第一章 动量和动量守恒定律 章末测评验收卷(含答案)-2021年粤教版(新教材)物理选择性必修第一册
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1、第一章第一章 动量和动量守恒定律动量和动量守恒定律 (时间:90 分钟 满分:100 分) 一、单项选择题(本题共 8 小题,每小题 3 分,共 24 分) 1.质量为 M 的小车在光滑水平地面上以速度 v0匀速向右运动,当车中的沙子从底部的漏斗中 不断地流下时,车子的速度将( ) A.减小 B.不变 C.增大 D.无法确定 答案 B 解析 以车和漏掉的沙子组成的系统为研究对象,系统水平方向动量守恒,设沙质量为 m,漏 掉的沙和车有相同水平速度设为 v,则(Mm)v0(Mm)v,vv0。 2.质量为 1 kg 的物体做直线运动,其速度时间图像如图所示。则物体在前 10 s 内和后 10 s 内
2、所受合外力的冲量分别是( ) A.10 N s,10 N s B.10 N s,10 N s C.0,10 N s D.0,10 N s 答案 D 解析 由图像可知,在前 10 s 内初、末状态的动量相同,p1p25 kg m/s,由动量定理知 I1 0;在后 10 s 内末状态的动量 p35 kg m/s,由动量定理得 I2p3p210 N s,故选项 D 正确。 3.把一支弹簧枪水平固定在小车上,小车放在光滑水平地面上,枪射出一颗子弹的过程中,关 于枪、子弹、小车,下列说法正确的是( ) A.枪和子弹组成的系统动量守恒 B.枪和小车组成的系统动量守恒 C.子弹和枪筒之间摩擦力很小,可以忽略
3、不计,故二者组成的系统动量近似守恒 D.枪、子弹、小车三者组成的系统动量守恒 答案 D 解析 对枪和子弹组成的系统,由于小车对枪有外力,枪和子弹组成的系统所受外力之和不为 零,所以动量不守恒,故 A、C 错误;对枪和小车组成的系统,由于子弹对枪有作用力,导致 枪和小车组成的系统所受外力之和不为零,所以动量不守恒,故 B 错误;小车、枪和子弹组 成的系统在整个过程中所受合外力为零,系统动量守恒,故 D 正确。 4.如图所示,质量为 m 的小球 A 系在长为 l 的轻绳一端,另一端系在质量为 M 的小车支架的 O 点。现用手将小球拉至轻绳水平,此时小车静止于光滑水平面上,放手让小球摆下与 B 处固
4、 定的橡皮泥碰击后粘在一起,则在此过程中小车的位移是( ) A.向右,大小为ml M B.向左,大小为ml M C.向右,大小为 ml Mm D.向左,大小为 ml Mm 答案 D 解析 当小球向下摆动的过程中,小球与小车组成的系统,水平方向动量守恒,即 0mv Mv1,变形得 mvMV,两边同乘以 t,可得 mvtMv1t,设小车的位移大小为 s,则小球相对 于地的位移大小为 ls,可得 m(ls)Ms,解得 s ml Mm,方向向左,故 D 正确,A、B、C 错误。 5.把 A、B 物体用轻质弹簧连接起来,放在光滑水平面上,A 物体靠在固定板上,如图所示, 用力向左推 B 物体, 压缩弹簧
5、, 当外力做功为 W 时, 突然撤去外力。 从 A 物体开始运动以后, 弹簧弹性势能的最大值是( ) A.W 3 B.W 2 C.2W 3 D.W 答案 A 解析 A 开始运动之前,弹簧伸长过程中,弹性势能转化为 B 物体的动能,由能量守恒得 W 1 2mBv 2 0,A 开始运动之后,A、B 构成的系统水平方向上不受外力,动量守恒。当 A、B 有共 同速度时弹性势能最大,则有 mBv0(mBmA)v共。对 A、B 和弹簧构成的系统机械能守恒, 故有1 2mBv 2 01 2(mBmA)v 2 共Ep,联立以上三式可得 EpW 3 ,故 A 项正确。 6.(2021 延庆县井庄中学月考)质量相
6、等的 A、B 两个物体放在同一水平面上,分别受到水平拉 力 F1、F2的作用而从静止开始做匀加速直线运动,经过时间 t0和 4t0,A、B 的速度分别达到 2v0和 v0时,分别撤去 F1和 F2,以后物体继续做匀减速直线运动直至停止,两个物体速度随 时间变化的图像如图所示,设 F1和 F2对 A、B 的冲量分别为 I1和 I2,F1和 F2对 A、B 做的功 分别为 W1和 W2,则下列结论正确的是( ) A.I1I2,W1W2 B.I1W2 C.I1I2,W1I2,W1W2 答案 B 解析 从图像可知,两物块匀减速运动的加速度大小都为v0 t0,根据牛顿第二定律,匀减速运动 中有 fma,
7、则摩擦力大小都为 mv0 t0.根据图像知,匀加速运动的加速度分别为 2v0 t0 , v0 4t0,根据 牛顿第二定律,匀加速运动中有 Ffma,则 F13mv0 t0 ,F25mv0 4t0 ,F1和 F2的大小之比为 125; 所以I1 I2 F1t0 F2 4t0 121 54 3 51, 则 I1I2; 图线与时间轴所围成的面积表示运动的位移, 则位移之比为s1 s2 02v0 2 3t0 0v0 2 5t0 6 5;两个物体的初速度、末速度都是 0,所以拉力做的功与摩擦 力做的功大小相等,所以W1 W2 fs1 fs2 s1 s2 6 51,则 W1W2。故选 B。 7.高铁列车在
8、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,列车的动能 ( ) A.与它所经历的时间成正比 B.与它的位移成正比 C.与它的速度成正比 D.与它的动量成正比 答案 B 解析 列车启动的过程中加速度恒定,由匀变速直线运动的速度与时间关系可知 vtat,且列 车的动能为 Ek1 2mv 2 t,由以上整理得 Ek1 2ma 2t2,动能与时间的平方成正比,动能与速度的 平方成正比,A、C 错误;将 s1 2at 2 代入上式得 Ekmas,则列车的动能与位移成正比,B 正 确;由动能与动量的关系式 Ek p2 2m可知,列车的动能与动量的平方成正比,D 错误。 8.为估算雨水对伞面
9、产生的平均撞击力,小明在大雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得 10 分 钟内杯中水位上升了 45 mm,当时雨滴竖直下落速度约为 12 m/s。设雨滴撞击伞面后无反弹, 不计雨滴重力,雨水的密度为 1103 kg/m3,伞面的面积约为 0.8 m2,据此估算当时雨水对伞 面的平均撞击力约为 ( ) A.0.1 N B.1.0 N C.10 N D.100 N 答案 B 解析 设容器底面积为 S,则 10 分钟内下落的雨水的总质量 mSh,其动量变化量 pmv Shv;设雨水对伞面的平均撞击力为 F,由动量定理 Ftp,解得 FShv t 0.72 N,故 B 正确。 二、多项选择题(本题共 4
10、个小题,每小题 5 分,共 20 分。每小题有多个选项符合题目要求。 全部选对得 5 分,选对但不全的得 3 分,有错选的得 0 分) 9.甲、乙两个质量都是 M 的小车静置在光滑水平地面上。质量为 m 的人站在甲车上并以速度 v(相对于地面)跳上乙车,接着仍以速率 v(相对于地面)反跳回甲车。对于这一过程,下列说法 中正确的是( ) A.最后甲、乙两车的速率相等 B.最后甲、乙两车的速率之比 v甲v乙M(mM) C.人从甲车跳到乙车时对甲车的冲量 I1,从乙车跳回甲车时对乙车的冲量 I2,应是 I1I2 D.选项 C 中的结论应是 I1I2 答案 BD 解析 以人跳离甲车的速度方向为正方向,
11、以人与甲车组成的系统为研究对象,由动量守恒定 律得 mvMv10;以乙车与人组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得,人跳上乙车时, mv(mM)v2, 人跳离乙车时, (mM)v2Mv乙mv, 再以人与甲车组成的系统为研究对象, 由动量守恒定律得mvMv1(mM)v甲,解得v 甲 v乙 M Mm,故选项 A 错误,B 正确;由动 量定理得,对甲车有 I1Mv1mv,对乙车有 I2Mv乙2mv,I1dB,(dAdB)vB B.子弹 A 的动能等于子弹 B 的动能 C.子弹 A 的动量大小大于子弹 B 的动量大小 D.子弹 A 的动量大小等于子弹 B 的动量大小 答案 AD 解析 由题知,子弹 A
12、、B 从木块两侧同时射入木块,木块始终保持静止,分析可知,两子弹 对木块的推力大小相等,方向相反,子弹在木块中运动的时间必定相等,否则木块就会运动。 设两子弹所受的阻力大小均为 f,根据动能定理,对 A 子弹有fdA0EkA,得 EkAfdA,对 B 子弹有fdB0EkB, 得 EkBfdB。 由于 dAdB, 则子弹入射时的初动能 EkAEkB, 故 B 错误; 两子弹和木块组成的系统动量守恒,因射入后系统的动量为零,所以子弹 A 的动量大小等于 子弹 B 的动量大小,故 C 错误,D 正确;根据动量与动能的关系得 mv 2mEk,则有 2mAEkA 2mBEkB,而 EkAEkB,则 mA
13、vB,A 正确。 12.两个小木块 A 和 B 中间夹着一轻质弹簧,用细线捆在一起,放在光滑的水平桌面上,松开 细线后,木块 A、B 分别向左、右方向运动,离开桌面后做平抛运动,落地点与桌面边缘的水 平距离分别为 lA1 m,lB2 m,如图所示,则下列说法正确的是( ) A.木块 A、B 离开弹簧时的速度大小之比 vAvB12 B.木块 A、B 的质量之比 mAmB21 C.木块 A、B 离开弹簧时的动能之比 EkAEkB12 D.弹簧对木块 A、B 的作用力大小之比 FAFB12 答案 ABC 解析 A、B 两木块脱离弹簧后做平抛运动,由平抛运动规律得木块 A、B 离开弹簧时的速度 之比为
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