第一章 动量和动量守恒定律 单元检测(Word解析版)

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名称 第一章 动量和动量守恒定律 单元检测(Word解析版)
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资源类型 教案
版本资源 粤教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-08-31 09:21:17

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文档简介

2021-2022学年粤教版(2019)选择性必修第一册
第一章
动量和动量守恒定律
单元检测(解析版)
第I卷(选择题)
一、选择题(共40分)
1.质量为的物体放置在水平桌面上,物体与水平桌面间的动摩擦因数为,重力加速度。现对物体施加一水平外力F,使其做直线运动,物体的速度时间图像如图所示,则下列判断正确的是(  )
A.内物体位移的大小为
B.内物体的平均速度为
C.内外力F的冲量大小为
D.内外力F做的功为
2.“比冲”是航天器发射系统的常用物理量,用于表达动力系统的效率,其可以描述为单位质量推进剂产生的冲量。据此分析,“比冲”的国际单位可以是(  )
A.N·s
B.N
C.m/s
D.m/s2
3.2021年5月15日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,迈出了我国星际探测征程的重要一步。太空探测器常装配离子发动机,其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出,从而为探测器提供推力,若某探测器质量为,离子以速率(远大于探测器的飞行速率)向后喷出,流量为(单位为),则探测器获得的平均推力大小为(  )
A.
B.
C.
D.
4.南宁三中考试期间,学校都要反复强调安全意识,要求同学们在考场外放置非考试用品时,不得堆放在阳台栏杆台面上。假设有一只水杯从4楼的栏杆台面上意外跌落,假设每层楼的高度为3m,栏杆台面高1m,水杯落至一楼地面后不再反弹,水杯与地面的作用时间为,若不考虑空气阻力,取,则水杯对地面产生的冲力约为其重力的(  )
A.30倍
B.100倍
C.300倍
D.1000倍
5.碰撞过程中的能量传递规律在物理学中有着广泛的应用为了探究这一规律,某实验小组采用一个运动物体A与静止物体B发生正碰,碰撞前后速度在同一直线上,且无机械能损失的简化力学模型,则定义碰后B获得的动能与A原来的动能之比叫做动能传递系数。如图所示,在光滑水平面上有一小球A向右运动,与静止的小球B发生弹性碰撞(时间极短),碰撞前后A,B的速度随时间的变化如图乙所示,已知A的质量为,则A、B碰撞时的动能传递系数为(  )
A.
B.
C.
D.
6.某工厂测试竖直挡板的弹性,进行了如下操作:位于水平地面上的弹射装置从A点将一质量的小球斜向上弹射出去,刚好与竖直挡板的B点垂直相碰,然后被水平弹回落到地面上的C点。已知A点与竖直挡板的水平距离,C点为的中点,B点到水平地面的高度,小球从A点被弹射出去到落到C点所用的总时间,空气阻力不计,重力加速度,下列说法正确的是(  )
A.小球被弹射出时的速度大小为8
B.小球被竖直挡板弹回时的速度大小为2.4
C.小球受到竖直挡板水平方向的平均作用力的大小为22.5N
D.小球被竖直挡板反弹过程中损失的动能为2.25J
7.A、B两球沿一直线运动并发生正碰,如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图象,a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图象,c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图象,若A球质量是m=2kg,则由图判断下列结论不正确的是(  )
A.碰撞前、后A球的动量变化量为4kg·m/s
B.碰撞前、后B球的动量变化量为-4kg·m/s
C.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J
D.A、B两球碰撞前的总动量为3kg·m/s
8.如图所示,光滑水平轨道上静止一质量为m
的小球B,另一与B
质量相同的小球A
以速度向右运动并与B
球发生正碰,则碰后B球的速度可能为
(  )
A.
B.
C.
D.
9.用如图所示的装置,来探究碰撞过程中的不变量。图中是斜槽,其末端水平,先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放,在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P,重复10次,得到10个落点。再把B球放在斜槽末端,A球滚到斜槽末端与B球碰撞,碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复10次。A、B两球在记录纸上留下的平均落点痕迹如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.只需满足A球和B球,对半径无特别要求
B.每次都要求A球从同一位置静止释放
C.斜槽不光滑,实验也可以正常进行
D.在误差范围内,通过探究会得到表达式:成立
10.人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为,从离人眼约的高度无初速掉落,砸到眼睛后手机未反弹,眼睛受到手机的冲击时间约为,取重力加速度;下列分析正确的是(  )
A.手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为
B.手机对眼睛的冲量大小约为
C.手机对眼睛的冲量方向竖直向上
D.手机对眼睛的作用力大小约为
第II卷(非选择题)
二、实验题(共15分)
11.某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验,气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;已知碰后两滑块一起运动;
⑥先______________,然后________,让滑块带动纸带一起运动;
⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图乙所示;
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g。
(1)请完善实验步骤⑥的内容(填到步骤⑥横线上)。
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________kg·m/s;两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg·m/s。(保留三位有效数字)
12.“枪口比动能”是反映枪支威力的一个参数,已知,式中是子弹离开枪口时的动能,S是子弹的横截面积(若子弹是球形,则S是过球心的截面圆面积)。某实验小组用如图甲所示的实验装置测量某型号玩具仿真枪的枪口比动能,装置中间立柱上悬挂小摆块,正对枪口处有一水平方向的锥形孔(使弹丸容易射人并与摆块结合为一体)。摆块摆动的最大角度可由刻度盘读出。(重力加速度大小为g)实验步骤如下:
(1)用螺旋测微器测量子弹的直径,测量结果如图乙所示,子弹的直径______;
(2)用天平测量子弹的质量为m,摆块的质量为;
(3)将实验仪器固定在水平桌面上,调节支架上端的调节螺丝,使摆块右侧与0刻度对齐;
(4)将玩具仿真枪的枪口正对摆块,扣动扳机打出子弹,记录下摆块的最大摆角;
(5)多次重复实验,计算出摆块最大摆角的平均值;
为完成实验,还需要测量的物理量X是______。该玩具仿真枪的比动能为_________。(用题中所给物理量的字母表示)
三、解答题(共45分)
13.在一次“看谁滑得远”的比赛中,参赛者站在静止于水平地面的滑板车上,向前扔出同一袋沙包,滑板车向后滑行一段距离后停下来,将滑板车和参赛者看成一个整体,请简要回答:
(1)参赛者如何扔沙包可使滑板车向后滑行的距离更大;
(2)从能量转化的角度,解释滑板车最终停下来的原因。
14.在某次军事演习中,载有鱼雷的快艇总质量为M,以速度v匀速前进,现沿快艇前进的反方向发射一颗质量为m的鱼雷后,快艇速度增为原来的倍,若不计水的阻力,求鱼雷相对静水的发射速度为多大。
15.一长薄板置于光滑水平地面上,薄板右端放置一铁块,从时刻开始,铁块(可视为质点)与薄板以大小相同、方向相反的速度运动,如图(甲)所示。运动过程中铁块始终未离开薄板。已知薄板运动的图线如图(乙)所示,铁块与薄板间的动摩擦因数为,铁块的质量是薄板质量的15倍,重力加速度大小取。求:
(1)铁块相对薄板滑行的距离;
(2)图乙中速度的大小;
(3)图乙中的值;
(4)图乙中的两个三角形、的面积之差。
16.如图所示,木板质量M=2kg,初始时刻静止在粗糙水平地面上,右端与墙壁相距L=0.4m,可视为质点的质量m=1kg的小物块,以初速度v0=8m/s从木板左端滑上。物块与木板之间的动摩擦因数μ1=0.4,木板与地面之间的动摩擦因数μ2=0.08,重力加速度g=10m/s2,物块或木板与墙壁相碰都原速反弹,物块始终没有从木板右端掉落。求:
(1)物块滑上木板时物块和木板的加速度大小;
(2)若木板第一次与墙壁碰撞时,物块还未滑到木板右端,则木板第一次向左运动的最大距离;
(3)要保证物块与木板始终不共速,且物块和木板同时与墙壁相碰,木板的可能长度有哪些值?
参考答案
1.C
【详解】
A.由图像可知在内,物体加速运动的位移大小

在内,物体减速运动的位移大小为
在内,物体反向加速运动的位移大小为
故内物
体位移的大小为
选项A错误;
B.0
~6
s内物体的平均速度为
选项B错误;
C.由图像可知在内,物体加速度大小为


在内,物体加速度大小为


在内,物体加速度大小为


以初始力的方向为正,故内外力的冲量为
选项C正确;
D.在内
选项D错误。
故选C。
2.C
【详解】
由题意可知,比冲为单位质量推进剂产生的冲量,则其国际单位为。
故选C。
3.A
【详解】
在时间内喷出的离子质量
根据动量定理有
解得
故选A。
4.B
【详解】
设水杯的质量为m,由题意可知水杯下落的高度
水杯在空中做自由落体运动,落地时的速度为
落地过程中,令向下为正方向,根据动量定理有
解得
故选B。
5.D
【详解】
碰撞过程中,满足动量守恒
由图像可知
,,
代入可得
因此动能传递系数
故选D。
6.C
【详解】
A.由题意可知小球与竖直挡板垂直相碰,所以小球从A点到B点过程,竖直方向有
小球与竖直挡板碰撞前的时间
水平方向有
由运动的合成与分解有
解得
A错误;
B.由竖直方向运动分析有小球与竖直挡板碰撞后小球在空中的时间
水平方向有
解得
B错误;
C.选小球与竖直挡板碰撞前的速度方向为正方向,在碰撞过程中水平方向由动量定理有
解得
C正确;
D.小球在与竖直挡板碰撞过程中损失的动能
D错误。
故选C。
7.D
【详解】
A.由x-t图象可知,碰撞前有
碰撞后有
对A、B组成的系统,A、B两球沿一直线运动并发生正碰,碰撞前后物体都是做匀速直线运动,所以系统的动量守恒,碰撞前后A的动量变化为
故A不符题意;
B.根据动量守恒定律,碰撞前后B的动量变化为
碰撞时A对B所施冲量为
故B不符题意;
C.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能
代入数据解得
故C不符题意;
D.因
所以
所以A与B碰撞前的总动量为
故D符合题意;
故选D。
8.CD
【详解】
两球碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,发生弹性碰撞,由动量守恒定律得:

解得
发生完全非弹性碰撞
解得
故速度在两者之间。
故选CD。
9.BC
【详解】
A.为了保证两球为对心碰撞,要求两球半径必须相等,故A错误;
B.为了让每次碰撞中入射球的速度均相等,则每次都要求A球从同一位置静止释放,故B正确;
C.只要能保证每次从同一点由静止释放,则可以保证小球相碰时的速度相等,不需要要求斜槽光滑,故C正确;
D.根据动量守恒定律可知
由于平抛运动的时间相同,则两边同乘以t可得
则根据平抛运动规律可知
成立,故D错误。
故选BC。
10.BD
【详解】
A.根据根据自由落体得手机掉落到人眼睛位置时的速度为
手机与眼睛作用后手机的速度变为0,选取向下为正方向,所以手机与眼睛作用过程中动量变化为
故A错误;
B.手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力,取选取向下为正方向,对手机由动量动量得
代入数据得
负号表示方向竖直向下,根据力的作用是相互的,所以手机对眼睛的冲量大小约为0.48N.s,故B正确;
C.因为手机对眼睛的力的方向是竖直向下,所以手机对眼睛的冲量方向竖直向下,故C错误;
D.根据冲量定义得手机对眼睛的作用力大小约为
故D正确。
故选BD。
11.接通打点计时器的电源
放开滑块1
0.620
0.618
【详解】
⑥[1][2]
使用打点计时器时,先接通电源后释放纸带,所以先接通打点计时器的电源,后放开滑块1;
(2)[3][4]
放开滑块1后,滑块1做匀速运动,跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动,根据纸带的数据得碰撞前滑块1的动量为:
碰撞后滑块1、2速度相等,所以碰撞后总动量为:
12.
摆线的长度l
【详解】
(1)[1]
螺旋测微器的读数为
(5)[2]
还需要测量的物理量是摆线的长度l;
[3]根据机械能守恒定律有
根据动量守恒定律有
联立解得
又因为
则该玩具仿真枪的比动能为
13.(1)以较大的速度扔出沙包;(2)滑板车克服摩擦力做功,动能转化为内能
【详解】
(1)设沙包的质量为,参赛者的质量为,沙包被扔出的速度大小为,人扔出沙包后获得的速度大小为,将沙包和人视为系统,根据动量守恒定律有

可知,以较大的速度扔出沙包后参赛者获得较大初速度,滑行的距离更大一些。
(2)滑板车克服摩擦力做功,动能转化为内能。
14.
【详解】
规定快艇运动方向为正方向,由动量守恒定律得
解得鱼雷相对静水的发射速度为
15.(1)50m;(2)35m/s;(3)1.25s
;(4)3.125m
【详解】
(1)(2)根据图像可以判定:薄板的初速度大小为v0=40m/s,方向向右。所以铁块的初速度大小也为v0=40m/s,方向向左。根据图像又知,铁块与薄板最后共速,速度大小为v,
方向向左。
设薄板的质量为m,铁块的质量为M,铁块相对木板滑行的距离为L,对铁块和薄板组成的系统:从开始运动到二者共速,取向左的方向为正方向,有:
Mv0-mv0=(M+m)v
μMg
L=(M+m)v02-(M+m)v2
解得
v=35m/s
L=50m
(3)图乙中时间t,是铁块在薄板上相对薄板滑动的时间;
图乙中的两个三角形A、B的面积之差,是薄板在时间t内对地的位移大小;设在图乙中的时间t内,薄板对地的位移大小x,对铁块在薄板上相对木板滑动的过程中:
对铁块:取向左的方向为正方向,由动量定理得:
-μMg
t=Mv–Mv0
解得
t=1.25s
(4)对薄板:由动能定理得:
-μMgx=mv2
-mv02
解得
x=3.125m
16.(1)4m/s2,0.8m/s2;(2)0.1m;(3)见解析
【详解】
(1)物块加速度
a=μ1g=4m/s2
对木板有
μ1mg-μ2(M+m)g=Ma1
可得
a1=0.8m/s2
(2)木板向右加速与墙壁第一次碰撞速度为v1,则有
=0.8m/s
碰撞后反向向左减速,加速度为a2,则有
μ1mg+μ2(M+m)g=Ma2
可得
a2=3.2m/s2
向左运动的最大距离为
=0.1m
(3)木板第一次向右加速的时间为t11,则有
可得
木板第一次反向减速的时间为t11,则有
可得
因此第一个来回用的时间
第二次向右加速的时间为t21,则有
可得
同理

于是有

设木板在第n次与墙壁相碰时与物块同时撞上墙壁,则所用总的时间
可得
物块一直做匀减速运动,则有
可得
当n=1时,l1=5.6m;当n=2时,l2=7.475m;当n=3时,物块末速度
不满足题意,舍掉。