2024鲁科版高中物理选择性必修第一册练习题--第1章测评（有答案）

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2024鲁科版高中物理选择性必修第一册
第1章测评
(时间:75分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16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。)
1.两小船静止在水面上,一人在甲船的船头用杆推乙船,不考虑水的阻力,则在两船远离的过程中,它们一定相同的物理量是(　　)
A.速度的大小 B.动量变化量大小
C.动能 D.位移的大小
2.将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)(　　)
A.30 kg·m/s B.5.7×102kg·m/s
C.6.0×102kg·m/s D.6.3×102kg·m/s
3.(2023广西桂林高二期末)在某场篮球比赛中,质量为0.6 kg的篮球以大小为10 m/s的水平速度传来,甲运动员接住后马上以相同的速度大小反向传出,如图所示。如果甲从接篮球到将篮球传出的时间为2.0 s,不计空气阻力,在甲从接篮球到将篮球传出的过程中,则(　　)
A.甲接篮球后手要往回收,延长触球时间,以免手指受到伤害
B.整个过程中,篮球的动量改变了6 kg·m/s
C.整个过程中,手对篮球的平均作用力大小为12 N
D.整个过程中,甲对篮球的冲量大于篮球对甲的冲量
4.在光滑水平面上有三个完全相同的小球,它们在一条直线上,2、3小球静止,并靠在一起,将1球以速度v0射向它们,如图所示。设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度v1、v2、v3是(　　)
A.v1=v2=v3=v0 B.v1=0,v2=v3=v0
C.v1=0,v2=v3=v0 D.v1=v2=0,v3=v0
二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24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。)
5.(2023浙江湖州高二期末)“充气碰碰球”游戏是一项很减压的趣味运动项目,如图甲所示。为了研究其中的碰撞规律,简化为如图乙所示的模型:直径相同的A球和B球碰撞前后都在同一水平直线上运动,碰前A球的动量pA=50 kg·m/s,B球静止,碰后B球的动量变为pB'=40 kg·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
6.(2022全国乙卷)质量为1 kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动,F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度大小g取10 m/s2。则(　　)
A.4 s时物块的动能为零
B.6 s时物块回到初始位置
C.3 s时物块的动量为12 kg·m/s
D.0~6 s时间内F对物块所做的功为40 J
7.如图所示,A、B两物体与弹簧不拴接。A、B两物体质量关系为mA=2mB,水平面光滑,当烧断细线后(原来弹簧被压缩),下列说法正确的是(　　)
A.弹开过程中A的速率小于B的速率
B.弹开过程中A的动量小于B的动量
C.A、B同时达到速度最大值
D.当弹簧恢复原长时两物体同时脱离弹簧
8.如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车,其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道最低点B与水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内。将质量为m的物块(可视为质点)从A点无初速释放,物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出。设重力加速度为g,空气阻力可忽略不计。关于物块从A位置运动至C位置的过程,下列说法正确的是(　　)
A.小车一直向左运动
B.小车和物块构成的系统动量守恒
C.物块运动过程中的最大速度为
D.小车运动过程中的最大速度为
三、非选择题(本题共7小题,共60分。)
9.(4分)如图所示,质量为m的人站立在平板车上,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　　　　,方向　　　　。
10.(4分)如图所示,两质量分别为m1和m2的弹性小球叠放在一起,从高度为h处自由落下,且h远大于两小球半径,所有的碰撞都是弹性碰撞,且都发生在竖直方向。已知m2=3m1,则质量为m1的小球反弹后能达到的高度为　　　　。
11.(5分)如图所示,物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止。从发射器(图中未画出)射出的物块B沿水平方向与A相撞,碰撞后两者粘在一起运动。碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的最大高度h均可由传感器(图中未画出)测得。某同学以h为纵坐标,v2为横坐标,利用实验数据作直线拟合,求得该直线的斜率为k=1.92×10-3s2/m。已知物块A和B的质量分别为mA=0.400 kg 和mB=0.100 kg。
(1)若碰撞时间极短且忽略空气阻力,重力加速度g取9.8 m/s2,则h-v2直线斜率的理论值k0=　　　　　。
(2)求k值的相对误差δ=　　　　 δ=×100%,结果保留一位有效数字。
12.(7分)(2023广东深圳高二期末)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律,实验装置如图甲所示。
甲
(1)实验室有两组滑块装置。(a)组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架,(b)组两个滑块的碰撞端面分别装上撞针和橡皮泥。若要求碰撞过程动能损失最小,应选择　　　　(选填“(a)”或“(b)”)组的实验装置。
乙
(2)用螺旋测微器测量遮光条宽度d,如图乙所示,并将两块宽度均为d的遮光条安装到两滑块上,可知遮光条的宽度d=　　　　 mm。
(3)安装好气垫导轨和光电门,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,给滑块一初速度,使它从轨道右端向左运动,发现滑块通过光电门2的时间小于通过光电门1的时间。为使导轨水平,可调节P使轨道左端　　　　(选填“升高”或“降低”)一些。
(4)用天平测得滑块A、B的质量(均包括遮光条)分别为mA、mB;调整好气垫导轨后,将滑块A向左弹出,与静止的滑块B发生碰撞,碰后两滑块没有粘连,与光电门1相连的计时器显示的挡光时间为Δt1,与光电门2相连的计时器显示的先后挡光时间为Δt2和Δt3。从实验结果可知两滑块的质量满足mA　　　　(选填“>”“<”或“=”)mB;滑块A、B碰撞过程中满足表达式　　　　　　　　　　(用所测物理量的符号表示),则说明碰撞过程中动量守恒。
13.(10分)如图所示,质量为m的子弹,以速度v水平射入用轻绳悬挂在空中的木块,木块的质量为m0,绳长为L,子弹射入木块即停留在木块中,求子弹射入木块的瞬间绳子拉力的大小。
14.(12分)一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短,重力加速度为g,不计空气阻力和火药的质量。求:
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;
(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。
15.(18分)(2022广东卷)某同学受自动雨伞开伞过程的启发,设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块,初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0=10 m/s向上滑动时,受到滑杆的摩擦力f为1 N,滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞,带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m=0.2 kg,滑杆的质量m杆=0.6 kg,A、B间的距离l=1.2 m,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。求:
(1)滑块在静止时和向上滑动的过程中,桌面对滑杆支持力的大小N1和N2;
(2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v;
(3)滑杆向上运动的最大高度h。
参考答案
第1章测评
1.B　甲、乙两船远离的过程中,以甲、乙为系统,所受外力的合力为零,故动量守恒,即两船动量大小相等,两船质量关系不明,故速度大小不一定相同,故A错误;根据A选项分析,可知两船动量大小相等,故动量变化量大小也相同,故B正确;根据动能和动量的关系式Ek=可知,两船质量关系不确定,故动能不一定相同,故C错误;根据动量守恒定律可知,两船质量关系不明,故无法确定两船的速率是否相同,因而无法确定两船的位移是否相同,故D错误。
2.A　燃气从火箭喷口在很短的时间内喷出的瞬间,忽略重力和空气阻力,因此可把火箭和燃气组成的系统看作所受合外力为零,火箭和燃气组成的系统动量守恒,设火箭的动量为p,以竖直向上为正方向,根据动量守恒定律可得p-mv0=0,解得p=mv0=0.050 kg×600 m/s=30 kg·m/s,选项A正确。
3.A　根据动量定理可知,相同的动量变化量下,延长作用时间,可以减小作用力,故甲接住篮球后手要往回收,以免伤害手指,故A正确;整个过程中篮球动量的变化量大小为Δp=mv-(-mv)=2×0.6×10 kg·m/s=12 kg·m/s,故B错误;根据动量定理Δp=Ft,解得平均作用力大小为F=6 N,故C错误;整个过程中,根据牛顿第三定律,甲对篮球的作用力等于篮球对甲的作用力,且作用时间相等,因此甲对篮球的冲量大小等于篮球对甲的冲量大小,故D错误。
4.D　三个小球在碰撞过程中动量和机械能守恒,设各球质量均为m,则碰撞前系统总动量为mv0,总动能为。假如选项A正确,则碰后总动量为mv0,违反了动量守恒定律,故不可能。假设选项B正确,则碰后总动量为mv0,也违反了动量守恒定律,故也不可能。假如选项C正确,则碰后总动量为mv0,但总动能为,违反了机械能守恒定律,故也不可能。假如选项D正确,则通过计算知其既满足动量守恒定律,也满足机械能守恒定律。故选项D正确。
5.AB　碰撞过程A、B球组成的系统动量守恒,以A球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得pA=pA'+pB',解得pA'=10 kg·m/s,根据碰撞过程总动能不增加,则有,解得mB≥mA,碰后两球同向运动,则A球的速度不大于B球的速度,有,解得mB≤4mA,综上分析可知mA≤mB≤4mA,故选A、B。
6.AD　设F0=4 N,物块与地面间的摩擦力大小为f=μmg=2 N,0~3 s内对物块由动量定理可知(F0-f)t1=mv3,解得v3=6 m/s,3 s时物块的动量为p=mv3=6 kg·m/s,故C错误;设3 s后经过时间t物块的速度减为0,由动量定理可得-(F0+f)t=0-mv3,解得t=1 s,所以物块在4 s时速度减为0,此时物块的动能也为0,故A正确;设0~3 s内物块的位移大小为s1,由动能定理可得(F0-f)s1=,解得s1=9 m,设3~4 s内物块的位移大小为s2,由动能定理可得-(F0+f)s2=0-,解得s2=3 m,4~6 s内物块反向运动,物块的加速度大小a==2 m/s2,物块的位移大小为s3==4 m7.ACD　烧断细线前总动量为零,烧断细线后两物体的动量大小相等、方向相反,速度大小跟它们的质量成反比,选项A正确,B错误。弹簧恢复原长时,物体A、B速度达到最大值并与弹簧脱离,选项C、D正确。
8.AD　物块从A点由静止释放后,在下滑过程中对小车有向左下方的压力,小车先向左做加速运动,在物块脱离光滑圆弧轨道后,小车和物块由于摩擦力都会做匀减速运动,由水平方向动量守恒知,物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出,此时共同的速度为零,所以小车一直向左运动,A正确;小车和物块构成的系统在水平方向受到的合外力为零,竖直方向有加速度,合外力不为零,所以小车和物块构成的系统动量不守恒,在水平方向动量守恒,B错误;在物块脱离圆弧轨道后,小车和物块由于摩擦力都会做匀减速运动,所以最大速度出现在物块运动到B点时,规定向右为正方向,设物块运动到B点时,物块的速度大小为v1,小车的速度大小为v2,根据动量守恒定律,有0=mv1+M(-v2),根据机械能守恒定律,有mgR=,解得v1=,v2=,C错误,D正确。
9.解析人和车组成的系统,在水平方向上所受合外力等于零,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)v,人在水平方向上对地的动量仍为mv1,则有Mv1=(M-m)v+mv1,得v=v1,方向向东。
答案v1　向东
10.解析两小球下降过程为自由落体运动,触地时两小球的速度相同,质量为m2的小球碰地之后,速度瞬间反向,大小相等。两球碰撞过程动量守恒,设碰后两小球速度大小分别为v1、v2,选向上为正方向,有m2v-m1v=m1v1+m2v2,由机械能守恒定律得(m1+m2)v2=m1m2,又m2=3m1,联立解得v1=2v=2,v2=0。质量为m1的小球反弹后能达到的高度为H==4h。
答案4h
11.解析(1)设物块A和B碰撞后共同运动的速度为v',由动量守恒定律有mBv=(mA+mB)v'
在碰撞后A和B共同上升的过程中,由机械能守恒定律有
(mA+mB)v'2=(mA+mB)gh
联立得h=v2
由题意得k0=
代入数据得k0=2.04×10-3s2/m。
(2)按照定义δ=×100%
联立解得δ=6%。
答案(1)2.04×10-3s2/m　(2)6%
12.解析 (1)(b)组中两滑块碰撞后连成一体运动,是完全非弹性碰撞,动能损失较大,根据题意,应选择(a)组的实验装置。
(2)螺旋测微器的读数为6.5 mm+29.0×0.01 mm=6.790 mm。
(3)滑块通过光电门2的时间小于通过光电门1的时间,说明滑块从右到左加速运动,为使导轨水平,可调节P使轨道左端升高一些。
(4)滑块A向左运动,先通过光电门1,与滑块B碰撞后,滑块B通过光电门2,接着滑块A通过光电门2,说明碰撞后滑块A向左运动,所以mA>mB;滑块A、B碰撞前后动量守恒,则mAv0=mAvA+mBvB,又v0=,vA=,vB=,代入可得。
答案 (1)(a)　(2)6.790　(3)升高　(4)>　
13.解析设子弹射入木块瞬间木块(含子弹)速度为v',则由动量守恒定律mv=(m0+m)v'
木块(含子弹)做圆周运动,由牛顿第二定律得
F-(m0+m)g=(m0+m)
由牛顿第三定律有F'=F
联立得拉力大小F'=(m0+m)g+。
答案(m0+m)g+
14.解析(1)由动能定理可得,烟花弹的初动能E=mv2
烟花弹的上升初速度v=
爆炸前,烟花弹上升过程可看成竖直上抛运动,有v=gt,v2=2gh0
联立可解得t=,h0=。
(2)规定竖直向上为正方向,烟花弹爆炸后的两部分速度为v1、v2
由动量守恒定律可得v1-v2=0
由能量守恒定律可得E=
联立两式解得v1=
将上式代入运动学公式=2gh1可得h1=
爆炸后烟花弹向上运动的部分距离地面的最大高度H=h1+h0=。
答案(1)　(2)
15.解析 (1)当滑块处于静止时桌面对滑杆的支持力等于滑块和滑杆的总重力,即
N1=(m+m杆)g=8 N
滑块向上滑动过程中受到滑杆的摩擦力为1 N,根据牛顿第三定律可知滑块对滑杆的摩擦力也为1 N,方向竖直向上,则此时桌面对滑杆的支持力为
N2=m杆g-f=5 N。
(2)滑块向上运动到碰前瞬间,根据动能定理有
-mgl-fl=mv2-
代入数据解得v=8 m/s。
(3)由于滑块和滑杆发生完全非弹性碰撞,即碰后两者共速,碰撞过程根据动量守恒有mv=(m+m杆)v共
碰后滑块和滑杆以速度v共整体向上做竖直上抛运动,根据动能定理有
-(m+m杆)gh=0-(m+m杆)
代入数据联立解得h=0.2 m。
答案 (1)8 N　5 N　(2)8 m/s　(3)0.2 m
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