人教版高中物理选修35第十六章 动量守恒定律测试含答案和详细解析.docx

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人教版高中物理选修35第十六章动量守恒定律测试含答案和详细解析

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2020年秋人教版高中物理选修3-5第十六章动量守恒定律测试

本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题（共10小题,每小题4.0分,共40分）

1.质量为180kg的小船漂浮在静水中，当人从船尾走向船头时，小船也发生了移动，忽略水的阻力，以下是某同学利用有关物理知识分析人与船相互作用过程时所画出的草图如图所示，图中下面部分为人走到船头时的情景．请用有关物理知识判断下列图中所描述物理情景正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

2.如图所示为作用在某物体上的合外力随时间变化的关系，若物体开始时是静止的，则前3s内（　　）

A．物体的位移为0

B．物体的动量改变量为40kg·m/s

C．物体的动能变化量为0

D．物体的机械能改变量为0

3.如图所示，两个质量相等的小球从同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，下滑到达斜面底端的过程中（　　）

A．两物体所受重力做功相同

B．两物体所受合外力冲量相同

C．两物体到达斜面底端时时间相同

D．两物体到达斜面底端时动能不同

4.运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是（　　）

A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭

B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后喷出，气体的反作用力推动火箭

C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭

D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭

5.在光滑水平地面上有两个相同的木块A、B，质量都为m.现B静止，A向B运动，发生正碰并粘合在一起运动．两木块组成的系统损失的机械能为ΔE.则碰前A球的速度等于（　　）

A．

B．

C．2

D．2

6.运输家用电器、易碎器件等物品时，经常用泡沫塑料作填充物，这是为了在运输过程中（　　）

A．减小物品受到的冲量

B．使物体的动量减小

C．使物体的动量变化量减小

D．使物体的动量变化率减小

7.质量m＝100kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲＝40kg、m乙＝60kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3m/s的速度跃入水中，如图所示，水的阻力不计，则小船的运动速率和方向为（　　）

A．0.6m/s，向左

B．3m/s，向左

C．0.6m/s，向右

D．3m/s，向右

8.如图所示为丁俊晖正在准备击球，设丁俊晖在这一杆中，白色球（主球）和花色球碰撞前后都在同一直线上运动，碰前白色球的动量为pA＝5kg·m/s，花色球静止，白球A与花色球B发生碰撞后，花色球B的动量变为pB′＝4kg·m/s，则两球质量mA与mB间的关系可能是（　　）

A．mB＝mA

B．mB＝

mA

C．mB＝

mA

D．mB＝6mA

9.如图，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上．质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端．现有一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为Ff.经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端．以下判断正确的是（　　）

A．此时物块的动能为F（s＋l）

B．此时物块的动量为Ft

C．这一过程中，物块和小车产生的内能为Ff

D．这一过程中，物块和小车增加的机械能为F（l＋s）－Ffl

10.光子的能量为hν，动量大小为

，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只放出一个γ光子，则衰变后的原子核（　　）

A．仍然静止

B．沿着与光子运动方向相同的方向运动

C．沿着与光子运动方向相反的方向运动

D．可能向任何方向运动

二、多选题（共4小题,每小题5.0分,共20分）

11.（多选）做匀变速运动的物体，在一段运动过程中动量变化的方向与这段过程中下列哪些物理量的方向一定相同（　　）

A．位移

B．加速度

C．速度变化量

D．合力的冲量

12.（多选）两个质量不同的物体，如果它们的（　　）

A．动能相等，则质量大的动量大

B．动能相等，则动量大小也相等

C．动量大小相等，则质量大的动能小

D．动量大小相等，则动能也相等

13.（多选）若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验时，下列哪些操作是正确的（　　）

A．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量

B．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起

C．先接通打点计时器电源，再释放拖动纸带的小车

D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源

14.（多选）质量为1kg的小球以4m/s的速度与质量为2kg的静止小球正碰，关于碰后的速度v1′和v2′下面哪些是可能正确的（　　）

A．v1′＝v2′＝

m/s

B．v1′＝－1m/s，v2′＝2.5m/s

C．v1′＝1m/s，v2′＝3m/s

D．v1′＝3m/s，v2′＝0.5m/s

三、实验题（共1小题,每小题10.0分,共10分）

15.某同学用如图甲所示装置研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下，落地点为P；第二次让a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞，a、b球的落地点分别是M、N，各点与O的距离如图乙所示．该同学改变a的释放位置重复上述操作．由于某种原因，他只测得了a球的落地点P′、M′到O的距离分别是22.0cm、10.0cm.求b球的落地点N′到O的距离为________．

四、计算题（共3小题,每小题10.0分,共30分）

16.在光滑水平面上有一带挡板的长木板，其质量为m，长度为L（挡板的厚度可忽略），木板左端有一质量也是m（可视为质点）的滑块，挡板上固定有一个小炸药包，如图所示，（小炸药包长度以及质量与长木板相比可忽略）滑块与木板间的动摩擦因数恒定，整个系统处于静止．给滑块一个水平向右的初速度v0，滑块相对于木板向右运动，刚好能与小炸药包接触，此时小炸药包爆炸（此过程时间极短，爆炸后滑块与木板只在水平方向运动，且完好无损），滑块最终回到木板的左端，恰与木板相对静止．求：

小炸药包爆炸完毕时，滑块和木板的速度．

17.如图所示，质量为M、半径为R的光滑半圆弧槽静止在光滑水平面上，有一质量为m的小滑块在与圆心O等高处无初速度滑下，在小滑块滑到圆弧槽最低点的过程中，圆弧槽产生的位移大小为多少？

18.如图所示，质量为M＝5.0kg的小车在光滑水平面上以v1＝2m/s速度向右运动，一人背靠竖直墙壁为避免小车撞向自己，拿起水枪以v2＝4.0m/s的水平速度将一股水流自右向左射向小车后壁，射到车壁的水全部流入车厢内，忽略空气阻力，已知水枪的水流流量恒为Q＝5.0×10－5m3/s（单位时间内流过横截面的水流体积），水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，不计空气阻力．求：

（1）经多长时间可使小车速度减为零；

（2）小车速度减为零之后，此人继续持水枪冲击小车，若要保持小车速度为零，需提供多大的水平作用力．

答案解析

1.【答案】B

【解析】人和船组成的系统动量守恒，总动量为零，人向前走时，船将向后退，B正确．

2.【答案】C

【解析】第1s内：

F＝20N，第2、3s内：

F＝－10N，物体先加速，后减速，3秒内F的冲量为零，动量的变化量为零，在第3秒末速度为零，但物体的位移不为零，A、B错误，C正确；物体的重力势能是否改变不能判断，因此，物体的机械能是否改变不能确定，D错误．

3.【答案】A

【解析】从光滑的斜面下滑，设斜面倾角为θ，高h，则有加速度a＝gsinθ，位移x＝

，根据匀变速直线运动则有x＝

＝

at2＝

gsinθt2，运动时间t＝

，两个斜面高度相同而倾角不同所以运动时间不同，选项C错；沿斜面运动合力为mgsinθ，所以合力的冲量I＝mgsinθt＝mg

，虽然大小相等，但是倾角不同，合力方向不同，合外力冲量不同，B错；下滑过程重力做功mgh相等，A对；根据动能定理，下滑过程只有重力做功，而且做功相等，所以到达斜面底端时动能相同，选项D错．

4.【答案】B

【解析】火箭的工作原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出，使火箭获得反冲速度，故正确选项为B.

5.【答案】C

【解析】　设碰前A的速度为v0，两木块粘合在一起运动的速度相同，设为v，根据动量守恒定律得mv0＝2mv，根据题意，则有

mv＝

×2mv2＋ΔE，联立可得v0＝2

.

6.【答案】D

【解析】　物体的动量变化一定时，力作用的时间越短，力就越大，物体的动量变化率越大；反之就越小，运输家用电器、易碎器件等物品时，经常用泡沫塑料作填充物，这是为了在运输过程中增大作用时间以减小物品受到的作用力，使物体的动量变化率减小，故D正确．

7.【答案】A

【解析】甲、乙和船组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，开始时系统总动量为零，根据动量守恒定律有0＝－m甲v甲＋m乙v乙＋mv，代入数据解得v＝－0.6m/s，负号说明小船的速度方向向左，故选项A正确．

8.【答案】A

【解析】由动量守恒定律得：

pA＋pB＝pA′＋pB′，得：

pA′＝1kg·m/s，

根据碰撞过程总动能不增加，则有：

≥

＋

代入解得mB≥

mA.

碰后，两球同向运动，A的速度不大于B的速度，则

≤

解得：

mB≤4mA

综上得：

mA≤mB≤4mA，故A正确．

9.【答案】D

【解析】对物块，由动能定理得：

Ek－0＝（F－Ff）（s＋l），则得此时物块的动能为Ek＝（F－Ff）（s＋l），A错误；对物块，由动量定理得：

p＝（F－Ff）t，B错误；这一过程中，物块和小车产生的内能为Ffl，C错误；根据功能关系知，整个过程物块和小车增加的机械能为F（l＋s）－Ffl，D正确．

10.【答案】C

【解析】原子核在放出γ光子的过程中，系统动量守恒，而系统在开始时总动量为零，因此衰变后的原子核的运动方向与γ光子运动方向相反．

11.【答案】BCD

【解析】做匀变速运动的物体，在一段运动过程中动量变化的方向与这段过程中加速度、速度变化量、合力的冲量的方向一定相同。

12.【答案】AC

【解析】动能Ek＝

mv2可知，动量p＝mv，动量和动能的关系p＝

，两个质量不同的物体，当动能相等时，质量大的动量大，A正确，B错误；若动量大小相等，则质量大的动能小，C正确，D错误．

13.【答案】BC

【解析】相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起，不是为了改变车的质量，A错误，B正确；为了能测出小车从初速度为零开始的运动，应先接通电源再释放纸带，C正确，D错误．

14.【答案】AB

【解析】对于碰撞问题要遵循三个原则：

动量守恒定律，碰后系统的机械能不增加和碰撞过程要符合实际情况．碰撞过程满足动量守恒，所以碰后系统的动量p＝p初＝1×4＝4kg·m/s，方向与质量为1kg的小球的初速度方向相同，故C错误．因为碰后后面小球的速度不可能大于前面小球的速度，故D错误．碰前系统的机械能为E初＝

×1×42＝8J，选项A、B满足碰撞过程应遵循的三个原则，所以A、B正确．

15.【答案】48.0cm

【解析】设a球的质量为m1，b球的质量为m2，碰撞过程满足动量守恒，则m1

＝m1

＋m2

解得

＝4

改变a的释放位置，有m1

＝m1

＋m2

，

解得ON′＝48.0cm.

16.【答案】　0　v0，方向水平向右

【解析】　滑块相对木板向右运动，刚好能与炸药包接触，说明此时滑块和长木板的速度相同，设滑块刚要与炸药包接触时的速度为v1，设向右为正方向；滑块和木板系统在爆炸前动量守恒，根据动量守恒定律得：

mv0＝2mv1①

解得：

v1＝

，方向水平向右，

对滑块与木板系统在爆炸前应用功能关系：

μmgL＝

mv

－

×2m×v

②

设爆炸后滑块和木板的速度分别为v1′，v2′，最终滑块相对静止于木板的左端时速度为v2，系统在爆炸过程、爆炸前后动量守恒：

mv0＝mv1′＋mv2′③

mv0＝2mv2④

对系统在爆炸后应用功能关系：

μmgL＝

mv1′2＋

mv2′2－

×2mv

⑤

由②③④⑤解得v1′＝0；v2′＝v0，方向水平向右．

17.【答案】　R

【解析】　M和m组成的系统在水平方向上动量守恒，依据人船模型即可求解。

设圆弧槽后退位移大小为x，则据水平方向上的动量守恒得：

Mx＝m（R－x），解得x＝R。

18.【答案】　

（1）50s　

（2）0.2N

【解析】　

（1）取水平向右为正方向

由于水平面光滑，经t时间，流入车内的水的质量为m′＝ρQt

对车和水流，在水平方向没有外力，动量守恒，则

Mv1＋m′（－v2）＝0

联立解得t＝50s

（2）Δt时间内，流入车内的水的质量为Δm＝ρQΔt

设小车对水流的水平作用力为F，根据动量定理FΔt＝0－Δm（－v2）

联立解得F＝ρQv2＝0.2N

根据牛顿第三定律，水流对小车的平均作用力为F′＝F，由于小车静止，根据平衡条件知提供的水平作用力大小为0.2N