（北京專用）2020版高考物理總復習 第七章 全章闖關檢測（含解析）

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1、全章闖關檢測 一、選擇題 1.一質量為m的鐵錘,以速度v豎直打在木樁上,經(jīng)過Δt時間停止,則在打擊時間內,鐵錘對木樁的平均沖力的大小是(　　) A.mgΔt B.mvΔt C.mvΔt+mg D.mvΔt-mg 答案　C　取向上為正方向,對鐵錘分析,根據(jù)沖量的定義以及動量定理可得(F-mg)Δt=0-m(-v),解得F=mvΔt+mg,由牛頓第三定律可知選項C正確。 2.木塊a和b用一根輕彈簧連接起來,放在光滑水平面上,a緊靠在墻壁上,在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮,如圖所示,當撤去外力后,下列說法中正確的是(　　) ①a尚未離開墻壁時,a、b系統(tǒng)的動量守恒 ②a尚未離開墻

2、壁時,a、b系統(tǒng)動量不守恒 ③a離開墻壁后,a、b系統(tǒng)動量守恒 ④a離開墻壁后,a、b系統(tǒng)動量不守恒 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 答案　D　以a、b為系統(tǒng),撤去外力后,b向右運動,在a尚未離開墻壁時,系統(tǒng)受到墻壁的彈力FN,因此,該過程a、b系統(tǒng)動量不守恒,當a離開墻壁后,a、b系統(tǒng)水平方向不受外力,故系統(tǒng)動量守恒。 3.如圖所示,質量為M的人在遠離任何星體的太空中,與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力的作用,他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)。這個人手中拿著一個質量為m的小物體,他以相對飛船為v的速度把小物體拋出,在拋出物體后他相對飛船的速度大小為(　　) A.mMv

3、B.Mmv C.M+mmv D.mM+mv 答案　A　人和小物體組成的系統(tǒng)不受其他力的作用,所以系統(tǒng)動量守恒。由動量守恒定律有mv=Mv',解得v'=mMv。 4.我國女子短道速滑隊在2013年世錦賽上實現(xiàn)女子3 000 m接力三連冠。觀察發(fā)現(xiàn),“接棒”的運動員甲提前站在“交棒”的運動員乙前面,并且開始向前滑行,待乙追上甲時,乙猛推甲一把,使甲獲得更大的速度向前沖出。在乙推甲的過程中,忽略運動員與冰面間在水平方向上的相互作用,則(　　) A.甲對乙的沖量一定大于乙對甲的沖量 B.甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反 C.甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量 D.甲對乙做多少負

4、功,乙對甲就一定做多少正功 答案　B　甲、乙之間相互作用力的沖量大小相等,方向相反,A項錯誤;由I合=Δp知,甲、乙的動量變化量等大反向,B項正確;在相同的作用時間內,作用力的位移不一定相同,因此甲、乙之間的相互作用力做功不一定相等,由W合=ΔEk,知動能變化量不一定相等,C、D項均錯誤。 5.如圖所示,兩輛質量相同的小車置于光滑的水平面上,有一人靜止站在A車上,兩車靜止。若這個人自A車跳到B車上,接著又跳回A車,靜止于A車上,則A車的速率(　　) A.等于零 B.小于B車的速率 C.大于B車的速率 D.等于B車的速率 答案　B　設人的質量為m,兩小車的質量均為M,人來回跳躍后人

5、與A車的速度為v1,B車的速度為v2,根據(jù)題意知,人車組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒。由題意有:p0=0,人來回跳躍后的總動量p=(M+m)v1+Mv2,由動量守恒有p0=p,解得v1=-MM+mv2,其中負號表示v1、v2的方向相反,小車A的速率小于小車B的速率。 6.如圖是“牛頓擺”裝置,5個完全相同的小鋼球用輕繩懸掛在水平支架上,5根輕繩互相平行,5個鋼球彼此緊密排列,球心等高。用1、2、3、4、5分別標記5個小鋼球。當把小球1向左拉起一定高度,如圖甲所示,然后由靜止釋放,在極短時間內經(jīng)過小球間的相互碰撞,可觀察到球5向右擺起,且達到的最大高度與球1的釋放高度相同,如圖乙所示。關于此實驗,

6、下列說法中正確的是(　　) A.上述實驗過程中,5個小球組成的系統(tǒng)機械能守恒,動量守恒 B.上述實驗過程中,5個小球組成的系統(tǒng)機械能不守恒,動量不守恒 C.如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度(如圖丙所示),同時由靜止釋放,經(jīng)碰撞后,小球4、5一起向右擺起,且上升的最大高度高于小球1、2、3的釋放高度 D.如果同時向左拉起小球1、2、3到相同高度(如圖丙所示),同時由靜止釋放,經(jīng)碰撞后,小球3、4、5一起向右擺起,且上升的最大高度與小球1、2、3的釋放高度相同 答案　D　題述實驗過程中,小球5能夠達到與小球1釋放時相同的高度,說明系統(tǒng)機械能守恒,而且小球5離開平衡位置時的速度

7、和小球1擺動到平衡位置時的速度相同,說明碰撞過程動量守恒,但隨后上擺過程動量不守恒,動量方向在變化,選項A、B錯。根據(jù)前面的分析,碰撞過程為彈性碰撞。那么同時向左拉起小球1、2、3到相同高度(如圖丙所示),同時由靜止釋放,那么球3先以速度v與球4發(fā)生彈性碰撞,此后球3的速度變?yōu)?,球4獲得速度v后與球5碰撞,球5獲得速度v,開始上擺,同理球2與球3碰撞,最后球4以速度v上擺,同理球1與球2碰撞,最后球3以速度v上擺,所以選項C錯D對。 7.如圖所示,在光滑的水平面上有兩物體A、B,它們的質量均為m。在物體B上固定一個輕彈簧處于靜止狀態(tài)。物體A以速度v0沿水平方向向右運動,通過彈簧與物體B發(fā)生

8、作用。下列說法正確的是(　　) A.當彈簧獲得的彈性勢能最大時,物體A的速度為零 B.當彈簧獲得的彈性勢能最大時,物體B的速度為零 C.在彈簧的彈性勢能逐漸增大的過程中,彈簧對物體B所做的功為12mv02 D.在彈簧的彈性勢能逐漸增大的過程中,彈簧對物體A和物體B的沖量大小相等,方向相反 答案　D　當A、B速度相同時,彈簧獲得最大彈性勢能,故A、B均錯誤;系統(tǒng)機械能守恒,E總=12mv02,故當彈簧具有彈性勢能時,物體的動能一定小于12mv02,故C錯誤;彈簧對A、B的作用力始終大小相等方向相反,彈簧對物體A和物體B的沖量大小相等,方向相反,故D正確。 8.如圖甲所示,長木板A

9、放在光滑的水平面上,質量為m=2 kg的另一物體B以水平速度v0=2 m/s滑上原來靜止的長木板A的表面。由于A、B間存在摩擦,之后A、B速度隨時間變化情況如圖乙所示,則下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 A.木板獲得的動能為2 J B.系統(tǒng)損失的機械能為4 J C.木板A的最小長度為2 m D.A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1 答案　D　從題圖乙可以看出,B做勻減速運動,A做勻加速運動,最后的共同速度為1 m/s,系統(tǒng)動量守恒,mv0=(m+M)v,求得M=2 kg,木板獲得的動能為1 J,系統(tǒng)損失的機械能為2 J,木板的最小長度為兩者在1 s內的位移差即1 m

10、,B運動的加速度為1 m/s2,動摩擦因數(shù)為0.1。 9.如圖所示,在光滑的水平面上靜止放一質量為m的木板B,木板表面光滑,左端固定一輕質彈簧。質量為2m的木塊A以速度v0從板的右端水平向左滑上木板B。在木塊A與彈簧相互作用的過程中,下列判斷正確的是(　　) A.彈簧壓縮量最大時,B板運動速率最大 B.B板的加速度一直增大 C.彈簧給木塊A的沖量大小為2mv0/3 D.彈簧的最大彈性勢能為mv02/3 答案　D　木塊、木板系統(tǒng)動量守恒,當兩者共速時,彈簧壓縮量最大,此時有2mv0=3mv共,Ep=12·2mv02-12·3mv共2=13mv02,故D正確;只要彈簧被壓縮,其給木

11、板的力總會讓木板加速,故當彈簧再次恢復原長時,B板速率才最大,故A錯誤;由于彈簧的形變量是先增大后減小,故其彈力也是先大后小,B板的加速度也是先增后減,B錯誤;設彈簧再次恢復原長時木塊的速度為v1,木板的速度為v2,則2mv0=2mv1+mv2,12×2mv02=12×2mv12+12×mv22,得v1=v03,彈簧給木塊的沖量大小為43mv0,C錯誤。 10.A、B兩物體在一水平長直氣墊導軌上相碰,碰撞前物體A做勻速直線運動,B靜止不動,頻閃照相機每隔0.1 s閃光一次,連續(xù)拍照5次,拍得如圖所示的照片,不計兩物體的大小及兩物體碰撞過程所用的時間,則由此照片可判斷(　　) A.第四次

12、拍照時物體A在100 cm處 B.第四次拍照時物體A在80 cm處 C.mA∶mB=3∶1 D.mA∶mB=2∶1 答案　A　碰撞前,物體A做勻速直線運動,可以知道,物體A在第三次拍照時在90 cm處,第四次拍照時在100 cm處,第五次拍照時在80 cm處。碰撞前,A的速度大小為v0=ΔxAt=0.400.1 m/s=4 m/s,方向向右。碰撞后,A的速度大小為vA=ΔxA't=0.200.1 m/s=2 m/s,方向向左,B的速度大小為vB=ΔxBt=0.200.1 m/s=2 m/s,方向向右。取向右為正方向,根據(jù)動量守恒定律得:mAv0=-mAvA+mBvB,代入數(shù)據(jù)得:mA×

13、4 m/s=-mA×2 m/s+mB×2 m/s,得:mA∶mB=1∶3。 二、非選擇題 11.(2018房山一模)用半徑相同的小球1和小球2的碰撞驗證動量守恒定律,實驗裝置如圖所示,斜槽與水平槽圓滑連接。安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復寫紙,記下重垂線所指的位置O。在做“驗證動量守恒定律”的實驗時 (1)實驗必須滿足的條件是　　　　。? A.斜槽軌道必須是光滑的 B.斜槽軌道末端的切線是水平的 C.入射球每次都要從同一高度由靜止釋放 D.實驗過程中,白紙可以移動,復寫紙不能移動 (2)入射小球質量為m1,被碰小球質量為m2,兩小球的質量應滿足m1　　　　m2

14、。(選填“大于”“小于”或“等于”)? (3)實驗中要完成的必要步驟是　　　　(填選項前的字母)。? A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2 B.測量拋出點距地面的高度H C.用秒表測出小球做平拋運動的時間t D.分別確定入射小球碰撞前后的落地點和被碰小球碰后的落地點P、M、N,并用刻度尺測出水平射程OP、OM、ON (4)若所測物理量滿足表達式　　　　　　　　　　　　　　則可判定兩個小球相碰前后動量守恒。? (5)若碰撞是彈性碰撞,那么所測物理量還應該滿足的表達式為　　　　　　　　　。? (6)一個運動的球與一個靜止的球碰撞,如果碰撞之前球的運動速度與兩球心的連線不在同一條直

15、線上,碰撞之后兩球的速度都會偏離原來兩球心的連線。這種碰撞稱為非對心碰撞。如圖,A球以速度v1與同樣質量且處于靜止的 B 球發(fā)生彈性碰撞。某同學判斷碰后兩個球的運動方向一定垂直。你同意他的判斷嗎?說出你的理由。 答案　(1)BC (2)大于 (3)AD (4)OP·m1=OM·m1+ON·m2 (5)OP2·m1=OM2·m1+ON2·m2 (6)同意　只有垂直才滿足vA2+vB2=v12,即滿足動能守恒12mvA2+12mvB2=12mv12 解析　(1)斜槽的粗糙與光滑不影響實驗效果,故A錯誤。斜槽軌道末端的切線必須水平,保證入射小球碰前速度水平,B正確。入射小球每次都要

16、從同一高度由靜止釋放,保證每次與被碰小球碰前的速度相同,C正確。實驗過程中,白紙不可以移動,D錯誤。(2)為保證碰后入射小球不反彈而做平拋運動,則m1>m2。(3)見答案。(4)因為平拋運動的時間相同,則水平位移可代表速度。則該實驗中只需測量兩個小球的質量m1、m2和確定入射小球碰撞前后的落地點和被碰小球碰后的落地點到O點的距離OP、OM、ON,若所測物理量滿足OP·m1=OM·m1+ON·m2則可判定兩小球碰撞前后動量守恒。(5)若碰撞是彈性碰撞,則12m1v02=12m1v12+12m2v22,即12m1·OP2=12m1·OM2+12m2·ON2,即m1·OP2=m1·OM2+m2·ON

17、2。(6)由動量守恒可知:v1=vA+vB,即三者滿足平行四邊形定則。由能量守恒可知三速率滿足,vA2+vB2=v12,則可得出vA⊥vB。 12.蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目(如圖所示)。一個質量為60 kg的運動員,從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0 m高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2 s。若把在這段時間內網(wǎng)對運動員的作用力當做恒力處理,求此力的大小。(g=10 m/s2) 答案　1.5×103 N 解析　將運動員看做質量為m的質點,從h1高處下落,剛接觸網(wǎng)時速度的大小v1=2gh1,向下彈跳后

18、到達的高度為h2,剛離網(wǎng)時速度的大小v2=2gh2,向上速度的改變量Δv=v1+v2,向上過程中以a表示加速度,Δt表示接觸時間,則Δv=aΔt 接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力mg由牛頓第二定律F-mg=ma 由以上各式聯(lián)立解得F=mg+m2gh2+2gh1Δt 代入數(shù)值得F=1.5×103 N 13.隨著機車數(shù)量的增加,交通安全問題日益凸顯。分析交通違法事例,將警示我們遵守交通法規(guī),珍惜生命。一貨車嚴重超載后的總質量為49 t,以54 km/h的速率勻速行駛。發(fā)現(xiàn)紅燈時司機剎車,貨車即做勻減速直線運動,加速度的大小為2.5 m/s2(不超載時則為5 m/s2)。 (1

19、)若前方無阻擋,問從剎車到停下來此貨車在超載及不超載時分別前進多遠? (2)若超載貨車剎車時正前方25 m處停著總質量為1 t的轎車,兩車將發(fā)生碰撞,設相互作用0.1 s后獲得相同速度,問貨車對轎車的平均沖力多大? 答案　(1)45 m　22.5 m　(2)9.8×104 N 解析　(1)設貨車剎車時速度大小為v0、加速度大小為a、末速度大小為v、剎車距離為s s=v02-v22a 代入數(shù)據(jù),得 超載時s1=45 m 不超載時s2=22.5 m (2)設貨車剎車后經(jīng)s'=25 m與轎車碰撞時的初速度大小為v1 v1=v02-2as' 設碰撞后兩車共同速度為v2、貨車質量為M

20、、轎車質量為m,由動量守恒定律 Mv1=(M+m)v2 設貨車對轎車的作用時間為Δt、平均沖力大小為F,由動量定理 FΔt=mv2 聯(lián)立以上三式,代入數(shù)據(jù)得 F=9.8×104 N 14.(2017朝陽期中)如圖所示,光滑水平冰面上固定一足夠長的光滑斜面體,其底部與水平面相切,左側有一滑塊和一小孩(站在冰車上)處于靜止狀態(tài)。在某次滑冰游戲中,小孩將滑塊以相對冰面v1=4 m/s的速度向右推出,已知滑塊的質量m1=10 kg,小孩與冰車的總質量m2=40 kg,小孩與冰車始終無相對運動,取重力加速度g=10 m/s2,求: (1)推出滑塊后小孩的速度大小v2; (2)滑塊在斜面體

21、上上升的最大高度H; (3)小孩推出滑塊的過程中所做的功W。 答案　(1)1 m/s　(2)0.8 m　(3)100 J 解析　(1)對于滑塊、小孩以及冰車構成的系統(tǒng),根據(jù)動量守恒定律可得:0=m1v1-m2v2 代入相關數(shù)據(jù)可得v2=1 m/s (2)對于滑塊,根據(jù)機械能守恒定律可得 12m1v12=m1gH 代入相關數(shù)據(jù)可得H=0.8 m (3)小孩在推出滑塊的過程中所做的功等于系統(tǒng)所獲得的總動能,即 W=12m1v12+12m2v22 代入相關數(shù)據(jù)可得W=100 J 15.(2014北京理綜,22)如圖所示,豎直平面內的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切,小

22、滑塊A和B分別靜止在圓弧軌道的最高點和最低點?，F(xiàn)將A無初速釋放,A與B碰撞后結合為一個整體,并沿桌面滑動。已知圓弧軌道光滑,半徑R=0.2 m;A和B的質量相等;A和B整體與桌面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2。取重力加速度g=10 m/s2。求: (1)碰撞前瞬間A的速率v; (2)碰撞后瞬間A和B整體的速率v'; (3)A和B整體在桌面上滑動的距離l。 答案　(1)2 m/s　(2)1 m/s　(3)0.25 m 解析　設滑塊的質量為m (1)根據(jù)機械能守恒定律mgR=12mv2 得碰撞前瞬間A的速率v=2gR=2 m/s (2)根據(jù)動量守恒定律mv=2mv' 得碰撞后瞬間

23、A和B整體的速率v'=12v=1 m/s (3)根據(jù)動能定理12(2m)v'2=μ(2m)gl 得A和B整體沿水平桌面滑動的距離 l=v'22μg=0.25 m 16.如圖所示,質量分別為M1=0.99 kg和M2=1 kg的木塊A、B靜置在光滑水平地面上,兩木塊間夾一輕質彈簧,一顆質量為m=10 g的子彈以v0=100 m/s的速度打入木塊A中,求: (1)當子彈在木塊A中相對靜止的瞬間,木塊A速度的大小; (2)彈簧被壓縮到最短瞬間木塊B的速度大小; (3)彈簧獲得的最大彈性勢能。 答案　(1)1 m/s　(2)0.5 m/s　(3)0.25 J 解析　(1)子彈

24、打入木塊A的瞬間,內力遠大于彈簧對A的作用力,子彈和木塊A系統(tǒng)動量守恒 mv0=(m+M1)v1 v1=mv0m+M1=0.01×1000.01+0.99 m/s=1 m/s (2)在彈簧被壓縮到最短的過程中,子彈和兩個木塊組成的系統(tǒng)在水平方向上沒有受到其他外力作用,三物及彈簧系統(tǒng)動量守恒,則(M1+m)v1=(M2+M1+m)v2 代入數(shù)據(jù)解得v2=0.5 m/s (3)彈簧被壓縮到最短時彈簧有最大的彈性勢能,子彈進入木塊并相對木塊靜止后將彈簧壓縮到最短過程中機械能守恒(整個過程機械能并不守恒,子彈射入木塊過程中有機械能的損失)。 設彈簧最大彈性勢能為Ep Ep=12(M1+m)v12-12(M1+M2+m)v22 代入數(shù)據(jù)解得Ep=0.25 J 12