2022年高中物理第章碰撞与动量守恒章末综合测评教科版选修- .pdf

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1、1 第 1 章 碰撞与动量守恒(时间： 60 分钟满分： 100 分) 一、选择题 ( 本题共 5 小题，每小题6 分，共 30 分，在每小题给出的5 个选项有3项符合题目要求选对1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 6 分，每选错1 个扣 3 分，最低得分为0 分 ) 1水平抛出在空中飞行的物体，不考虑空气阻力，则( ) A在相等的时间间隔内动量的变化相同B在任何时间内，动量变化的方向都是竖直向下C在任何时间内，动量对时间的变化率恒定D在刚抛出物体的瞬间，动量对时间的变化率为零E在刚抛出物体的瞬间，动量对时间的变化率最大【解析】做平抛运动的物体仅受重力作用，由动量定理得p

2、mgt，因为在相等的时间内动量的变化量p相同，即大小相等， 方向都是竖直向下的，从而动量的变化率恒定，故选项A、B、C正确， D、E错误【答案】ABC 2如图1 所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC部分是粗糙的水平面今把质量为m的小物体从A点由静止释放，小物体与BC部分间的动摩擦因数为，最终小物体与小车相对静止于B、C之间的D点，则B、D间的距离x随各量变化的情况是( ) 【导学号： 11010014】图 1 A其他量不变，R越大x越大B其他量不变， 越大x越小C其他量不变，m越大x越大D其他量不变，M越大x越大E其他量不变，x与m、M均无

3、关【解析】小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时， 系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于水平面也静止，由能量守恒得 mgxmgR，xR/ ，选项 A 、B、E正确【答案】ABE 3下列说法中正确的是( ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 A根据Fpt可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它受的合外力B力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，它反映了力的作用对

4、时间的累积效应，是一个标量C动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的，但有时用起来更方便D易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力E玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因为受到的冲量太大【解析】A选项是牛顿第二定律的一种表达方式；冲量是矢量，B错；Fpt是牛顿第二定律的最初表达方式，实质是一样的，C 对；柔软材料起缓冲作用，延长作用时间，D对；由动量定理知E错【答案】ACD 4如图2 甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2. 图乙为它们碰撞前后的x-t( 位移时间 )图像已知m10.1 kg.由此可以判断 ( ) 图 2 A碰前m2静

5、止，m1向右运动B碰后m2和m1都向右运动Cm20.3 kg D碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能E碰撞过程中系统的机械能守恒【解析】分析题图乙可知，碰前：m2处在位移为8 m 的位置静止，m1位移均匀增大，速度v182 m/s 4 m/s，方向向右；碰后：v10862 m/s 2 m/s，v216862 m/s 2 m/s，碰撞过程中动量守恒：m1v1m1v1m2v2得：m20.3 kg ，碰撞损失的机械能：Ek12m1v2112m1v1212m2v220，故正确答案应选A、C、E. 【答案】ACE 5如图 3 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

6、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，以下说法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 正确的是 ( ) 图 3 A甲、乙两车运动中速度之比为MmMB甲、乙两车运动中速度之比为MMmC甲车移动的距离为Mm2MmLD乙车移动的距离为M2MmLE乙车移动的距离为MM2mL【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，即为MmM，A 正确

7、， B 错误；Mx甲(Mm)x乙，x甲x乙L，解得 C、D正确， E错误【答案】ACD 二、非选择题(本题共 5 小题，共 70 分 ) 6(10 分) 如图 4 所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别为ra、rb，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置图 4 (1) 本实验必须满足的条件是_A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线水平C入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放D入射球与被碰球满足mamb，rarb(2) 为了验证动量守恒定律，需要测量OP间的距离x1，则还需要测量的物理量有_、_( 用

8、相应的文字和字母表示) (3) 如果动量守恒，须满足的关系式是_( 用测量物理量的字母表示) 【答案】(1)BC (2) 测量OM的距离x2测量ON的距离x3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 (3)max1max2mbx3( 写成maOPmaOMmbON也可以 ) 7(12 分) 如图 5 所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步

9、骤如下：图 5 . 把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；. 按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；. 重复几次，取t1和t2的平均值(1) 在调整气垫导轨时应注意_；(2) 应测量的数据还有_；(3) 只要关系式 _成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和【解析】(1) 导轨水平才能让滑块做匀速运动(2) 需测出A左端、B右端到挡板C、D的距离x1、

10、x2由计时器计下A、B到两板的时间t1、t2算出两滑块A、B弹开的速度v1x1t1，v2x2t2. (3) 由动量守恒知 (mM)v1Mv20 即： (mM)x1t1Mx2t2. 【答案】(1) 使气垫导轨水平(2) 滑块A的左端到挡板C的距离x1和滑块B的右端到挡板D的距离x2(3)(Mm)x1t1Mx2t28(16 分)如图 6 所示，光滑平台上有两个刚性小球A和B，质量分别为2m和 3m，小球A以速度v0向右运动并与静止的小球B发生碰撞 ( 碰撞过程不损失机械能) ，小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m， 速度为 2v0，小车行驶的路面近似看做

11、是光滑的，求：【导学号： 11010015】名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 图 6 (1) 碰撞后小球A和小球B的速度；(2) 小球B掉入小车后的速度【解析】(1) 设A球与B球碰撞后速度分别为v1、v2，并取方向向右为正，光滑平台，两小球为弹性小球，碰撞过程遵循动量和机械能守恒，所以有mAv0mAv1mBv2有12mAv2012mAv2112mBv22由以上两式解得v1mAmBv0mAmB15v0v22mA

12、v0mAmB45v0碰后A球向左，B球向右(2)B球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒，有mBv2m车v3(mBm车)v3且v32v0解得v3110v0. ，方向向右【答案】(1)v115v0，碰后A球向左；v245v0，B球向右(2)v3110v0，方向向右9(16 分) 如图 7所示，一长木板位于光滑水平面上，长木板的左端固定一挡板，木板和挡板的总质量为M3.0 kg ，木板的长度为L1.5 m 在木板右端有一小物块，其质量m1.0 kg ，小物块与木板间的动摩擦因数0.10 ，它们都处于静止状态现令小物块以初速度v0沿木板向左滑动，重力加速度g取 10 m/s2. (1) 若小物块刚好

13、能运动到左端挡板处，求v0的大小；(2) 若初速度v03 m/s，小物块与挡板相撞后，恰好能回到右端而不脱离木板，求碰撞过程中损失的机械能图 7 【解析】(1) 设木板和物块最后共同的速度为v，由动量守恒定律mv0(mM)v 对木板和物块系统，由功能关系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 mgL12mv2012(Mm)v2 由两式解得：v02gLMmM3 m/s 2 m/s. (2) 同样由动量守恒定律可知，木板

14、和物块最后也要达到共同速度v设碰撞过程中损失的机械能为E对木板和物块系统的整个运动过程，由功能关系有 mg2LE12mv2012(mM)v2 由两式解得：EmMMmv202mgL1332 J 20.1 101.5 J 0.375 J. 【答案】(1)2 m/s (2)0.375 J 10(16 分)(2014 全国卷 ) 如图8 所示，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h0.8 m ，A球在B球的正上方先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放，当A球下落t0.3 s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰为零已知mB3mA，

15、重力加速度大小g10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失求：图 8 (1)B球第一次到达地面时的速度；(2)P点距离地面的高度【解析】由于两球碰撞时间极短，并且没有能量损失，所以在碰撞过程动量守恒，碰撞前后总动能相等，分别列方程求解(1) 设B球第一次到达地面时的速度大小为vB，由运动学公式有vB2gh将h0.8 m 代入上式，得vB4 m/s. (2) 设两球相碰前后，A球的速度大小分别为v1和v1(v1 0) ，B球的速度分别为v2和v2. 由运动学规律可得v1gt 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师

16、精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相撞前后的动量守恒，总动能保持不变规定向下的方向为正，有mAv1mBv2mBv212mAv2112mBv2212mBv22设B球与地面相碰后的速度大小为vB，由运动学及碰撞的规律可得vBvB 设P点距地面的高度为h，由运动学规律可得hv2Bv222g联立式，并代入已知条件可得h 0.75 m. 【答案】(1)4 m/s (2)0.75 m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -