新教材2023_2024学年高中物理第1章动量守恒定律测评新人教版选择性必修第一册

这是一份新教材2023_2024学年高中物理第1章动量守恒定律测评新人教版选择性必修第一册，共9页。
第一章测评一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.一名同学“立定跳远”的简化示意图如图所示。下列分析正确的是(　　)A.跳出之前,地面对人作用力的冲量等于重力的冲量B.从跳出至落到沙坑过程中,人的动量先增大后减小C.从跳出至落到沙坑过程中,人的重力势能先增大后减小D.落入沙坑的过程,沙坑对人作用力的冲量小于重力的冲量2.(2023湖北宜昌协作体高二期中)“娱乐风洞”是一项惊险刺激的新型娱乐设备,它能在一个特定的空间内通过人工制造的气流把人“吹”起来,使人体验在天空翱翔的感觉。现有一直径为d的圆柱形风洞,一游客恰好可以静止在风洞内,假设风洞内向上的风量Q(单位时间内风洞内空气的流通量,计算单位是m3/s)、风速v、空气密度ρ都保持不变,游客受风面积(游客在垂直风力方向的投影面积)为S。假设风吹到人身上后速度变为零,则该游客的质量为(　　)A.B.C.D.3.两球A、B在同一直线上发生碰撞,碰前球A的动量pA=5 kg·m/s,球B静止,碰后球B的动量变为pB'=4 kg·m/s,则两球质量mA与mB间的关系可能是(　　)A.mB=mAB.mB=mAC.mB=mAD.mB=6mA4.如图所示,方盒A静止在光滑的水平面上,盒内有一滑块B,盒的质量是滑块的2倍,滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ。若滑块以速度v开始向左运动,与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞,滑块在盒中来回运动多次,最终相对盒静止,则(　　)A.最终盒的速度大小是B.最终盒的速度大小是C.滑块相对盒运动的路程为D.滑块相对盒运动的路程为5.如图所示,光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药,一起以速度0.5 m/s向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别为0.1 kg和0.2 kg。某时刻炸药突然爆炸,分开后两球仍沿原直线运动,从爆炸开始计时经过3.0 s,两球之间的距离为x=2.7 m,则下列说法正确的是(　　)A.刚分离时,甲、乙两球的速度方向相同B.刚分离时,甲球的速度大小为0.6 m/sC.刚分离时,乙球的速度大小为0.8 m/sD.爆炸过程中释放的能量为0.27 J6.某人在一只静止的小船上练习打靶,已知船、人、枪(不包括子弹)及靶的总质量为m0,枪内装有n颗子弹,每颗子弹的质量均为m,枪口到靶的距离为L,子弹水平射出枪口相对于地面的速度为v,在发射后一颗子弹时,前一颗子弹已嵌入靶中,求发射完n颗子弹时,小船后退的距离为(　　)A.LB.LC.LD.L7.质量为m的物体静止在光滑水平面上,在水平力F作用下,经时间t物体的动量为p,动能为Ek。若水平力变为2F,经过时间2t,则(　　)A.物体的动量变为2pB.物体的动量变为4pC.物体的动能变为4EkD.物体的动能变为8Ek二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.如图所示,质量为m0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B.由于车的上表面粗糙,小车和木块所组成的系统动量不守恒C.由于车的上表面粗糙,系统的机械能不守恒D.系统因摩擦产生的热量与车的上表面的粗糙程度有关9.长为L、质量为m0的平板小车停在光滑水平面上,质量为m的木块(可视为质点)以速度v0滑上小车的左端,最后刚好停在小车的右端,如图甲所示;若小车以速度v0向左运动时,将木块轻轻放在小车左端,如图乙所示,则(　　)A.木块最终刚好停在小车右端B.木块最终停在小车上,但还离右端一段距离C.木块将滑出小车D.两种情况中木块相对小车滑行的时间相等10.如图所示,长为L、质量为m0的木板静置在光滑的水平面上,在木板上放置一质量为m的物块(可视为质点),物块与木板之间的动摩擦因数为μ,物块以v0的速度从木板的左端向右滑动,若木板固定,物块恰好能从木板的右端滑下,若木板不固定,下列叙述正确的是(　　)A.物块不能从木板的右端滑下B.系统产生的热量Q=μmgLC.经过t=,物块与木板便保持相对静止D.摩擦力对木板所做的功等于物块克服摩擦力所做的功三、非选择题:本题共5小题,共54分。11.(8分)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示。采用的实验步骤如下:a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB。b.调整气垫导轨,使导轨处于水平。c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上。d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1。e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作,当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。(1)实验中还应测量的物理量及其符号是　　　　　　　　　。 (2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是　　　　　　　　　　,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出两点)。 12.(8分)某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”。将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O点,另一端连接小钢球A,把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧。在小钢球最低点N右侧放置有一水平气垫导轨,气垫导轨上放有小滑块B(B上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)。当地的重力加速度为g。某同学按上图所示安装气垫导轨、滑块B(调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触而无压力)和光电门,调整好气垫导轨高度,确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰。让小钢球A从某位置释放,摆到最低点N与滑块B碰撞,碰撞后小钢球A并没有立即反向,碰撞时间极短。(1)为完成实验,除了毫秒计读数Δt、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B质量mB和遮光板宽度d外,还需要测量的物理量有　　　　。(用选项前的字母表示) A.小钢球A的质量mAB.绳长LC.小钢球从M到N运动的时间t0(2)滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=　　　　。(用题中已给的物理量符号来表示) (3)实验中的不变量的表达式是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(用题中已给的物理量符号来表示) 13.(12分)(2023湖南邵阳高二期中)探月工程“嫦娥五号”的着陆器和上升器组合体完成月壤自动采样及封装后,上升器的总质量为m,它从着陆器上发射并离开月球表面。已知月球表面没有大气层,上升器从着陆器上发射时,通过推进剂燃烧产生高温高压气体,从尾部向下喷出气体而获得动力。已知月球表面重力加速度为g,上升器尾部喷口横截面积为S,喷出气体的密度为ρ,设发射之初上升器以恒定的加速度a竖直向上运动,不考虑上升器由于喷气带来的质量变化,忽略月球的自转以及高度的变化对重力加速度的影响。求:(1)发射之初,上升器上升到离月球表面h高度的过程中,喷出气体对上升器的冲量大小;(2)喷出气体的速度大小。             14.(12分)如图所示,光滑水平面上放置质量均为m'=2 kg的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离)。其中甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P(可视为质点)之间的动摩擦因数μ=0.5。一被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1 kg的滑块P与弹簧的右端接触但不相连,此时弹簧储存的弹性势能E0=10 J,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止状态,g取10 m/s2。现释放弹簧,滑块P恰好不滑离乙车,求:(1)滑块P滑上乙车前瞬间速度的大小;(2)乙车最终的速度大小。           15.(14分)如图所示,质量为m1=0.01 kg的子弹以v1=500 m/s的速度水平击中质量为m2=0.49 kg的木块并留在其中。木块最初静止于质量为m3=1.5 kg的木板上,木板静止在光滑水平面上并且足够长。已知子弹与木块作用时间极短,木块与木板间的动摩擦因数为μ=0.1,g取10 m/s2,求:(1)子弹进入木块过程中产生的内能ΔE1;(2)木块在木板上滑动过程中产生的内能ΔE2;(3)木块在木板上滑行的距离x。  参考答案第一章测评1.C　跳出之前,地面对人的作用力大于人的重力,根据I=Ft可知,地面对人的作用力的冲量大于重力的冲量,故A错误;从跳出至落到沙坑过程中,人的速度先减小后增大,则由p=mv可知,动量先减小后增大,故B错误;从跳出至落到沙坑过程中,人离地面的高度先增大后减小,则重力势能先增大后减小,故C正确;人落入沙坑的过程,设向上为正方向,有IF-IG=0-(-mv),则沙坑对人作用力的冲量大于重力的冲量,故D错误。2.A　游客静止时,有F=mg,在时间t内吹出的风体积为V=Qt,吹到游客身上的体积为Qt,其质量为m风=ρQt,根据动量定理,有Ft=m风v,联立可得m=,故A正确。3.A　由动量守恒定律得pA+pB=pA'+pB',解得pA'=1kg·m/s,由碰撞中动能不增原则,得,解得mB≥mA,B、C两项不符合题意;若mB=6mA,虽满足动能不增原则,但此时,即vA'>vB',不合理,D项不符合题意;则只有A项符合题意。4.C　设滑块的质量为m,则盒的质量为2m,对整个过程,由动量守恒定律可得mv=3mv共,解得v共=,A、B错误;对整个过程,由能量守恒定律可知μmgx=mv2-×3m2,解得x=,C正确,D错误。5.C　设甲、乙两球的质量分别为m1、m2,刚分离时两球速度分别为v1、v2,以向右为正方向,则由动量守恒定律得(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,根据题意有v2-v1=,代入数据可解得v2=0.8m/s,v1=-0.1m/s,刚分离时两球速度方向相反,故A、B错误,C正确;爆炸过程中释放的能量ΔE=m1m2(m1+m2)=0.027J,故D错误。6.C　设子弹运动方向为正方向,在发射第一颗子弹的过程中小船后退的距离为s,根据题意知子弹飞行的距离为(L-s),则由动量守恒定律有m(L-s)-[m0+(n-1)m]s=0解得s=每颗子弹射入靶的过程中,小船后退的距离都相同,因此n颗子弹全部射入的过程中,小船后退的总距离为ns=,故C正确。7.B　根据动量定理I合=Ft=p,若水平力变为2F,经过时间2t,则有2F·2t=p',可知p'=4p,故A错误,B正确;根据动能与动量间的关系Ek=,可得Ek'=16Ek,故C、D错误。8.AC　以小车和木块组成的系统为研究对象,系统所受的外力的矢量和为零,因此系统动量守恒,以初速度方向为正方向,根据动量守恒定律有mv0=(m+m0)v,解得最终两者的共同速度为v=v0,A正确,B错误。由于车的上表面粗糙,则会有内能产生,系统的机械能不守恒,C正确。根据能量守恒,可得系统产生的热量为Q=(m+m0)v2,得Q=,与车的上表面粗糙程度无关,D错误。9.AD　如题图甲所示,由动量守恒定律和能量关系可知mv0=(m+m0)v,μmgL=(m+m0)v2;如题图乙所示,由动量守恒定律和能量关系可知m0v0=(m+m0)v',μmgx=m0(m+m0)v'2,联立解得x=L,故A正确,B、C错误;题图甲情况中,对小车由动量定理得μmgt1=m0v,题图乙情况中,对木块由动量定理得μmgt2=mv',解得t1=t2,故D正确。10.AC　若木板固定,物块恰好能从木板的右端滑下,说明物块运动到木板右端时速度为零,根据能量守恒定律,解得产生的热量为Q'=μmgL=;若木板不固定,物块做减速运动,木板做加速运动,经过一段时间达到共同速度v,由系统动量守恒得mv0=(m+m0)v,解得v=,根据能量守恒定律,解得产生的热量Q=(m+m0)v2<Q'=μmgL,A正确,B错误。设经过时间t物块与木板达到共同速度,对木板,由动量定理得μmgt=m0v,解得t=,C正确。物块克服摩擦力所做的功等于物块动能的减少量,根据能量守恒定律可知,物块减少的动能等于系统产生的热量加上木板动能的增加量,而摩擦力对木板做的功等于木板动能的增加量,故摩擦力对木板所做的功小于物块克服摩擦力所做的功,D错误。11.答案 (1)B的右端至D板的距离L2(2)mA=mB　测量质量、时间、距离等存在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差(只要答对其中两点即可)解析 (1)实验中还应测量B的右端至D板的距离L2。(2)验证的表达式为mAvA=mBvB,又vA=,vB=,即mA=mB;测量质量、时间、距离等存在误差,或由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。12.答案 (1)AB　(2)(3)+mB解析 (1)滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=,根据牛顿第二定律得F1-mAg=mA,F2-mAg=mA,根据动量守恒定律得mAv1=mAv2+mBvB,整理得+mB,所以还需要测量A的质量mA以及绳长L,故选A、B。(2)滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=。(3)实验中的不变量的表达式是+mB。13.答案 (1)m+mg(2)解析 (1)由题知发射之初上升器以恒定的加速度a竖直向上运动,则发射之初,上升器上升到离月球表面h高度时有=2ahvh=at根据动量定理有I气-mgt=mvh解得I气=m+mg。(2)发射之初上升器加速度大小为a,由牛顿第二定律得F-mg=ma对喷出的气体,重力的作用可忽略不计,由动量定理可得F'Δt=Δm·v其中Δm=ρSvΔt,F'=F则F=ρSv2解得v=。14.答案 (1)4 m/s(2) m/s解析 (1)设滑块P滑上乙车前瞬间的速度大小为v0,此时两车的速度大小为v,选v0的方向为正方向,以整体为研究对象,从滑块P开始运动(初状态)到滑上乙车前(末状态)的过程中动量守恒,则有0=mv0-2m'v在这个过程中系统的机械能守恒,有E0=×2m'v2联立两式解得v0=4m/sv=1m/s。(2)设滑块P到达乙车另一端时与乙车恰好有共同速度v',根据动量守恒定律有mv0-m'v=(m+m')v'解得v'=m/s。15.答案 (1)1 225 J(2)18.75 J(3)37.5 m解析 (1)当子弹射入木块时,由于作用时间极短,则木板对木块的摩擦可忽略,设子弹射入木块后,它们的共同速度为v2,以v1的方向为正方向,对m1、m2组成的系统由动量守恒定律有m1v1=(m1+m2)v2,又由能量守恒有ΔE1=m1(m1+m2)联立以上两式并代入数据得子弹进入木块过程中产生的内能ΔE1=1225J。(2)设木块与木板相对静止时的共同速度为v3,对m1、m2、m3组成的系统,由动量守恒定律有(m1+m2)v2=(m1+m2+m3)v3又由能量守恒有ΔE2=(m1+m2)(m1+m2+m3)。联立以上两式并代入数据得木块在木板上滑行过程中产生的内能ΔE2=18.75J。(3)对m1、m2、m3组成的系统由功能关系有μ(m1+m2)gx=ΔE2,解得x=37.5m。