新人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)第一章動(dòng)量守恒定律質(zhì)量評(píng)估A含解析 試卷

第一章質(zhì)量評(píng)估(A)(時(shí)間:75分鐘　滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.1.“天津之眼”(如圖所示)是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪,是天津市的地標(biāo)之一.摩天輪懸掛透明座艙,乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列敘述正確的是(   )A.摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,乘客的機(jī)械能保持不變B.在最高點(diǎn)時(shí),乘客重力大于座椅對(duì)他的支持力C.摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中,乘客重力的沖量為0D.摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變解析:摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,乘客的動(dòng)能不變,重力勢(shì)能不斷變化,故乘客的機(jī)械能不斷變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.乘客在最高點(diǎn)時(shí),具有向下的加速度,乘客重力大于座椅對(duì)他的支持力,選項(xiàng)B正確.根據(jù)I=Ft知,重力的沖量不為0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.根據(jù)P=mgvcos θ(θ為重力方向與速度方向之間的夾角)可知,摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,θ不斷變化,重力的瞬時(shí)功率不斷變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:B2.太空探測(cè)器常裝配離子發(fā)動(dòng)機(jī),其基本原理是將被電離的原子從發(fā)動(dòng)機(jī)尾部高速噴出,從而為探測(cè)器提供推力.若某探測(cè)器質(zhì)量為490 kg,離子以30 km/s的速率(遠(yuǎn)大于探測(cè)器的飛行速率)向后噴出,流量為3.0×10-3 g/s,則探測(cè)器獲得的平均推力大小為(   ) A.1.47 N B.0.147 N C.0.09 N D.0.009 N 解析:在時(shí)間t內(nèi)噴出離子的質(zhì)量m=3.0×10-3×10-3×t kg/s=3.0×10-6t kg/s.對(duì)噴出的離子,由動(dòng)量定理得Ft=mv-0,代入數(shù)據(jù)解得F=0.09 N,由牛頓第三定律可知,探測(cè)器獲得的平均推力大小F'=F=0.09 N,故選項(xiàng)C正確. 答案:C3.靜置在地面上的質(zhì)量為m'(含燃料)的火箭模型點(diǎn)火升空,在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體.忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時(shí)火箭模型獲得的速度大小是????????????? (   )A.v0     B.v0   C.v0   D.v0解析:根據(jù)動(dòng)量守恒定律mv0=(m'-m)v,解得 v=v0,選項(xiàng)D正確. 答案:D4.如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.這就是動(dòng)量守恒定律.若一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,則????????????? (   )A.此系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體所受的合力一定都為0B.此系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體的動(dòng)量大小不可能都增加C.此系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒D.此系統(tǒng)的機(jī)械能可能增加解析:若一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,則整個(gè)系統(tǒng)所受的合力為0,此系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體所受的合力不一定都為0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.此系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體的動(dòng)量大小可能會(huì)都增加,但是方向不同,總動(dòng)量不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.系統(tǒng)所受合外力為0,但是除重力、彈力以外的其他力做功不一定為0,故機(jī)械能不一定守恒,系統(tǒng)的機(jī)械能可能增加,也可能減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:D5.如圖所示,質(zhì)量為m'的小車靜止在光滑的水平面上,小車上AB部分是半徑為R的光滑圓弧,BC部分是粗糙的水平面.今把質(zhì)量為m的小物體從A點(diǎn)由靜止釋放,小物體與BC部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最終小物體靜止于B、C之間的D點(diǎn),則B、D間的距離x隨各量變化的情況是????????????? (   )A.其他量不變,R越大,x越大B.其他量不變,μ越大,x越大C.其他量不變,m越大,x越大D.其他量不變,m'越大,x越大解析:小車和小物體組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒且為0,所以當(dāng)小車和小物體相對(duì)靜止時(shí),系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量仍為0,則小車和小物體最終相對(duì)于水平面也靜止,由能量守恒得μmgx=mgR,x=,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤.答案:A6.在光滑的水平面的同一直線上,自左向右地依次排列質(zhì)量均為m的一系列小球,另一質(zhì)量為m的小球A以水平向右的速度v運(yùn)動(dòng),依次與上述小球相碰,碰后粘在一起,碰撞n次后,剩余的總動(dòng)能為原來的,則n為(   )A.5    B.6 C.7    D.8解析:第一次碰撞時(shí)根據(jù)動(dòng)量守恒mv=2mv1,解得v1=v,碰撞前的動(dòng)能=mv2,第一次碰撞后的動(dòng)能=×2m2=mv2,第n次碰撞后的動(dòng)能=(n+1)m2=×,當(dāng)剩余的總動(dòng)能為原來的時(shí),×mv2=×,解得n=7,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.答案:C7.甲、乙兩個(gè)物塊在光滑水平桌面上沿同一直線運(yùn)動(dòng),甲追上乙,并與乙發(fā)生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度隨時(shí)間的變化如圖中實(shí)線所示.已知甲的質(zhì)量為1 kg,則碰撞過程兩物塊損失的機(jī)械能為????????????? (   ) A.3 J   B.4 J C.5 J    D.6 J 解析:設(shè)甲、乙的質(zhì)量分別為m甲、m乙,碰撞前甲、乙的速度分別為v1和v2,碰撞后甲、乙的速度分別為v3和v4.碰撞過程中動(dòng)量守恒,則m甲v1+m乙v2=m甲v3+m乙v4,其中v1=5.0 m/s,v2=1.0 m/s,v3=-1.0 m/s,v4=2.0 m/s,解得m乙=6 kg,則碰撞過程兩物塊損失的機(jī)械能ΔE=m甲+m乙-m甲-m乙=3 J,故選項(xiàng)A正確. 答案:A二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分.8.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為0.18 kg的壘球,以25 m/s的水平速度飛向球棒,被球棒打擊后反向水平飛回,速度大小變?yōu)?5 m/s,設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間為0.01 s.下列說法正確的是 (   ) A.球棒對(duì)壘球的平均作用力大小為1 260 N B.球棒對(duì)壘球的平均作用力大小為360 N C.球棒對(duì)壘球做的功為126 J D.球棒對(duì)壘球做的功為36 J 解析:設(shè)球棒對(duì)壘球的平均作用力為F,由動(dòng)量定理得Ft=m(vt-v0),將vt=45 m/s,v0=-25 m/s,代入上式,得F=1 260 N,由動(dòng)能定理得W=m-m=126 J,選項(xiàng)A、C正確. 答案:AC9.如圖所示,在光滑水平面上停著質(zhì)量為m裝有弧形槽的小車.現(xiàn)有一質(zhì)量也為m的小球以v0的水平速度沿與切線水平的槽口向小車滑去(不計(jì)摩擦),到達(dá)某一高度后,小球又返回小車右端,則下列判斷正確的是????????????? (   )A.小球在小車上到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0B.小球離開車后,對(duì)地將向右做平拋運(yùn)動(dòng)C.小球離開車后,對(duì)地將做自由落體運(yùn)動(dòng)D.此過程中小球?qū)囎龅墓?/span>m解析:當(dāng)小球與小車的水平速度相等時(shí),小球沿弧形槽上升到最大高度,設(shè)該高度為h,則mv0=2mv,得v=v0,選項(xiàng)A正確.設(shè)小球離開小車時(shí),小球的速度為v1,小車的速度為v2,整個(gè)過程中動(dòng)量守恒,得mv0=mv1+mv2①,由機(jī)械能守恒得m=m+m②,聯(lián)立①②解得v1=0,v2=v0,即小球與小車分離后二者交換速度,所以小球與小車分離后做自由落體運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.對(duì)小車運(yùn)用動(dòng)能定理,得小球?qū)π≤囎龉?/span>W=m-0=m,選項(xiàng)D正確.答案:ACD10.如圖所示,甲、乙兩車的質(zhì)量均為m',靜置在光滑的水平面上,兩車相距l.乙車上站立著一個(gè)質(zhì)量為m的人,他通過一條輕繩拉甲車,甲、乙兩車最后互相接觸,下列說法正確的是????????????? (   )A.甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)速度之比為B.甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)速度之比為C.甲車移動(dòng)的距離為lD.乙車移動(dòng)的距離為l解析:將甲、乙、人看成一系統(tǒng),則水平方向動(dòng)量守恒,甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)速度之比等于質(zhì)量的反比,為,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.m'x甲=(m'+m)x乙,x甲+x乙=l,解得x甲=,x乙=,選項(xiàng)C、D正確.答案:ACD三、非選擇題:共54分.11.(8分)下圖為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖.已知A、B小球的質(zhì)量分別為mA、mB,半徑分別為rA、rB,圖中P點(diǎn)為單獨(dú)釋放A球的落點(diǎn)平均位置,M、N是A、B小球碰撞后落點(diǎn)的平均位置.(1)本實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是　　　　. A.斜槽軌道必須是光滑的B.斜槽軌道末端的切線水平C.入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速度釋放D.入射球與被碰球滿足mA=mB,rA=rB(2)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,需要測(cè)量OP間的距離x1,還需要測(cè)量的物理量有　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　(用相應(yīng)的文字和字母表示). (3)如果動(dòng)量守恒,那么滿足的關(guān)系式是　　　　　　　　　　(用測(cè)量的物理量的字母表示). 解析:(1)驗(yàn)證斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn),是通過平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解碰撞前后的速度的,只要求小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),對(duì)斜槽是否光滑沒有要求,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng),則軌道的末端必須水平,選項(xiàng)B正確.要保證碰撞前的速度相同,入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下,選項(xiàng)C正確.為了保證小球的碰撞為正碰,且碰后不反彈,要求mA>mB,rA=rB,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.(2)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即驗(yàn)證mAv1=mAv2+mBv3,小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),它們拋出點(diǎn)的高度相等,在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,上式兩邊同時(shí)乘t得mAv1t=mAv2t+mBv3t,即mAx1=mAx2+mBx3,因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量OP間的距離x1、OM間的距離x2、ON間的距離x3.(3)根據(jù)第(2)問可知需要驗(yàn)證mAx1=mAx2+mBx3.答案:(1)BC(2)OM間的距離x2　ON間的距離x3 (3)mAx1=mAx2+mBx312.(8分)某同學(xué)用圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)開始前在水平放置的氣墊導(dǎo)軌左端裝一個(gè)彈射裝置,滑塊碰到彈射裝置后將被鎖定,打開控制開關(guān),滑塊可被彈射裝置向右彈出.滑塊甲和滑塊乙上裝有相同寬度的擋光片,在滑塊甲的右端和滑塊乙的左端裝上了彈性碰撞架(圖中未畫出).實(shí)驗(yàn)開始前,滑塊甲被彈射裝置鎖定,滑塊乙靜止于兩個(gè)光電門之間.甲乙(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d,如圖乙所示,則d=　　　　cm. (2)為使碰撞后兩個(gè)滑塊能夠先后通過光電門2,選用　　　　組滑塊實(shí)驗(yàn)效果更好. A.m甲=50 g,m乙=50 g B.m甲=100 g,m乙=50 g C.m甲=50 g,m乙=100 g (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄下滑塊甲(質(zhì)量為m甲)通過光電門1的時(shí)間為t1,滑塊乙(質(zhì)量為m乙)通過光電門2的時(shí)間為t2,滑塊甲通過光電門2的時(shí)間為t3,根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材等測(cè)量條件確定只要等式　　　　　　　　　　成立,則可說明碰撞過程中動(dòng)量守恒;只要等式　　　　　　　　　　成立,則可說明這次碰撞沒有能量損失.(用題目中所給的字母表示) 解析:(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為21 mm,游標(biāo)讀數(shù)為 0.05×9 mm=0.45 mm,則最終讀數(shù)為21.45 mm=2.145 cm. (2)為使碰撞后兩個(gè)滑塊能夠先后通過光電門2,入射滑塊不能反彈,所以應(yīng)用質(zhì)量較大的滑塊去碰質(zhì)量較小的滑塊,故選項(xiàng)B符合要求.(3)滑塊經(jīng)過光電門的速度分別為v1=,v2=,v3=.設(shè)甲的初速度方向?yàn)檎较?則由動(dòng)量守恒定律有m甲v1=m甲v3+m乙v2,代入速度則有m甲=m甲+m乙.若碰撞沒有能量損失,則有m甲2=m甲2+m乙2,即m甲2=m甲2+m乙2成立.答案:(1)2.145　(2)B　(3)m甲=m甲+m乙 m甲2=m甲2+m乙213.(12分)在光滑的水平面上,質(zhì)量為2m的小球A以速率v0 向右運(yùn)動(dòng).在小球A的前方O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示.小球A與小球B發(fā)生正碰后均向右運(yùn)動(dòng).小球B被Q點(diǎn)處的墻壁彈回后與小球A在P點(diǎn)相遇,lPQ=1.5lOP.假設(shè)小球與墻壁之間的碰撞沒有能量損失,求: (1)A、B兩球在O點(diǎn)碰后速度的大小;(2)A、B兩球在O點(diǎn)碰撞的能量損失.解析:(1)由碰撞過程中動(dòng)量守恒得2mv0=2mv1+mv2,由題意可知lOP=v1t,lOQ+lPQ=v2t,lOQ=lOP+lPQ,lPQ=1.5lOP,解得v1=v0,v2=v0.(2)兩球在O點(diǎn)碰撞前后系統(tǒng)的機(jī)械能之差ΔE=×2m-×2m+×m,代入(1)的結(jié)果得ΔE=0.答案:(1)v0 v0　(2)0 14.(12分)兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同一條直線運(yùn)動(dòng),并發(fā)生碰撞,碰撞后二者粘在一起運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后,從光滑路段進(jìn)入粗糙路段.二者的位移x隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示.求:(1)滑塊A、B的質(zhì)量之比;(2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比.解析:(1)設(shè)A、B質(zhì)量分別為m1、m2,A、B碰撞前的速度分別為v1、v2,由題給圖像得v1=-2 m/s,v2=1 m/s, A、B碰撞后粘在一起,二者的共同速度為v,由題給圖像得v= m/s, 由動(dòng)量守恒定律有m1v1+m2v2=(m1+m2)v,解得 =1∶8.(2)由能量守恒定律得,兩滑塊因碰撞而損失的機(jī)械能ΔE=m1+m2-(m1+m2)v2,由圖像可知,兩滑塊最后停止運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理得,兩滑塊克服摩擦力所做的功W=(m1+m2)v2,解得=1∶2.答案:(1)1∶8　(2)1∶2 15.(14分)如圖所示,小球A的質(zhì)量為m,系在細(xì)線的一端,線的另一端固定在O點(diǎn),O點(diǎn)到水平面的距離為h.物塊B的質(zhì)量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)正下方,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直,由靜止開始釋放小球,小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰,碰撞時(shí)間極短,反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為.小球與物塊均可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,自由落體加速度大小為g,求碰撞過程物塊獲得的沖量大小及物塊在水平面上滑行的距離.解析: 設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物塊相撞前的速度大小為v1,取小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為0,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgh=m,解得v1=,設(shè)碰撞后小球反彈的速度大小為v1',同理有mg=mv1'2,解得v1'=,設(shè)碰撞后物塊的速度大小為v2,取水平向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律有mv1=-mv1'+5mv2,解得v2=,由動(dòng)量定理可得,碰撞過程物塊獲得的沖量為I=5mv2=m,物塊在水平面上滑行所受摩擦力的大小為F=5μmg,設(shè)物塊在水平面上滑行的距離為s,由動(dòng)能定理有-Fs=0-×5m,解得s=.答案:m