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第一章 动量守恒定律--素养形成性达标训练卷
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一.选择题(本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分,8~10题有多项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答得0分。)
1.(22-23高二上·山西大同·阶段练习)火箭利用喷出的气体进行加速,是利用了高速气体的哪种作用( )
A.产生的浮力 B.向外的喷力 C.反冲作用 D.热作用
2.(23-24高二下·北京石景山·阶段练习)如图,轻弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上,弧形槽底端与水平面相切,一个质量也为m的小物块从槽高h处开始自由下滑,下列说法正确的是( )
A.若光滑槽被固定在水平面上,在下滑过程中,物块的机械能守恒
B.若光滑槽被固定在水平面上,在下滑过程中,物块和槽的动量守恒
C.若光滑槽没固定在水平面,在下滑过程中,物块和槽的动量守恒
D.若光滑槽没固定在水平面,物块被弹簧反弹后,能回到槽高h处
3.(23-24高二上·江苏徐州·期中)如图所示,飞机在平直跑道上启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动,在启动阶段,飞机的动量( )
A.与它的位移成正比
B.与它的速度成正比
C.与它的动能成正比
D.与它所经历的时间的二次方成正比
4.(23-24高二上·宁夏银川·阶段练习)质量一定的物体的动量发生变化,则( )
A.动能一定变化了 B.速度方向一定变化了
C.加速度可能为零 D.加速度一定不为零
5.(23-24高二上·江苏扬州·期中)如图,一物体静止在水平地面上,受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后,物体仍保持静止。则下列说法正确的是( )
A.物体所受拉力F的冲量方向水平向右
B.物体所受拉力F的冲量大小是Ftcosθ
C.物体所受摩擦力的冲量大小为Ftcosθ
D.物体所受重力的冲量大小为0
6.(23-24高二上·湖南张家界·期中)关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是( )
A.静止在光滑水平面上的斜槽顶端有一小球, 小球由静止释放, 在离开斜槽前小球和斜槽组成的系统的动量守恒
B.在光滑的水平地面上有两辆小车,在两小车上各绑一个条形磁铁,他们在相向运动的过程中动量不守恒
C.一枚在空中飞行的火箭在某时刻突然炸裂成两块, 在炸裂前后系统动量不守恒
D.子弹打进木块的瞬间子弹和木块组成的系统动量守恒
7.(23-24高二上·江苏南京·阶段练习)乌贼在水中运动方式是十分奇特的,它不用鳍也不用手足,而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动,在无脊椎动物中游泳最快,速度可达。逃命时更可以达到,被称为“水中火箭”。如图所示,一只悬浮在水中的乌贼,当外套膜吸满水后,它的总质量为,遇到危险时,通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出,从而迅速逃窜,喷射出的水的质量为,则喷射出水的速度为( )
A. B. C. D.
8.(23-24高二下·福建福州·期末)如图所示,将一张白纸平放在水平桌面上,在白纸的上面放一水杯,把白纸从水杯下抽出:如果快速抽出白纸,水杯几乎不动;如果较慢抽出白纸,水杯却被拉动了。对于这种现象,下列说法中正确的是( )
A.较慢抽出白纸,白纸对水杯的摩擦力大于水杯对白纸的摩擦力
B.快速抽出白纸,水杯受到的摩擦力小
C.缓慢抽出白纸,水杯受到的冲量大
D.快速抽出白纸,水杯的动量变化更小
9.(23-24高二下·广东·期中)如图所示,在打糍粑的过程中,质量为m的木槌,以速度v竖直打在糍粑上,经过时间停止,已知重力加速度大小为g,则在击打过程中( )
A.木槌对糍粑的冲量大小为,方向竖直向下
B.糍粑对木槌的冲量大小为,方向竖直向上
C.糍粑对木槌的平均冲力大小为
D.木槌对糍粑的平均冲力大小为
10.(23-24高二下·广东佛山·期中)如图为某药品自动传送系统的示意图。该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连接的水平平台组成,竖直螺旋滑槽高5m, 长30m, 质量为0.5kg的药品A离开传送带进入螺旋滑槽速度为2m/s,到螺旋滑槽出口速度为6m/s,该过程用时5s,在出口处与静止的相同质量的药品B碰撞,碰后 A 静止,B 向前滑动,重力加速度g取 10m/s ,下列说法正确的是( )
A.药品A、B碰撞后 B的速度为6m/s
B.药品 A 对药品B 的冲量等于药品B 对药品 A 的冲量
C.药品A 在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为25 N·s
D.药品A 在螺旋滑槽运动过程合力的冲量为30N·s
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11.(6分)(23-24高二下·天津河东·期末)如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。
(1)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放,找到其平均落点的位置P,测量平抛射程OP。然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是______
A.用天平分别测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放时的高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N,测量OM、ON的长度
(2)为了尽量减小实验误差,两个小球的质量应满足m1 m2(选填“>”“<”或“=”);
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用前面测量的量表示)。
12.(9分)(23-24高二下·陕西渭南·期中)某同学用如图甲所示的装置来“验证动量守恒定律”,在气垫导轨右端固定一弹簧,滑块b的右端有粘性强的物质。用天平测出图中滑块a和挡光片的总质量为,滑块b的质量为。
(1)实验及分析过程如下:
①打开气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 时,可认为气垫导轨水平。
②用游标卡尺测得遮朮条宽度d如图乙所示,则 。设挡光片通过光电门的时间为,挡光片的宽度为d,则滑块通过光电门的速度 (用d,表示)。
③将滑块b置于两光电门之间,将滑块a置于光电门1的右侧,然后推动滑块a水平压缩弹簧,撤去外力后,滑块a在弹簧弹力的作用下向左弹射出去,通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞。
④两滑块碰撞后粘合在一起向左运动,并通过光电门2。
⑤实验后,分别记录下滑块a的挡光片通过光电门1的时间和两滑块一起运动时挡光片通过光电门2的时间。
⑥实验中若等式 (用、、、和d表示)成立,即可验证动量守恒定律。
(2)若两滑块碰撞后的总动量略小于碰撞前的总动量,其可能的原因是 。(写出一种即可)
13.(8分)(23-24高二上·江苏无锡·期中)如图所示,在某届亚洲杯足球赛上,一足球运动员踢一个质量为0.4kg的足球。
(1)若开始时足球的速度大小是4m/s,方向向右,踢球后,球的速度大小是10m/s,方向仍向右(如图甲),求踢球过程中足球动量的改变量;
(2)若足球以10m/s的速度向右撞向球门门柱,然后以3m/s的速度反向弹回(如图乙),求这一过程中足球的动量改变量。
14.(13分)(22-23高二下·广东揭阳·阶段练习)如图所示,“冰雪游乐场”滑道O点的左边为水平滑道,右边为高度h=1.8m的曲面滑道,左右两边的滑道在O点平滑连接.小孩乘坐冰车由静止开始从滑道顶端出发,经过O点后与处于静止状态的家长所坐的冰车发生碰撞,碰撞后小孩及其冰车恰好停止运动。已知小孩和冰车的总质量m=30kg,家长和冰车的总质量为M=60kg,人与冰车均可视为质点,不计一切摩擦阻力。求:
(1)碰撞后家长所坐的冰车的速度大小;
(2)碰撞过程中小孩和家长(包括各自冰车)组成的系统损失的机械能。
15.(18分)(23-24高二下·广东茂名·阶段练习)如图所示,某超市两辆相同的手推购物车静置于水平地面上,质量均为。第二辆车前方是瓷砖墙,已知当其受冲击力超过会发生碎裂。为节省收纳空间,工人给第一辆车一个水平初速度,沿直线运动距离后与第二辆车相碰,且在极短时间内相互嵌套结为一体,再以共同的速度运动距离到达瓷砖墙。购物车与墙壁碰撞后,以碰前速度大小的一半弹回,与墙壁的作用时间。购物车与地面的摩擦力为重力的0.25倍,忽略空气阻力,取重力加速度。
(1)求购物车与瓷砖墙壁碰前的速度大小;
(2)忽略购物车与墙壁碰撞时的地面摩擦力的影响,请计算说明瓷砖会不会碎裂。
答案和解析
1.C
【详解】火箭发射时,燃料燃烧,产生高温燃气,燃气通过喷管向后高速喷出,燃气对火箭产生推力,在燃气推动火箭的力的作用下,火箭升空,这是利用了反冲作用。
故选C。
2.A
【详解】A.若光滑槽被固定在水平面上,在下滑过程中,物块只有重力做功,物块的重力势能转化为物块的动能,物块的机械能守恒,A正确;
B.若光滑槽被固定在水平面上,在下滑过程中,物块和槽水平方向合力不为零,水平方向动量不守恒,竖直方向上合力不为零,故竖直方向上动量不守恒,物块和槽的动量不守恒,B错误;
C.物块下滑过程中,物块和槽水平方向合力为零,水平方向动量守恒,竖直方向上合力不为零,故竖直方向上动量不守恒,故物块和槽动量不守恒,C错误;
D.物块滑离开弧形槽时,水平方向动量守恒,以向右为正,系统整体机械能守恒,则有
代入得
大小相等,方向相反。与弹簧碰撞后,物块速度速度反向,由于速度与弧形槽大小相等,则物块不会滑上弧形槽,一直做匀速直线运动,D错误;
故选A。
3.B
【详解】根据
又
,,
可知
,,
故选B。
4.D
【详解】A.根据动量定义式
p=mv
可知,一定质量的物体的动量发生变化,速度一定变化,可能是速度大小变化,也可能是速度方向变化,根据动能表达式
动能里的速度只有大小,与方向无关,所以动量变化,动能不一定变化,故A错误;
B.根据动量定义式
p=mv
可知,一定质量的物体的动量发生变化,速度一定变化,可能是速度大小变化,也可能是速度方向变化,故B错误;
CD.速度变化,则加速度一定不为零,故C错误,D正确。
故选D。
5.C
【详解】A.物体所受拉力F的冲量方向为拉力方向,故A错误;
B.物体所受拉力F的冲量大小是
故B错误;
C.根据平衡条件,物体所受摩擦力为
物体所受摩擦力的冲量大小为
故C正确;
D.物体所受重力的冲量大小为
故D错误。
故选C。
6.D
【详解】A.离开斜槽前小球和斜槽组成的系统竖直方向合力不为零,动量不守恒,故A错误;
B.相向运动的过程中合外力为零,系统动量守恒,故B错误;
C.炸裂前后系统内力远大于外力,系统动量守恒,故C错误;
D.子弹打进木块的瞬间子弹和木块组成的系统内力远大于外力,系统动量守恒,故D正确。
故选D。
7.C
【详解】根据题意可知,乌贼逃命速度为
设喷射出水的速度大小为,取乌贼逃命方向为正方向,由动量守恒定律有
解得
故选C。
8.CD
【详解】AB.抽动纸条时,笔帽受到的是滑动摩擦力,故不论快抽还是慢抽,笔帽受到的摩擦力均相等,故AB错误;
CD.根据冲量的定义
两次的摩擦力相同,摩擦力作用的时间不相同,缓慢抽出纸条时,摩擦力的作用时间长,笔帽受到的冲量大,快速抽出纸条时,摩擦力的作用时间长,笔帽受到的冲量小,根据动量定理
可知快速抽出白纸,水杯的动量变化更小,故CD正确。
故选CD。
9.BD
【详解】AB.木锤竖直打在糍粑上,以木锤为对象,向上为正方向,根据动量定理则有
木锤受到糍杷的冲量大小为
方向竖直向上;根据牛顿第三定律可知木槌对糍粑的冲量大小为,方向竖直向下,故B正确,A错误;
CD.木锤受到糍杷的平均冲力大小为
方向竖直向上,根据牛顿第三定律可知木槌对糍粑的平均冲力大小为,方向竖直向下,故D正确,C错误。
故选BD。
10.AC
【详解】A.设药品A、B的质量为m,碰撞后B的速度为,药品A到螺旋滑槽出口速度为
则,药品A、B碰撞过程动量守恒
解得
故A正确;
B.取药品A到螺旋滑槽出口速度的方向为正方向,根据动量定理,药品A对药品B的冲量为
药品B对药品A的冲量为
所以,药品A对药品B的冲量与药品B对药品A的冲量等大反向,故B错误;
C.药品A在螺旋滑槽运动过程重力的冲量为
故C正确;
D.设药品A离开传送带时的速度为,药品A在螺旋滑槽运动过程合力的冲量为
故D错误。
故选AC。
11.(1)AD
(2)>
(3)
【详解】(1)实验要验证的关系式为
因小球碰撞后均做平抛运动,且下落的高度相同,则运动时间相同,则水平位移与初速度成正比,可知可以由水平射程代替小球的水平速度,则要验证的关系可写成
接下来要完成的必要步骤是:用天平分别测量两个小球的质量m1、m2 ;分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N,测量OM、ON的长度,故选AD;
(2)为了尽量减小实验误差,防止入射球碰后反弹,则两个小球的质量应满足m1>m2;
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为
12.(1) 相等
(2)若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量,其可能的原因是系统受到导轨的摩擦阻力,合外力不为0。
【详解】(1)[1]在步骤①中气垫导轨安装时应保持水平状态,滑块在导轨上应做匀速直线运动,故滑块上的挡光片通过两光电门的时间相等。
[2]由游标卡尺读数规则可得
[3]由于挡光片的宽度比较小,故挡光片通过光电门的时间比较短,因此可将挡光片通过光电门的平均速度看成滑块通过光电门的瞬时速度,故滑块通过光电门的速度可表示为
[4] 滑块a碰前通过光电门1的瞬时速度为
碰后两滑块粘在一起通过光电门2的瞬时速度为
根据动量守恒可得
(2)若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量,其可能的原因是系统受到导轨的摩擦阻力,合外力不为0。
13.(1)2.4kg·m/s,方向向右;(2)5.2kg·m/s,方向向左
【详解】
(1)取向右为正方向,踢球过程中,初动量为
末动量为
动量的改变量为
方向向右。
(2)取向右为正方向,足球撞向球门门柱弹回过程,初动量为
末动量为
动量的改变量为
方向向左。
14.(1)3m/s;(2)270J
【详解】(1)小孩下滑过程据动能定理可得
小孩和家长碰撞后,设家长的速度为v,则由动量守恒
解得
v=3m/s
(2)碰撞过程中小孩和家长(包括各自冰车)组成的系统能量守恒
解得
15.(1);(2)瓷砖会碎裂
【详解】(1)设第1辆车与第2辆车碰前速度为,则
由牛顿第二定律得
两车相碰过程中,由动量守恒定律得
设嵌套后与墙壁碰前速度为,则
联立代数解得
(2)购物车与墙壁碰撞过程中,由动量定理得
解得
故瓷砖会碎裂。
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