2019版高考物理總復習 第六章 碰撞與動量守恒章末質量檢測.doc
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第六章 碰撞與動量守恒 章末質量檢測(六) (時間：45分鐘 滿分：100分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題7分，共42分。1～4題為單項選擇題，5～6題為多項選擇題) 1.(2017福建泉州質檢)將一個質量為3m的爆竹斜向上拋出，到達最高點時速度大小為v0，方向水平向東，在最高點爆炸成質量不等的兩塊，其中一塊的質量為2m，速度大小為v，方向水平向東，則另一塊的速度大小為( ) A.3v0－v B.2v0－3v C.3v0－2v D.2v0＋v 解析 取水平向東為正方向，爆炸過程系統(tǒng)動量守恒，3mv0＝2mv＋mvx，可得vx＝3v0－2v，選項C正確。 答案 C 2.某物體受到一個－6 Ns的沖量作用，則( ) A.物體的動量一定減少 B.物體的末動量一定是負值 C.物體動量變化量的方向一定與規(guī)定的正方向相反 D.物體原來動量的方向一定與這個沖量方向相反 解析 動量定理是矢量方程解題時，注意規(guī)定正方向。沖量、動量都是矢量，對在一條直線上運動的物體，規(guī)定正方向后，可用“＋”“－”號表示矢量的方向，－6 Ns的沖量說明物體所受沖量的大小為6 Ns，方向與規(guī)定的正方向相反，由動量定理可知選項C正確。而初、末動量的方向、大小由題設均不能確定。 答案 C 3.如圖1所示，一傾角為α、高為h的光滑斜面，固定在水平面上，一質量為m的小物塊從斜面的頂端由靜止開始滑下，滑到底端時速度的大小為v，所用時間為t，則物塊滑至斜面的底端時，重力的瞬時功率及重力的沖量分別為( ) 圖1 A.、0 B.mgv、mgtsin α C.mgvcos α、mgt D.mgvsin α、mgt 解析 根據(jù)瞬時功率的公式可得物塊滑至斜面的底端時重力的瞬時功率為P＝mgvsin α，重力的沖量為I＝mgt，所以選項D正確，A、B、C錯誤。 答案 D 4.一質量為M的航天器，正以速度v0在太空中飛行，某一時刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動機瞬間向后噴出一定質量的氣體，氣體噴出時速度大小為v1，加速后航天器的速度大小為v2，則噴出氣體的質量m為( ) A.M B.M C.M D.M 解析 規(guī)定航天器的速度方向為正方向，由動量守恒定律可得Mv0＝(M－m)v2－mv1，解得m＝M，故選項C正確。 答案 C 5.如圖2所示，木塊A的質量mA＝1 kg，足夠長的木板B的質量mB＝4 kg，質量為mC＝4 kg的木塊C置于木板B上，水平面光滑，B、C之間有摩擦?，F(xiàn)使A以v0＝12 m/s的初速度向右運動，與B碰撞后以4 m/s的速度彈回，則( ) 圖2 A.B運動過程中的最大速度為4 m/s B.B運動過程中的最大速度為8 m/s C.C運動過程中的最大速度為4 m/s D.C運動過程中的最大速度為2 m/s 解析 A與B碰后瞬間，C的運動狀態(tài)未變，此時B的速度最大，由A、B組成的系統(tǒng)動量守恒(取向右為正方向)，有mAv0＝－mAvA＋mBvB，代入數(shù)據(jù)得vB＝4 m/s，選項A正確，B錯誤；B與C相互作用使B減速，C加速，由于B足夠長，所以B和C能達到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C組成的系統(tǒng)動量守恒，有mBvB＝(mB＋mC)vC，代入數(shù)據(jù)得vC＝2 m/s，選項C錯誤，D正確。 答案 AD 6.某研究小組通過實驗測得兩滑塊碰撞前后運動的實驗數(shù)據(jù)，得到如圖3所示的位移—時間圖象。圖中的線段a、b、c分別表示沿光滑水平面上同一條直線運動的滑塊Ⅰ、Ⅱ和它們發(fā)生正碰后結合體的位移變化關系。已知相互作用時間極短，由圖象給出的信息可知( ) 圖3 A.碰前滑塊Ⅰ與滑塊Ⅱ速度大小之比為5∶2 B.碰前滑塊Ⅰ的動量大小比滑塊Ⅱ的動量大小大 C.碰前滑塊Ⅰ的動能比滑塊Ⅱ的動能小 D.滑塊Ⅰ的質量是滑塊Ⅱ的質量的 解析 根據(jù)s－t圖象的斜率等于速度，可知碰前滑塊Ⅰ速度為v1＝－2 m/s，滑塊Ⅱ的速度為v2＝0.8 m/s，則碰前速度大小之比為5∶2，故選項A正確；碰撞前后系統(tǒng)動量守恒，碰撞前，滑塊Ⅰ的動量為負，滑塊Ⅱ的動量為正，由于碰撞后總動量為正，故碰撞前總動量也為正，故碰撞前滑塊Ⅰ的動量大小比滑塊Ⅱ的小，故選項B錯誤；碰撞后的共同速度為v＝0.4 m/s，根據(jù)動量守恒定律，有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v，解得m2＝6m1，由動能的表達式可知，m1v>m2v，故選項C錯誤，D正確。 答案 AD 二、非選擇題(本題共4小題，共58分) 7.(10分)如圖4，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。 圖4 (1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量________(填選項前的符號)，間接地解決這個問題。 A.小球開始釋放高度h B.小球拋出點距地面的高度H C.小球做平拋運動的射程 (2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先將入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜止于軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復。 接下來要完成的必要步驟是__________。(填選項前的符號) A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2 B.測量小球m1開始釋放高度h C.測量拋出點距地面的高度H D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N E.測量平拋射程OM、ON (3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為______________________[用(2)中測量的量表示]。 解析 (1)小球離開軌道后做平拋運動，由H＝gt2知t＝，即小球的下落時間一定，則初速度v＝可用平拋運動的水平射程來表示，選項C正確。 (2)本實驗要驗證的是m1OM＋m2ON＝m1OP，因此要測量兩個小球的質量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON，而要確定水平射程，應先分別確定兩個小球落地的平均落點，沒有必要測量小球m1開始釋放的高度h和拋出點距地面的高度H。故應完成的步驟是ADE。 (3)若動量守恒，應有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1單獨下落離開軌道時的速度，v1、v2是兩球碰后m1、m2離開軌道時的速度)，又v＝，則有m1＋m2＝m1，即m1OM＋m2ON＝m1OP。 答案 (1)C (2)ADE (3)m1OM＋m2ON＝m1OP 8.(12分)(2017福建二模)汽車碰撞試驗是綜合評價汽車安全性能的有效方法之一。設汽車在碰撞過程中受到的平均撞擊力達到某個臨界值F0時，安全氣囊爆開。某次試驗中，質量m1＝1 600 kg的試驗車以速度v1＝36 km/h正面撞擊固定試驗臺，經(jīng)時間t1＝0.10 s碰撞結束，車速減為零，此次碰撞安全氣囊恰好爆開。忽略撞擊過程中地面阻力的影響。 (1)求此過程中試驗車受到試驗臺的沖量I0的大小及F0的大?。? (2)若試驗車以速度v1撞擊正前方另一質量m2＝1 600 kg、速度v2＝18 km/h同向行駛的汽車，經(jīng)時間t2＝ 0.16 s兩車以相同的速度一起滑行。試通過計算分析這種情況下試驗車的安全氣囊是否會爆開。 解析 (1)v1＝36 km/h＝10 m/s，取速度v1的方向為正方向，根據(jù)動量定理有－I0＝0－m1v1 將已知數(shù)據(jù)代入解得I0＝1.6104 Ns 由沖量定義有I0＝F0t1 將已知數(shù)據(jù)代入解得F0＝1.6105 N (2)設試驗車和汽車碰撞后獲得共同速度v， 由動量守恒定律有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v 對試驗車，由動量定理有－Ft2＝m1v－m1v1 將已知數(shù)據(jù)代入解得F＝2.5104 N 可見F
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