m/s(2)设撞前保龄球的速度为正方向，对球瓶，Δp＝mv2－0＝6.0kg·m/s由动量定理有：F·Δt＝Δp代入数据解得F＝120N14．(11分)(2024·天津一中高二下学期模块检测)光滑的水平面上，用轻质弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块以6m/s的共同速度向右运动，弹簧处于原长，质量为1kg的物体C静止在前方，如图所示，B与C发生弹性碰撞，求：(1)碰后物块C的速度大小；(2)在以后的运动中，弹簧的最大弹性势能为多少？答案：(1)8m/s(2)8J解析：(1)B、C碰撞瞬间，动量守恒：mBv0＝mBvB＋mCvC，发生的是弹性碰撞：eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)＋eq\f(1,2)mCveq\o\al(2,C)，联立解得：vC＝8m/s，vB＝2m/s，(2)在以后的运动中，当A、B的速度相等时，弹簧压缩最短，弹性势能最大，对A、B系统水平方向不受外力动量守恒：mAv0＋mBvB＝(mA＋mB)v′，依据机械能守恒得：eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)＋eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v′2＋Ep，联立解得：Ep＝8J。15．(12分)(2024·广东省华南师大附中高三统考)如图所示，质量为M＝3kg的小车A以v0＝4m/s的速度沿光滑水平面匀速运动，小车左端固定的支架通过不行伸长的轻绳悬挂质量为m＝1kg的小球B(可看作质点)，小球距离车面H＝0.8m。某一时刻，小车与静止在水平面上的质量为m0＝1kg的物块C发生碰撞并粘连在一起(碰撞时间可忽视)，此时轻绳突然断裂。此后，小球刚好落入小车右端固定的沙桶中(小桶的尺寸可忽视)，不计空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2。求：(1)绳未断前小球距沙桶的水平距离Δx；(2)小车的最终速度v的大小；(3)整个系统损失的机械能ΔE。答案：(1)0.4m(2)3.2m/s(3)14.4J解析：(1)A与C的碰撞动量守恒：mAv0＝(mA＋mC)v1，得：v1＝3m/s设小球下落时间为t，则：H＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝0.4sΔx＝(v0－v1)t＝0.4m(2)设系统最终速度为v2，由水平方向动量守恒：(mA＋mB)v0＝(mA＋mB＋mC)v2得：v2＝3