2020_2021学年高中物理第十六章动量守恒定律单元评估检测含解析新人教版选修3_5

单元评估检测(第十六章)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～8题为单选题，9～12题为多选题)
1．人从高处跳到低处，为了安全，一般都是脚尖先着地，且双腿要弯曲，这样做的目的是(　　)
A．减小着地时所受冲量
B．使动量增量变得更小
C．增大人对地面的压强，起到安全作用
D．延长对地面的作用时间，从而减小地面对人的作用力
2．如图所示，光滑的水平地面上有一辆平板上，车上有一个人．原来车和人都静止．当人从左向右行走的过程中(　　)
A．人和车组成的系统动量不守恒
B．人和车组成的系统机械能守恒
C．人和车的速度方向相同
D．人停止行走时，人和车的速度一定均为零
3．如图所示，篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速引至胸前，这样做可以(　　)
A．减小球的动量的变化量
B．减小球对手作用力的冲量
C．减小球的动量变化率
D．延长接球过程的时间来减小动量的变化量
4．静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t的变化如图所示，则(　　)
A．4
s内物体的位移为零
B．4
s内拉力对物体做功不为零
C．4
s末物体的速度为零
D．4
s内拉力对物体冲量不为零
5.
如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，则(　　)
A．木块的最终速度为v0
B．由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒
C．车上表面越粗糙，木块减少的动量越多
D．车上表面越粗糙，小车获得的动量越多
6．质量m＝100
kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲＝40
kg、m乙＝60
kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3
m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为(　　)
A．0.6
m/s，向左
B．3
m/s，向左
C．0.6
m/s，向右
D．3
m/s，向右
7．如图所示，质量为m的小球A以水平速度v与静止在光滑水平面上质量为3m的小球B正碰后，小球A的速率变为，则碰后B球的速度为(以v的方向为正方向)(　　)
A.
B．－v
C．－
D.
8．如图，横截面积为5
cm2的水柱以10
m/s的速度垂直冲到墙壁上，已知水的密度为1×103
kg/m3，假设水冲到墙上后不反弹而顺墙壁流下，则墙壁所受水柱冲击力为(　　)
A．5×105
N
B．50
N
C．5×103
N
D．5×102
N
9．根据UIC(国际铁道联盟)的定义，高速铁路是指营运速率达200
km/h以上的铁路和动车组系统．据广州铁路局警方测算：当和谐号动车组列车以350
km/h的速度在平直铁轨上匀速行驶时，受到的阻力约为106
N，如果撞击一块质量为0.5
kg的障碍物，会产生大约5
000
N的冲击力，撞击时间约为0.1
s，瞬间可能造成列车颠覆，后果不堪设想．在撞击过程中，下列说法正确的是(　　)
A．冲击力对列车的冲量约为500
N·s
B．冲击力对列车的冲量约为104
N·s
C．冲击力对障碍物的冲量约为175
N·s
D．列车和障碍物组成的系统动量近似守恒
10．如图所示，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，以下说法正确的是(　　)
A．甲、乙两车运动中速度之比为
B．甲、乙两车运动中速度之比为
C．甲车移动的距离为L
D．乙车移动的距离为L
11．一质量为2
kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动．F随时间t变化的图线如图所示，则(　　)
A．t＝1
s时物块的速率为1
m/s
B．t＝2
s时物块的动量大小为4
kg·m/s
C．t＝3
s时物块的动量大小为5
kg·m/s
D．t＝4
s时物块的速度为零
12．如图(a)，一长木板静止于光滑水平桌面上，t＝0时，小物块以速度v0滑到长木板上，图(b)为物块与木板运动的v?t图象，图中t1、v0、v1已知，重力加速度大小为g.由此可求得(　　)
A．木板的长度
B．物块与木板的质量之比
C．物块与木板之间的动摩擦因数
D．从t＝0开始到t1时刻，木板获得的动能
二、非选择题(本题共4小题，共52分)
13．(8分)用如图所示的装置验证动量守恒定律，图中两小球半径相同，质量均已知，且mA>mB，图甲中两小球落在水平地面上，P点是不放被碰小球时，入射小球的落点，图乙中除让小球落在竖直木板上外，其余装置相同，B、B′两点在同一水平线上，则在图乙中：
(1)________点是不放被碰小球时入射小球的落点，________点是放上被碰小球时入射小球的落点．
(2)要验证动量守恒定律，需要验证的关系是______________________(用mA、mB，高度用图中字母表示)．
14．(12分)冰球运动是一项对抗性极强的冰雪体育竞技项目．如图所示，甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理水平冲撞，冲撞过程中运动员手中的冰球杆未与地面接触．已知甲运动员的质量为60
kg，乙运动员的质量为70
kg，冲撞前两运动员速度大小均为5
m/s，方向相反，冲撞结束，甲被撞回，速度大小为2
m/s，如果冲撞接触时间为0.2
s，忽略冰球鞋与冰面间的摩擦．问：
(1)撞后乙的速度大小是多少？方向又如何？
(2)冲撞时两运动员相互间的平均作用力多大？
15.
(14分)如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置．B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3:1，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞．求：
(1)A、B两球的质量之比；
(2)A、B碰撞前、后两球总动能之比．
16.
(18分)如图所示，水平轨道O点左侧粗糙，右侧光滑，在A、B两物块中间安放一颗微型炸药，并紧挨着放置于O点保持静止，物块C静置在O点右侧的P点上．某时刻引爆炸药，使A、B两物块向相反方向运动，A滑行到Q点后停止，B与C相碰后粘在一起向右运动．已知物块A与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.10，O、Q间的距离L＝2.0
m，物块的质量分别为mA＝2.0
kg，mB＝1.0
kg，mC＝3.0
kg，重力加速度g＝10
m/s2，A、B、C均可视为质点，爆炸时间极短．求：
(1)爆炸瞬间，物块A获得的速率vA；
(2)爆炸瞬间，物块B获得的速率vB；
(3)物块B与物块C相碰时产生的内能E.
单元评估检测(第十六章)
1．解析：人在和地面接触时，人的速度减为零，由动量定理可知(F－mg)t＝mΔv；而脚尖着地可以增加人着地的时间，由公式可知可以减小人受到地面的冲击力，故D正确，A、B、C错误．
答案：D
2．解析：人和车组成的系统所受外力为零，由动量守恒可知人和车的速度方向相反，当人的速度为零时，车速度也为零．系统初状态机械能为零，一旦运动，机械能不为零，可知人和车组成的系统机械能不守恒．
答案：D
3．解析：由动量定理Ft＝0－mv，而接球时先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速引至胸前为了延长时间，减小受力，即F＝，也就是减小了球的动量变化率，故C正确．
答案：C
4．解析：由图象可知物体在4
s内合外力的冲量为0，动量的变化量为0，末速度为0，动能变化量为0，合外力做功为0，选项B、D错误，C正确；物体先做加速后做减速运动，4
s末的速度为零，运动方向没有改变，位移一直增加，选项A错误．
答案：C
5．解析：由m和M组成的系统水平方向动量守恒易得A正确；m和M动量的变化与小车上表面的粗糙程度无关，因为车足够长，最终各自的动量与摩擦力大小无关．
答案：A
6．解析：甲、乙和船组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，开始时总动量为零，根据动量守恒定律有0＝－m甲v甲＋m乙v乙＋mv，解得v＝，代入数据解得v＝－0.6
m/s，负号说明小船的速度方向向左，故选项A正确．
答案：A
7．解析：由于碰后B球不可能越过A球水平向左运动，因选择了v方向为正，即向右为正，可先排除B、C两选项．据动量守恒定律mv＝mv1＋3mv2，若v1方向向右，即v1＝时，v2＝，运动方向相同，A球运动速度大于B球，意味着A球越过B球，与事实不符；若v1方向向左，即v1＝－时，v2＝，A错误、D正确．
答案：D
8．解析：t
s时间内喷水质量为m＝ρSvt＝1×103×5×10－4×10t
kg＝5t
kg，水在时间t
s内受到墙的冲量为I＝0－mv＝Ft，所以F＝＝
N＝－50
N
负号表示水受到墙的作用力的方向与运动方向相反．由此可知B项正确．
答案：B
9．解析：冲击力F为5
000
N，撞击时间t为0.1
s，冲量I＝Ft＝5
000×0.1
N·s＝500
N·s，A项正确，B、C两项错误；撞击过程时间极短，列车和障碍物组成的系统动量近似守恒，D项正确．
答案：AD
10．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，A正确，B错误；Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正确．
答案：ACD
11．解析：在第1
s内，由动量定理：F1·t1＝mv1得v1＝1
m/s，A正确；在0～2
s内，由动量定理：F1·t2＝p＝4
kg·m/s，B正确；在0～3
s内，由动量定理F1·t2－F2·t3＝p3＝3
kg·m/s，C错；在0～4
s内，由动量定理：F1·t2－F2·t4＝mv解得v＝1
m/s，D错．
答案：AB
12．解析：系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出物块相对于木板滑行的距离，木板的长度可能等于该长度、也可能大于该长度，根据题意无法求出木板的长度，故A项错误；物块与木板作出的系统动量守恒，以物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝(m＋M)v1，解得＝，v0与v1已知，可以求出物块与木板的质量之比，故B项正确；对木板，由动量定理得：μmgt1＝Mv1，解得μ＝，由于t1、v0、v1已知，可以求出动摩擦因数，故C项正确；由于不知道木板的质量，无法求出从t＝0开始到t1时刻，木板获得的动能，故D项错误．
答案：BC
13．解析：(1)不放被碰小球时，入射小球落在P点，则该速度正好在另外两个速度之间，故不放被碰小球时，入射小球落在图乙中的P点，当放上被碰小球时由于入射小球的速度减小，故飞行相同水平距离的时间变长，竖直下落的高度增大，入射小球的落点为M.
(2)设BB′＝x，则有x＝vt，下落的高度h＝gt2，解得v＝x，故需要验证的关系为＝＋.
答案：(1)P　M　(2)＝＋
14．解析：(1)取甲碰前的速度方向为正方向，根据动量守恒定律，对系统有：m甲v甲－m乙v乙＝－m甲v′甲＋m乙v′乙
解得v′乙＝1
m/s
方向与甲碰前的速度方向相同．
(2)根据动量定理，对甲有：－Ft＝－m甲v′甲－m甲v甲
解得F＝2100
N.
答案：(1)1
m/s，方向与甲碰前的速度方向相同
(2)2100
N
15．解析：(1)A、B碰撞后，A再与挡板相碰并以原速率返回，且两球恰好不发生第二次碰撞，说明A、B相碰后B向右运动，A向左运动，且速度大小相等．设碰撞前B的速度大小为v，由题目条件知，碰撞后两者速率均为，由动量守恒得mBv＝mA·－mB·
解得＝
(2)A、B碰撞前总动能Ek1＝mBv2
碰撞后总动能Ek2＝(mA＋mB)2＝mBv2
解得A、B碰撞前后总动能之比＝.
答案：(1)4?1　(2)9?5
16．解析：(1)A物块从O到Q过程，由动能定理
－μmAgL＝0－mAv
解得：vA＝2
m/s.
(2)取向右为正方向，爆炸瞬间，A与B组成的系统动量守恒
0＝－mAvA＋mBvB
解得vB＝4
m/s.
(3)取向右为正方向，B与C组成的系统动量守恒、能量守恒，则mBvB＝(mB＋mC)v，
E＝mv－(mB＋mC)v2
联立解得E＝6
J.
答案：(1)2
m/s　(2)4
m/s　(3)6
J
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