高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力学单位制当堂检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力学单位制当堂检测题，共20页。试卷主要包含了3动量守恒定律同步训练4，64m，营垒直径D=1，6J等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册1.3动量守恒定律同步训练4（含解析）  1．如图所示，光滑水平面上A、B两点间静置有一质量为M、半径为R的均匀材质半圆槽，其圆心O在AB中垂线上。从槽左边缘处由静止释放一质量为m的小球，最终半圆槽和小球都静止，且小球静止在半圆槽最低点。在运动过程中下列说法中正确的是（　　）
 A．半圆槽和小球系统的机械能守恒B．半圆槽和小球系统的动量守恒C．半圆槽和小球系统增加的内能为mgRD．小球最终静止的位置在AB的中垂线上2．如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一个光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，让一个物块从槽上高h处由静止开始下滑。下列说法正确的是（　　）A．物块沿槽下滑的过程中，物块与槽组成的系统的机械能守恒B．物块沿槽下滑的过程中，物块与槽组成的系统动量守恒C．从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，弹簧对物块的冲量等于零D．物块第一次被反弹后一定能再次回到槽上高h处3．如图所示，一辆装有砂子且与砂子质量之和为M的小车以速度在光滑水平面上运动，一质量为m、速度为的小球沿俯角为θ的方向落到车上并埋在车里的砂中，此时小车的速度为（　　）A． B． C． D．4．下列说法中正确的是（　　）A．如果一个系统的合外力为零，则系统的机械能一定守恒B．一对作用力与反作用力总是一个正功，一个做负功C．如果一个系统的动量守恒，则系统的机械能不一定守恒D．如果一个系统的合外力做功为零，则系统的动量一定守恒5．如图所示，在光滑水平面上静止着一倾角为、质量为的斜面体B，现有一质量为的物体A以初速度沿斜面上滑，若A刚好可以到达B的顶端，且A、B具有共同速度，不计A、B间的摩擦，则A到达B的顶端时速度的大小为（　　）A． B． C． D．6．小船相对于静止的湖水以速度v向东航行．某人将船上两个质量相同的沙袋，以相对于湖水相同的速率v先后从船上水平向东、向西抛出船外．那么当两个沙袋都被抛出后，小船的速度将A．仍为v B．大于v C．小于v D．可能反向7．质量相同的A、B两小车置于光滑的水平面上，有一个质量为m的人静止在A车上，两车都静止，当这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车上，最终相对A车静止，则A车最终的速率：（　　）A．等于零 B．小于B车的速率 C．大于B车的速率 D．等于B车的速率。8．如图所示，质量之比mA：mB=2：3的两物体A、B，原来静止在平板上小车C上，地面光滑。现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力、使A、B同时由静止开始运动，下列正确的说法是（　　）A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同时，A、B组成系统的动量守恒B．无论A、B与平板车上表面间的动摩擦因数是否相同，A、B、C组成系统的动量都守恒C．若A、B与平板车上表面间的摩擦力大小相等时，A、B组成系统的机械能守恒D．若A、B与平板车上表面间的摩擦力大小相等时，A、B、C组成系统的机械能守恒9．如图，在光滑的水平面上，有一静止的小车，甲、乙两人站在小车左、右两端，当他俩同时相向而行时，发现小车向右运动，下列说法中错误的是（　　） A．乙的速度必定大于甲的速度B．乙对小车的冲量必定大于甲对小车的冲量C．乙的动量必定大于甲的动量D．甲、乙的动量之和必定不为零10．如图所示，光滑水平面上有一小车，小车上有一物体，用一细线将物体系于小车的A端(细线未画出)，物体与小车A端之间有一压缩的弹簧，某时刻线断了，物体沿车滑动到B端并粘在B端的油泥上．关于小车、物体和弹簧组成的系统，下述说法中正确的是(　　)① 若物体滑动中不受摩擦力，则全过程系统机械能守恒② 若物体滑动中有摩擦力，则全过程系统动量守恒③ 小车的最终速度与断线前相同④ 全过程系统机械能不守恒A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④11．一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上固定一条长为L、系有小球的水平细绳，小球由静止释放，如图所示，不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　）A．小球的机械能不守恒，球、车系统动量守恒B．小球的机械能不守恒，球、车系统动量不守恒C．球的速度为零时，车的速度不为零D．球、车系统的机械能、动量都不守恒 12．如图所示，A、B两物体的质量之比为mA∶mB=1∶2，它们原来静止在平板车C上（平板车原来也是静止的），A、B两物体间有一根被压缩了的水平轻质弹簧，A、B两物体与平板车上表面间的动摩擦因数都为（已知A物体的质量为m，当地重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力），水平地面光滑，当弹簧突然释放后，下列关于A、B、C的运动情况的说法中正确的是（　　）A．若释放瞬间弹簧的弹力，则A相对于C滑动，B相对于C静止，C相对于地面静止B．若释放瞬间弹簧的弹力，则A相对于C滑动，B相对于C静止，C向右运动C．若释放瞬间弹簧的弹力 ，则A、B都相对于C滑动，C向右运动D．若释放瞬间弹簧的弹力 ，则A、B都相对于C滑动，C向左运动13．如图所示，质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R，现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为（不计空气阻力）。则下列说法错误的是（　　）A．小球和小车组成的系统动量守恒B．小车向左运动的最大距离为RC．小球从B点离开小车不会再落回轨道内D．小球从B点离开小车后又会从B点落回轨道，再次恰好到达A点时速度为零不会从A点冲出14．在光滑水平面上A、B两小车中间有一轻弹簧（弹簧不与小车相连），如图所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将小车及弹簧看成一个系统，下列说法中正确的是（　　）A．两手同时放开后，系统总动量始终为零B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C．先放开左手，后放开右手，总动量向左D．无论何时放手，两手放开后，系统总动量都保持不变15．在某次杂技表演中，一演员平躺在水平面上，腹部上方静置一质量M=80kg的石板，另一演员手持一质量为m=5kg的铁锤，从h1=1.8m高处由静止落下，与石板撞击后反弹至h2=0.05m处，结果石板裂开而平躺着的演员没有受伤。若铁锤撞击石板的时间为t1=0.01s，由于缓冲，演员腹部与石板相互作用的时间为t2=0.5s，铁锤的下落视为自由落体运动，重力加速度g取10m/s2，则（　　）A．铁锤撞击石板前瞬间的速度大小为6m/sB．撞击过程中铁锤受到的冲量大小为25N⋅sC．撞击过程中铁锤对石板的平均作用力大小为3500ND．缓冲过程中石板对演员的平均作用力大小约为870N16．如图所示，在粗糙水平面上，用水平轻绳相连的两个相同物体A和B质量均为m,在水平恒力F作用下以速度v做匀速运动,在t=0时轻绳断开，A在F的作用下继续前进，则下列说法正确的是（　　）A．t=0至时间内，A、B的总动量守恒B．至时间内，A、B的总动量守恒C． 时，A的动量为2mvD． 时，A的动量为4mv  17．如图所示，一质量为m的小球沿光滑的水平面以速度v冲上一个静止在水平地面上的质量为2m的曲面体，曲面体的曲面部分为半径为R的光滑面圆弧并且和水平面相切。则小球能上升的最大高度为_________。 18．如图所示，质量为 m 的木板静止的放在光滑水平面上，质量为 2m、可视为质点的木块以水平速度 v0 从左端滑上木板。木块与木板间的动摩擦因数为μ，木板足够长。(1)求木块和木板的加速度大小；(2)求木块和木板速度相等所经历的时间及此时木块相对于木板的位移；(3)若木板不是足够长，要使木块不从木板上滑落，求木板的最小长度。19．冰壶运动已列入冬季奥运会运动项目中，我国运动员现正在积极备战2022年北京冬奥会。冰壶运动场地如图所示，两支队伍的冰壶完全相同（可视为质点），一支队伍的运动员将本方冰壶M以=4m/s的速度从本方前掷线A上发出向对方冰壶N撞去。冰壶M﹑N与双方营垒圆心在同一条直线上，已知双方营垒前掷线A﹑B之间距离L=10m，N与B距离L1=2m，N与本方营垒圆心距离L2=0.64m，营垒直径D=1.5m，每个冰壶质量均为10kg，冰壶与冰面动摩擦因数=0.05，M﹑N碰撞后M恰好运动到对方营垒圆心，重力加速度g=10m/s2。求：(1)碰撞后冰壶N运动的距离，冰壶N是否被碰出了营垒？(2)通过计算说明两冰壶的碰撞是否是弹性碰撞。20．如图所示，一对杂技演员（都视为质点）乘秋千（秋千绳处于水平位置）从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自己刚好能回到高处A．求男演员落地点C与O点的水平距离s．已知男演员质量m1和女演员质量m2之比m1∶m2=2，秋千的质量不计，秋千的摆长为R，C点比O点低5R．21．静止在水平地面上的两小物块A、B（均可视为质点），质量分别为mA=1.0kg、mB=4.0kg，两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧竖直墙壁的距离L，如图所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为Ek=10.0J。释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.2。重力加速度取g=10m/s2。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。(1)求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小；(2)若要让B停止运动后A、B才第一次相碰，求L的取值范围。22．如图所示，光滑的水平地面上放着两个完全相同的长木板A和B，长木板的质量均为M，长度均为L，可视为质点的质量为m的物块C静止在木板A的左边缘，物块C与A、B间的动摩擦因数均为。现给物块C一瞬时向右的冲量I，求物块C恰好不滑离木板A时，瞬时冲量I的大小（已知重力加速度大小为g）。23．如图所示，CDE为光滑的轨道，其中ED段是水平的，CD段是竖直平面内的半圆，与ED相切于D点，且半径R=0.5m。质量m=0.2kg的小球B静止在水平轨道上，另一质量M=0.2kg的小球A前端装有一轻质弹簧，以速度v0向左运动并与小球B发生相互作用。小球A、B均可视为质点，若小球B与弹簧分离后滑上半圆轨道，并恰好能过最高点C，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度g=10m/s2，求：（1）小球B与弹簧分离时的速度vB多大；（2）小球A的速度v0多大；（3）弹簧最大的弹性势能EP是多少？
参考答案1．C【详解】A．取半圆槽最低点所在平面为零势能面，开始运动时，小球具有一定的重力势能，最后静止在零势能面，半圆槽的动能也没有增加，即系统损失了机械能，故A错误；B．竖直方向上外力不为零，即竖直方向上动量不守恒，故B错误；C．系统增加的内能等于小球损失的重力势能，即mgR，故C正确；D．当小球第一次滚动到半圆槽的最右端时，半圆槽向左达到最大位移x1，当小球回滚到最左端时，半圆槽向右移动一段位移x2，且x1> x2；当小球再一次滚动到最右端时，半圆槽向左移动一段位移x3，且x2> x3；并以此类推，所以半圆槽和小球最终不会停止在AB的中垂线上，故D错误；故选C。2．A【详解】A．由于弧形槽和水平地面都是光滑的，所以物块下滑时没有摩擦力的作用，物块减少的重力势能全部转化为了物块和弧形槽的动能，所以系统的机械能是守恒的，故A正确；B．物块沿槽下滑的过程中，竖直方向上受到了向下的合力，所以竖直方向上动量不守恒，只是水平方向上动量守恒，故B错误；C．从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，弹簧对物块的冲量使物块的动量发生了变化，所以冲量不为零，故C错误；D．物块不能回到弧形槽的高h处，因为物块一开始的重力势能转化为了物块和弧形槽的动能，而且经弹簧反弹后二者的运动方向是一致的，即使物块能再次冲上弧形槽，它也回不到高h处，故D错误。故选A。3．B【详解】小车与物体组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得解得故选B。4．C【详解】A．机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力对系统做功，而不是系统的合外力为零，故A错误；B．一对作用力与反作用力不一定是一个正功，一个做负功，故B错误；CD．系统动量守恒的条件是合外力为零，与机械能守恒的条件不符合，即动量是否守恒与机械能是否守恒无关，故C正确，D错误。故选C。5．B【详解】由系统水平方向动量守恒可得解得故选B。6．B【解析】试题分析：由于小船原来是向东航行的，具有一定的动量，当他将两个质量相等的沙袋以相同的速率向东、西方向抛出时，系统的总动量仍不变；但由于将沙袋抛出了，故船的质量会减小，则它的速度将会增大，故选项B正确．考点：动量守恒．7．B【详解】A、B两车以及人组成的系统，设车的质量为M，动量守恒，规定向右为正方向，有解得则，A车最终的速率小于B车的速率。故选B。8．B【详解】A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同时，则A、B与平板车上表面间的摩擦力不相等，则A、B组成系统水平方向的合外力不为零，则系统的动量不守恒，选项A错误；B．由于F1、F2等大反向，所以A、B、C组成系统所受的合外力为零，系统的动量始终守恒，故B正确；
C．在拉力作用下，A、B开始做加速运动，动能均增大，所以A、B组成的系统的机械能增加，故C错误。
D．若A、B与平板车上表面间的摩擦力大小相等时，则小车C静止不动，在拉力作用下，A、B做加速运动，动能均增大，则A、B、C组成系统的机械能增加，故D错误。
故选B。9．A【详解】ACD．甲乙两人和小车组成的系统不受外力，所以动量守恒小车向右运动说明甲乙两人总动量向左，说明乙的动量大于甲的动量，即甲、乙的动量之和必定不为零，但由于不知道两人质量关系，所以无法确定速度关系，故CD正确，不符合题意，A错误，符合题意；B．根据动量定理可知乙对小车的冲量方向向右，乙对小车的冲量方向向左，而小车速度方向向右，即动量变化量向右，可知乙对小车的冲量必定大于甲对小车的冲量，故B正确，不符合题意。故选A。10．B【解析】①物体与橡皮泥粘合的过程，发生非弹性碰撞，系统机械能有损失．故①错误，④正确．②整个系统在水平方向不受外力，竖直方向上合外力为零，则系统动量一直守恒，故②正确；③取系统的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可知，物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上后系统共同的速度与初速度是相同的．故③正确．故选B．点睛：本题根据动量守恒和机械能守恒的条件进行判断：动量守恒的条件是系统不受外力或受到的外力的合力为零；机械能守恒的条件是除重力和弹力外的其余力不做功．11．B【详解】AC．小球由静止释放过程中，小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，故系统只在水平方向动量守恒，球的速度为零时，车的速度也为零，选项AC错误；BD．球、车系统在整个过程只有重力做功，机械能守恒。但小球运动过程中，绳子拉力对小球做功，小球机械能不守恒。选项D错误，B正确。故选B。12．BC【详解】A．若释放瞬间弹簧的弹力，均小于A与C、B与C之间的最大静摩擦力，因此A相对于C静止，B相对于C静止，C相对于地面静止，A错误；B．释放瞬间弹簧的弹力，弹力大于A与C之间的最大静摩擦力，小于B与C之间的最大静摩擦力，因此A相对于C滑动，B相对于C静止，A水平向左运动，由于系统动量守恒，因此C向右运动，B正确；CD．若释放瞬间弹簧的弹力，均大于A与C、B与C之间的最大静摩擦力，则A、B都相对于C滑动，A所受滑动摩擦力水平向右，B所受滑动摩擦力水平向左，且大于A所受滑动摩擦力，因此A、B组成的系统所受合外力水平向左，由牛顿第三定律可得，C所受合外力方向水平向右，因此C向右运动，C正确，D错误；故选BC。13．ACD【详解】A．小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，所以系统水平方向动量守恒，故A错误；B．系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：mv-mv＇=0，解得x=R，故选项B正确；D．由于小球第二次在车中滚动时，对应位置的速度减小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，克服摩擦力做的功小于，因此小球一定能从A点冲出，故D错误；C．小球与小车组成的系统水平方向上动量守恒，则知小球由B点离开小车时水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度均为零，小球离开小车后竖直上抛运动，最后又从B点落回，则C错误。本题选择错误的，故选ACD。14．ACD【详解】A．若两手同时放开A、B两车，系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于系统初动量为零，则系统总动量为零，故A正确；C．先放开左手，系统所受合外力向左，系统所受合外力的冲量向左，再放开右手，系统总动量向左，故C正确；BD．无论何时放手，两手放开后，系统所受合外力为零，系统动量守恒，系统总动量保持不变，如果同时放手，系统总动量为零，如果不同时放手，系统总动量不守恒，故B错误，D正确。故选ACD。15．ACD【详解】A．设铁锤撞击石板前瞬间的速度大小为，则有自由落体运动规律可得可得：，A正确；B．设撞击后铁锤反弹的速度大小为，则有解得：，以竖直向上为正方向，由动量定理可得B错误；C．设撞击过程中石板对铁锤的作用力大小为，则有记得：，C正确；D．石块与铁锤撞击过程时间很短，可近似认为动量守恒，设碰撞后瞬间石板的速度为，以竖直向下为正方向，由动量守恒定律可得解得： ，设缓冲过程中人对石板的作用力大小为，由动量定理可得解得：，D正确；故选ACD。16．AC【详解】A．设AB所受摩擦力为f，系统匀速运动时，有解得绳子断开后，对B分析，取向右为正方向，由动量定理得联立解得即此时B停止运动在t=0至t=时间内，系统合外力为零，A、B的总动量守恒，故A正确；B． 至时间内，B停止运动，A匀加速运动，系统合外力不为零，则系统总动量不守恒，故B错误；C．时，取向右为正方向，由系统的动量守恒得得A的动量为 ，故C正确；D．至时，对A由动量定理得解得A的动量为 ，故D错误。故选AC。17．【详解】小球在曲面体上滑动的过程中，小球和曲面体组成的系统，由水平方向动量守恒和能量守恒得解得18．(1)μg 和2μg；(2) ，；(3)【详解】(1)木块和木板相对滑动，受到滑动摩擦力，根据牛顿第二定律得(2)木板和木块构成的系统所受合外力为零，因而总动量守恒，则有解得两者的最终速度对木块，根据速度与时间关系解得相对位移(3) 要使木块不从木板上滑落，木板最小长度即为速度相等时，木块相对于木板的位移19．(1)1.44m，冰壶N被碰出了营垒；(2)不是弹性碰撞【详解】解：(1)设冰壶M与N碰撞前瞬间速度为，从前掷线A到碰撞前瞬间过程中，由速度位移关系式及牛顿第二定律有解得=2m/s依题意有碰撞后M的速度为    =0.8m/s碰撞的过程中由动量守恒定律有解得=1.2m/s碰撞后N运动的距离为=1.44m因为LN−L2=0.8m>=0.75m所以冰壶N被碰出了营垒(2)冰壶M与N碰撞前瞬间系统的动能为=20JM与N碰撞后瞬间系统的动能为=10.4JM与N碰撞过程中系统动能的损失为=9.6J所以两冰壶的碰撞是非弹性碰撞20．【详解】两演员一起从从A点摆到B点，只有重力做功，机械能守恒定律，设总质量为m，则女演员刚好能回到高处，机械能依然守恒：女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，两演员系统动量守恒：③根据题意：有以上四式解得：接下来男演员做平抛运动：由，得因而：；【点睛】两演员一起从从A点摆到B点，只有重力做功，根据机械能守恒定律求出最低点速度；女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，两演员系统动量守恒，由于女演员刚好能回到高处，可先根据机械能守恒定律求出女演员的返回速度，再根据动量守恒定律求出男演员平抛的初速度，然后根据平抛运动的知识求解男演员的水平分位移；本题关键分析求出两个演员的运动情况，然后对各个过程分别运用动量守恒定律和机械能守恒定律列式求解． 21．(1)，；(2)【详解】（1）设弹簧释放瞬间A和B获得的速度大小分别为，以向右为正方向，由动量守恒定律两物块获得的动量之和为联立并代入数据得（2）A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设为加速度为设从弹簧释放到B停止所需时间为t，B向左运动的路程为，则有弹簧释放后A先向右匀减速运动，与墙碰撞后再反向匀减速。因，B先停止运动，设当A与墙距离为时，A速度恰好减为0时与B相碰设当A与墙距离为时，B刚停止运动A与B相碰联立解得的范围为22．【详解】对于木块C，根据动量定理A、B、C三者组成的系统水平方向动量守恒，有根据动能和动量关系再由能量守恒定律可得联立可得23．（1）vB=5m/s；（2）v0=5m/s；（3）EP=1.25J【详解】（1）设小球B恰好过C点时速度为vC，则有①②联立①②解得：vB=5m/s（2）小球B与弹簧分离前后，小球A、B及弹簧系统：由动量守恒定律及能量守恒定律有③④联立③④解得：v0=5m/s（3）小球A、B及弹簧系统：当A、B两者速度相同时，弹簧有最大弹性势能Ep，设共同速度为v，由动量守恒定律及能量守恒定律有⑤⑥联立⑤⑥解得：EP=1.25J