新教材2023-2024学年高中物理第1章动量与动量守恒定律测评卷教科版选择性

第一章测评卷一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.炎热的夏季,水上娱乐项目“水上飞人”十分火爆,其原理是借助脚下的喷水装置产生向上的反作用力,让人腾空而起或平衡或变速运动。下列说法正确的是()A.水对装置向上的反作用力大于装置对水向下的压力B.人悬空静止一段时间,水的反作用力对装置做功为零,冲量也为零C.人悬空静止时,人的机械能可能为零D.整体向上减速运动时,水的反作用力对装置做负功2.蹦极运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动,从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中,下列说法错误的是()A.绳对人的冲量始终向上,人的动量先增大后减小B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能先增大后减小C.人先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动D.人在最低点时,绳对人的拉力等于人所受的重力3.弹力在日常生活和工农业生产中有着广泛的应用,如生活中的缓冲装置就是利用弹簧的弹力作用来实现的。某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型,图中1、2为原长相等、劲度系数分别为k1、k2不同的轻质弹簧,经测试k1<k2,下列说法正确的是()A.弹簧2缓冲效果更好B.垫片向右移动时,弹簧2产生的弹力更大C.垫片向右移动时,垫片和弹簧组成的系统动量守恒D.垫片向右移动时,弹簧1的长度变化更大4.(2023湖北孝感高二期中)严冬树叶结有冰块,人在树下经常出现冰块砸到头部的情况。若冰块质量为150g,从离人头部约45cm的高度无初速度掉落,砸到头部后冰块未反弹,头部受到冰块的冲击时间约为0.2s,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.冰块接触头部瞬间的速度大小约为2m/sB.冰块对头部的冲量大小约为0.75N·sC.冰块对头部的平均作用力大小约为2.25ND.冰块与头部作用过程中冰块的动量变化量大小约为0.3kg·m/s5.光滑绝缘的水平面上,有两个带同种电荷的小球A、B。t=0时,小球A静止,小球B以一定的初速度向小球A运动。两小球的vt图像如图所示,且小球A、B未接触,则()A.小球A的质量大于小球B的质量B.两小球在t1时刻的电势能最小C.小球A在t2时刻的加速度最大D.小球B在0~t3时间内动能一直减小6.光滑水平面上停有一质量为m0的平板小车,小车上站有质量均为m的两个人,由于两人朝同一水平方向跳离小车,从而使小车获得一定的速度。下列说法正确的是()A.两人同时以2m/s的速度(相对地面)跳离小车比先后以2m/s的速度(相对地面)跳离小车使小车获得的速度要大些B.上述A项中,应该是两人一先一后跳离小车时,小车获得的速度大C.上述A项中的结论应该是两种跳离小车的方式使小车获得的速度一样大D.两种跳离小车的方式使小车获得的速度不相等,但无法比较哪种跳离小车的方式使小车获得的速度大7.如图所示,小车静止在光滑水平面上,AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道,BC段是长为L的水平粗糙轨道,两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块(可视为质点)从小车上A点由静止开始沿轨道滑下,然后滑入BC轨道,最后恰好停在C点。已知小车的质量为2m,重力加速度大小为g。下列说法正确的是()A.滑块运动过程中的最大速度为2B.整个运动过程中,小车和滑块组成的系统动量守恒C.整个运动过程中,小车的位移大小为RD.滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ>R二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.如图所示,载有物资的总质量为M的热气球静止于距水平地面H的高处。现将质量为m的物资以相对地面竖直向下的速度v0投出,物资落地时与热气球的距离为d。热气球所受浮力不变,重力加速度为g,不计阻力。下列说法正确的是()A.物资落地前,热气球与物资组成的系统动量守恒B.投出物资后热气球匀速上升C.d=MHD.d=H+mM9.如图所示,用两根长度都等于L的细绳分别把质量相等、大小相同的A、B两球悬于同一高度,静止时两球恰好相接触。现把A球拉到细绳处于水平位置,然后由静止释放,当A球摆动到最低位置与B球相碰后,B球可能升高的高度为()A.L B.4LC.L4 D.10.如图所示,一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中,A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起。则从子弹打到木块A至弹簧第一次被压缩到最短的过程中,对子弹、两木块和弹簧组成的系统,下列说法正确的是()A.系统动量不守恒,机械能守恒B.系统动量守恒,机械能不守恒C.当弹簧被压缩到最短时,系统具有共同的速度D.当弹簧被压缩到最短时,系统减少的动能全部转化为弹簧的弹性势能三、非选择题:本题共5个小题,共54分。11.(6分)某实验小组设计了如图甲所示的实验装置验证碰撞中的动量守恒定律。甲(1)图甲中1、2是两个质量相等的小车。实验前,先平衡摩擦力,只将小车1放在长木板上,并与纸带相连,将长木板装有打点计时器的一端适当垫高,将打点计时器接通电源,给小车1一个向左的初速度,如果纸带上打出的点,则表明摩擦力已平衡;

(2)除了图甲所示装置中的实验仪器和刻度尺外,下列仪器中还需要的是;(填选项前的编号)

A.秒表 B.天平C.直流电源 D.交流电源(3)若实验中得到一条纸带如图乙所示,测得小车1(包括橡皮泥)的质量为m1,小车2和车中砝码的总质量为m2,若表达式成立,则1、2两车碰撞过程动量守恒。(用图中物理量和测得量表示)

乙12.(10分)某同学用如图所示的实验装置验证碰撞过程中动量守恒,图中1、2是两个半径相等的小球。实验步骤如下:①在木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于紧靠斜槽轨道水平段槽口处,将小球1从斜槽轨道上某固定点由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;②将木板向右平移一定距离并固定,再将小球1从固定点由静止释放,撞在木板上并在白纸上留下痕迹B;③把小球2静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球1仍从原固定点由静止释放,与小球2相碰,两小球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C。回答下列问题:(1)若碰撞过程中没有机械能损失,为了保证碰撞后小球1向右运动,小球1、2的质量m1与m2的大小关系是m1(选填“>”“=”或“<”)m2。

(2)痕迹A是小球(选填“1”或“2”)在白纸上留下的。

(3)必须测量的物理量有。(填选项前的编号)

A.小球1开始释放时离斜槽轨道水平面的高度hB.木板水平向右移动的距离LC.小球1和小球2的质量m1、m2D.O点到A、B、C三点的竖直距离y1、y2、y3(4)在实验误差允许范围内,若关系式成立,则动量守恒。(用题中所测物理量表示)

(5)若碰撞过程中有机械能损失,(4)中的关系式成立,(选填“能”或“不能”)验证碰撞过程中动量守恒。

13.(10分)探月工程“嫦娥五号”的着陆器和上升器组合体完成了月壤自动采样及封装。封装结束后上升器的总质量为m,它将从着陆器上发射并离开月球表面。已知月球表面没有大气层,上升器从着陆器上发射时,通过推进剂燃烧产生高温高压气体,从尾部向下喷出气体而获得动力。已知月球表面重力加速度为g,上升器尾部喷口横截面积为S,喷出气体的密度为ρ,设发射之初上升器以恒定的加速度a竖直向上运动,不考虑上升器由于喷气带来的质量变化,忽略月球的自转以及高度的变化对重力加速度的影响。求:(1)发射之初,上升器上升到离月球表面h高度的过程中,喷出气体对上升器的冲量大小;(2)喷出气体的速度大小。14.(12分)如图所示,质量为4m的木板静止在光滑的水平面上,一个质量为2m的物块(可视为质点)静止在木板上的A端,物块与木板间的动摩擦因数为μ。现有一质量为m的子弹(可视为质点)以初速度v0水平向右射入物块并穿出,已知子弹穿出物块时的速度为v03,子弹穿过物块的时间极短,不计空气阻力,重力加速度为(1)求子弹刚穿出物块时物块的速度大小。(2)子弹穿出物块后,为了保证物块不从木板的B端滑出,木板的长度L至少多大?15.(16分)如图所示,将质量为0.4kg的长木板静止放置在光滑的水平面上,在其左侧竖直面内固定一个半径为r=1.8m的四分之一光滑圆弧轨道,轨道的最低点切线水平且与长木板等高,让质量为0.2kg的木块从轨道的最高点由静止开始下滑,最终木块刚好不离开长木板。已知木块与长木板之间的滑动摩擦力大小为f=0.8N,重力加速度g取10m/s2,求:(1)长木板的长度;(2)木块在长木板上的滑行时间;(3)木块从静止开始下落到稳定运行,合力对其冲量的大小。答案：1.C解析水对装置向上的反作用力与装置对水向下的压力是一对相互作用力,大小相等,故A错误;人悬空静止一段时间,装置的位移为零,所以水的反作用力对装置做功为零,而反作用力的作用时间不为零,所以冲量不为零,故B错误;人悬空静止时,动能为零,而重力势能与所取零势能面有关,可能为零,所以人的机械能可能为零,故C正确;整体向上减速运动时,水的反作用力与速度方向相同,所以对装置做正功,故D错误。2.D解析从绳恰好伸直到人第一次下降至最低点的过程中,人先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,C正确;绳对人的拉力向上,则拉力的冲量向上,拉力对人做负功,因加速度等于零时,速度最大,故人的动量和动能都是先增大后减小,A、B正确;在最低点时人具有向上的加速度,绳对人的拉力大于人所受的重力,D错误。本题选择错误的,故选D。3.D解析劲度系数越小的弹簧在相同的力作用下形变量越大,缓冲效果越好,即弹簧1缓冲效果更好,选项A错误;垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力相等,根据胡克定律F=kx,因k1<k2,则弹簧1的长度变化更大,选项B错误,D正确;垫片向右移动时,垫片和弹簧组成的系统受到竖直墙壁的弹力作用,合外力不为零,则动量不守恒,选项C错误。4.B解析冰块接触头部之前,做自由落体运动,由公式v2=2gh,代入数据解得v=3m/s,故A错误;冰块撞击头部过程,由动量定理得Img·t=mv,代入数据解得I=0.75N·s,故B正确;由冲量定义I=F·t,代入数据解得F=3.75N,故C错误;冰块与头部作用过程中冰块的动量变化量大小约为Δp=mv=0.15×3kg·m/s=0.45kg·m/s,故D错误。5.A解析由图像可知小球B先做减速运动,小球A做加速运动,两小球带同种电荷,两小球组成的系统动量守恒,从开始运动到两小球距离再次恢复到原来值时,小球B的速度为负值,由动量守恒定律和能量守恒定律有mBv0=mAvA+mBvB,12mBv02=12mAvA2+12mBvB2,解得vB=mB-mAmB+6.C解析由于小车和两人所组成的系统动量守恒,两人无论是同时跳离小车或是不同时跳离小车,跳离后两人都有相同的动量,所以无论两个人如何跳离小车,小车最后的动量都一样,所以两种跳离小车的方式使小车获得的速度相同,故选C。7.C解析当滑块到达B点时速度最大,小车和滑块组成的系统水平方向动量守恒,由动量守恒定律有0=mv12mv2,由机械能守恒定律有mgR=12mv12+12×2mv22,解得v1=233gR,A错误;滑块由A运动到B过程中,系统所受外力的合力不为0,则小车和滑块组成的系统动量不守恒,B错误;水平方向由动量守恒的位移表达式有0=mx12mx2,又x1+x2=R+L,解得8.AC解析物资抛出之前,物资和气球所受合外力为零,物资抛出后,气球和物资所受合外力不变,则系统所受合外力仍为零,则物资落地前,热气球与投出的物资组成的系统动量守恒,选项A正确;投出物资后热气球所受合外力向上,则向上做匀加速直线运动,选项B错误;设物资落地时,热气球上升的高度为h,则对物资和气球组成的系统,由动量守恒定律有(Mm)ht=mHt,解得h=mHM-9.ABC解析若A、B两球发生弹性碰撞,可知B球上摆的高度可达L;若A、B两球发生完全非弹性碰撞(即碰后两球速度相同),根据动量守恒定律和动能定理得mv=2mv',12mv'2=mgh',解得h'=L4,考虑到完全非弹性碰撞中动能的损失最多,则B球上摆的高度范围为L4≤h10.BC解析子弹、两木块和弹簧组成的系统所受外力的矢量和为零,所以系统动量守恒,由于子弹穿入木块过程中要克服摩擦力做功,有一部分机械能转化为内能,所以系统机械能不守恒,A错误,B正确;当弹簧被压缩到最短时,系统具有相同的速度,C正确;由能量守恒定律可知,当弹簧被压缩到最短时,系统减少的动能一部分转化为内能,一部分转化为弹性势能,D错误。11.答案(1)间距相等(2)BD(3)m1xBC=(m1+m2)xDE解析(1)当小车1沿长木板能够做匀速直线运动时,说明摩擦力已平衡,此时纸带上打出的点间距相等。(2)打点计时器本身就具有计时属性,不需要秒表测量时间,故A不需要;实验中需要测量两小车的质量,故B需要;打点计时器需要交流电源供电,故C不需要,D需要。故选B、D。(3)设碰撞前小车1的速度大小为v1,碰撞后小车1、2整体的速度大小为v2,根据动量守恒定律有m1v1=(m1+m2)v2,可知碰撞后小车1、2整体的速度小于碰撞前小车1的速度,则由图乙可知,BC段点迹对应碰撞前小车1的匀速直线运动,DE段点迹对应碰撞后小车1、2整体的匀速直线运动,又因为两段点迹对应时间相同,所以最终用于验证1、2两车碰撞过程动量守恒的表达式为m1xBC=(m1+m2)xDE。12.答案(1)>(2)2(3)CD(4)m1y解析(1)在两小球碰撞过程中据动量守恒定律可得m1v0=m1v1+m2v2,碰撞前后系统动能不变,故有12m1v02=12m1v12+12m2v22(2)小球平抛运动的时间t=2hg,则初速度为v=xt=xg2h(3)据动量守恒定律可得m1v0=m1v1+m2v2,代入初速度与平抛下落高度的关系可得m1y2=m1y3+m2y1,由上述表达式可知,需测量的物理量有小球1、2的质量m1、m2和O点到A、(4)在实验误差允许范围内,若关系式m1(5)由实验原理可知,若碰撞过程中有机械能损失,不影响碰撞过程动量守恒的验证,故(4)中的关系式成立,能验证碰撞过程中动量守恒。13.答案(1)m2ah+解析(1)由题知发射之初上升器以