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第十六單元 動量守恒定律 注意事項： 1．答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。 2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。 3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。 4．考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。 一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分。在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項是符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分） 1．下列關(guān)于物體動量和沖量的說法中不正確的是(　　) A．物體所受合外力沖量越大，它的動量就越大 B．物體所受合外力沖量不為零，它的動量一定要改變 C．物體動量變化的方向，就是合外力沖量的方向 D．物體所受合外力越大，它的動量變化越快 2．一裝有柴油的船靜止于水面上，船前艙進水，堵住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖所示。不計水的阻力，船的運動情況是(　　) A．向前運動　　　　　　 B．向后運動 C．靜止 D．無法判斷 3．跳遠時，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，這是由于(　　) A．人跳在沙坑里的動量比跳在水泥地上的小 B．人跳在沙坑里的動量變化比跳在水泥地上的小 C．人跳在沙坑里受到的沖量比跳在水泥地上的小 D．人跳在沙坑里受到的平均作用力比跳在水泥地上的小 4．甲、乙兩物體分別在恒力F1、F2的作用下，在光滑平面上沿同一直線運動，它們的動量隨時間變化的關(guān)系如圖所示。設(shè)甲在t1時間內(nèi)所受的沖量為I1，乙在t2時間內(nèi)所受的沖量為I2，則F、I的大小關(guān)系是(　　) A．F1>F2，I1＝I2 B．F1F2，I1>I2 D．F1＝F2，I1＝I2 5．如圖所示，足夠長的長木板A靜止在光滑的水平地面上，質(zhì)量為1 kg的物體B以v0＝3 m/s的水平速度沖上A，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上。若從B沖到木板A上到相對木板A靜止這段時間內(nèi)摩擦力對長木板的沖量大小為2 Ns，則A、B最后的共同速度及長木板的質(zhì)量分別為(　　) A．1 m/s，1 kg B．1 m/s，2 kg C．2 m/s，1 kg D．2 m/s，2 kg 6．A、B兩球在光滑的水平面上相向運動，其中球A的質(zhì)量為mA＝4 kg，兩球發(fā)生碰撞前后的位移—時間圖象情況如圖所示，則可知(　　) A．B球質(zhì)量為2 kg B．B球質(zhì)量為6 kg C．碰撞過程中損失的機械能為20 J D．碰撞是彈性碰撞，無機械能損失 7．A、B兩車與水平地面間的動摩擦因數(shù)相同，兩車僅在摩擦力作用下由運動到靜止，下列說法中正確的是(　　) A．若兩車的初動量相同，質(zhì)量大的滑行時間長 B．若兩車的初動能相同，質(zhì)量大的滑行時間長 C．若兩車質(zhì)量相同，動量大的滑行時間長 D．若兩車質(zhì)量相同，動能大的滑行時間長 8．如圖所示，一個質(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間為0.01 s。下列說法正確的是(　　) A．球棒對壘球的平均作用力大小為1 260 N B．球棒對壘球的平均作用力大小為360 N C．球棒對壘球做的功為126 J D．球棒對壘球做的功為36 J 9．如圖，兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同一直線相向運動，滑塊A的質(zhì)量為m，速度大小為2v0，方向向右，滑塊B的質(zhì)量為2m，速度大小為v0，方向向左，兩滑塊發(fā)生碰撞后的運動狀態(tài)可能是(　　) A．A和B都向左運動 B．A和B都靜止 C．A向左運動，B向右運動 D．A靜止，B向右運動 10．如圖所示，物塊A、B間拴接一個壓縮后被鎖定的彈簧，整個系統(tǒng)靜止放在光滑水平地面上，其中A物塊最初與左側(cè)固定的擋板相接觸，B物塊質(zhì)量為2 kg。現(xiàn)剪斷A、B間的細繩，解除對彈簧的鎖定，在A離開擋板后，B物塊的v－t圖如圖所示，則可知(　　) A．在A離開擋板前，A、B系統(tǒng)動量不守恒，之后守恒 B．在A離開擋板前，A、B與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，之后不守恒 C．彈簧鎖定時其彈性勢能為9 J D．若A的質(zhì)量為1 kg，在A離開擋板后彈簧的最大彈性勢能為3 J 二、實驗題（本題共2小題，共17分） 11．(5分)某同學(xué)在探究物體彈性碰撞的特點時，先提出了如下假設(shè)：兩個物體碰撞前后各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不變的。為了驗證這個假設(shè)，該同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置：先將彈性a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣尺寸大小的彈性b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。 (1)在安裝斜槽軌道時，要注意 。 (2)選擇彈性小球a、b時，小球a、b的半徑ra、rb應(yīng)該滿足關(guān)系：ra______rb(填“>”或“=”或“<”)。 (3)本實驗必須測量的物理量有以下哪些______。 A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H B．小球a、b的質(zhì)量ma、mb C．小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行時間t D．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離SOA、SOB、SOC E．a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h (4)圖2為測定未放被碰小球時，小球a落點的平均位置，把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的O點對齊，圖中給出了小球a落點附近的情況，由圖可得OB距離應(yīng)為______cm，由實驗測得的數(shù)據(jù)，如果滿足等式_____，那么我們認為在碰撞中系統(tǒng)的動量是不變的。 12．(12分)某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做探究碰撞中的不變量的實驗。氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，導(dǎo)軌空腔內(nèi)不斷通入的壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。 (1)下面是實驗的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣； ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向； ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑥先____________________，然后________________，讓滑塊帶動紙帶一起運動； ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖乙所示； ⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g。 試完善實驗步驟⑥的內(nèi)容。 (2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字。 計算碰撞前m1v1＋m2v2＝________kgm/s；碰撞后m1v1′＋m2v2′＝________kgm/s。 計算碰撞前m1v＋m2v＝________kgm2/s2；碰撞后m1v′＋m2v′＝________kgm2/s2。 計算碰撞前＋＝________m/(skg)；碰撞后＋＝________m/(skg)。 (3)通過以上計算可知，碰撞中的不變量應(yīng)是__________________________________________。 (4)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是________________________________________。 三、解答題（本題共4小題，共43分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須寫出數(shù)值和單位） 13．(8分)一質(zhì)量為M的航天器遠離太陽和行星，正以速度v0在太空中飛行，某時刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動機瞬間向后噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體向后噴出的速度大小為v1，求加速后航天器的速度大小。（v0 、v1均為相對同一參考系的速度） 14．(10分)質(zhì)量m的滑塊A靜止在光滑水平地面上，滑塊B以初速度為v0向右運動，并與A發(fā)生碰撞。已知B的質(zhì)量是A的k（k取正整數(shù)）倍。 (1)若滑塊A、B發(fā)生完全非彈性碰撞，求碰后B的速度； (2)若滑塊A、B發(fā)生完全彈性碰撞，求碰撞后A、B的速度。 15．(12分)如圖所示，一對雜技演員(都視為質(zhì)點)乘秋千(秋千繩處于水平位置)從A點由靜止出發(fā)繞O點下擺，當(dāng)擺到最低點B時，女演員在極短時間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自己剛好能回到高處A。求男演員落地點C與O點的水平距離x。已知男演員質(zhì)量m1和女演員質(zhì)量m2之比＝2，秋千的質(zhì)量不計，秋千的擺長為R，C點比O點低5R。 16．(13分)如圖所示，質(zhì)量為m＝1.0 kg的物塊A以v0＝4.0 m/s速度沿粗糙水平面滑向靜止在水平面上質(zhì)量為M＝2.0 kg的物塊B，物塊A和物塊B碰撞時間極短，碰后兩物塊粘在一起。已知物塊A和物塊B均可視為質(zhì)點，兩物塊間的距離為L＝1.75 m，兩物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.20，重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)物塊A和物塊B碰撞前的瞬間，物塊A的速度v的大??； (2)物塊A和物塊B碰撞的過程中，物塊A對物塊B的沖量I； (3)物塊A和物塊B碰撞的過程中，系統(tǒng)損失的機械能ΔE。 2018-2019學(xué)年高二上學(xué)期第十六單元訓(xùn)練卷 物 理（一）答 案 一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分。在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項是符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分） 1．【答案】A 【解析】據(jù)動量定理得I合＝Δp，即I合與Δp等大同向，A錯誤，B、C正確；又I合＝F合Δt，所以F合＝，故F合越大，就越大，D正確。 2．【答案】A 【解析】雖然抽油的過程屬于船與油的內(nèi)力作用，但油的質(zhì)量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從前艙轉(zhuǎn)移到了后艙，相當(dāng)于人從船的一頭走到另一頭的過程，故A正確。 3．【答案】D 【解析】人在下落中接觸地面的瞬間速度不變，故跳在沙坑的動量與跳在水泥地的動量是相等的。故A錯誤；人跳在沙坑的動量與跳在水泥地的動量是相等的，到人的動量變成0，動量的變化是相等的。故B錯誤；人跳在沙坑的動量與跳在水泥地的動量變化是相等的，則由動量定理mv=Ft可知，人受到的沖量也是相等的，但在沙坑中由于沙的緩沖，使減速時間延長，故人受到的沖力將小于人在地面上的沖力，故人跳到沙坑里要安全，故C錯誤，D正確。 4．【答案】A 【解析】沖量I＝Δp，從圖上看，甲、乙兩物體動量變化的大小相同，所以沖量大小I1＝I2。又因為沖量I1＝F1t1，I2＝F2t2，t2>t1，所以F1>F2。 5．【答案】B 【解析】摩擦力對長木板的沖量大小為2 Ns，則摩擦力對物體B的沖量大小也為2 Ns，根據(jù)動量定理得：I＝mBv0－mBv，代入數(shù)據(jù)解得：v＝1 m/s，對長木板用動量定理，I＝mAv，代入數(shù)據(jù)解得：mA＝2 kg，故B正確。 6．【答案】B 【解析】根據(jù)圖象可知，A、B兩物體在2s末時刻發(fā)生碰撞，x﹣t圖象的斜率表示速度，則碰前A的速度為：vA=6-102m/s=-2m/s，B的速度為：vB=62m/s=3m/s。碰后的AB的速度為：v=22m/s=1m/s。根據(jù)動量守恒定律得：mAvA+mBvB=（mA+mB）v，解得：mB=6kg，故A錯誤，B正確；根據(jù)能量守恒得，損失的機械能為：ΔE=12mAvA2+12mBvB2-12(mA+mB)v2，代入數(shù)據(jù)得：△E=30J，故C、D錯誤。 7．【答案】CD 【解析】小車僅在摩擦力作用下由運動到靜止，故小車減速運動的加速度a=f/m=μg不變。若兩車的初動量相同，即p=mv相等，那么，質(zhì)量大的初速度小，故滑行時間短，故A錯誤；若兩車的初動能相同，即Ek=12mv2相等，那么，質(zhì)量大的初速度小，故滑行時間短，故B錯誤；若兩車質(zhì)量相同，動量大的初速度大，故滑行時間長，故C正確；若兩車質(zhì)量相同，動能大的初速度大，故滑行時間長，故D正確。 8．【答案】AC 【解析】設(shè)球棒對壘球的平均作用力為F，由動量定理得t＝m(vt－v0)，取vt＝45 m/s，則v0＝－25 m/s，代入上式，得＝1260 N，由動能定理得W＝mv－mv＝126 J，選項A、C正確。 9．【答案】BC 【解析】兩球碰撞過程動量守恒，以兩球組成的系統(tǒng)為研究對象，取水平向右方向為正方向，碰撞前系統(tǒng)總動量：P=mAvA+mBvB=m2v0+2m(-v0)=0，系統(tǒng)總動量為0，系統(tǒng)動量守恒，則碰撞前后系統(tǒng)總動量都是0；若碰撞為完全非彈性碰撞，則碰撞后二者的速度相等，都是0；若碰撞不是完全非彈性碰撞，則碰撞后二者的速度方向運動相反，即A向左運動，B向右運動，故B、C正確，A、D錯誤。 10．【答案】ACD 【解析】在A離開擋板前，由于擋板對A有作用力，所以A、B系統(tǒng)所受合外力不為零，則系統(tǒng)動量不守恒；離開擋板之后，系統(tǒng)的合外力為零，動量守恒，故A正確；在A離開擋板前，擋板對A的作用力不做功，A、B及彈簧組成的系統(tǒng)在整個過程中只有彈簧的彈力做功，機械能都守恒，故B錯誤；解除對彈簧的鎖定后至A剛離開擋板的過程中，彈簧的彈性勢能釋放，全部轉(zhuǎn)化為B的動能，根據(jù)機械能守恒定律，有：Ep=12mBvB2，由圖象可知，vB=3m/s，解得：Ep=9J，故C正確。分析A離開擋板后A、B的運動過程，并結(jié)合圖象數(shù)據(jù)可知，彈簧伸長到最長時A、B的共同速度為v共=2m/s，根據(jù)機械能守恒定律和動量守恒定律，有：mBv0=（mA+vB）v共；Ep=12mBv02-12（mA+vB）v共2；聯(lián)立解得：E′p=3J，故D正確。 二、實驗題（本題共2小題，共17分） 11．【答案】(1)使斜槽末端切線水平 (2) = (3)BD (4)46.42 maSOB=maSOA+maSOB 【解析】(1)小球離開斜槽后做平拋運動，為保證小球離開斜槽后做平拋運動，在安裝斜槽軌道時，要注意使斜槽末端切線水平. (2)若要保證兩球是對心碰撞，需要兩個球大小相同，則ra=rb. (3)如果碰撞過程系統(tǒng)動量守恒定律，以向右為正方向，由動量守恒定律得：mava=mava+mbvb′，小球離開斜槽后做平拋運動的高度相同，它們在空中的運動時間t相等，兩邊同乘以時間t，mavat=mavat+mbvb′t，則有：maSOB=maSOA+mbSOB，則實驗需要測量兩球的質(zhì)量、O點到A、B、C各點的距離sOA、sOB、sOC，故選BD； (4)由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，O、B間的距離為46.42cm；由理論公式分析可知，實驗需要驗證的表達式為：maSOB=maSOA+mbSOB. 12．【答案】(1)接通打點計時器的電源　放開滑塊1 (2)0.620　0.618　1.24　0.742　6.45　9.72 (3)滑塊1、2碰撞前后的質(zhì)量與速度乘積的矢量和 (4)紙帶與打點計時器限位孔有摩擦 【解析】 (1)實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源，再放開滑塊1. (2)碰撞前滑塊1的速度v1＝ m/s＝2 m/s，m1v1＝0.312 kgm/s＝0.620 kgm/s 碰撞前滑塊2的速度v2＝0， 碰撞后兩滑塊具有相同的速度v＝ m/s＝1.2 m/s m1v1′＋m2v2′＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)1.2 kgm/s＝0.618 kgm/s m1v＋m2v＝1.24 kgm2/s2，m1v′＋m2v′＝0.742 kgm2/s2 ＋＝6.45 m/(skg)，＋＝9.72 m/(skg)． (3)通過以上計算可知，碰撞中的不變量應(yīng)是滑塊1、2碰撞前后的質(zhì)量與速度乘積的矢量和． (4)計算結(jié)果不完全相等的主要原因是紙帶與打點計時器限位孔有摩擦． 三、解答題（本題共4小題，共43分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須寫出數(shù)值和單位） 13．【解析】設(shè)加速后航天器的速度大小為v，由動量守恒定律有： Mv0=-mv1+（M-m）v 解得 v＝Mv0+mv1M-m 14．【解析】(1)若滑塊A、B發(fā)生完全非彈性碰撞，則滑塊B碰A后的兩者速度相同，設(shè)碰后兩者速度為v，據(jù)動量守恒可得：kmv0=(m+km)v 解得：碰后B的速度v=kv0k+1 (2)若滑塊A、B發(fā)生完全彈性碰撞，設(shè)碰后A、B速度分別為vA、vB，則 由動量守恒得：kmv0=kmvB+mvA 由機械能守恒得：12kmv02=12kmvB2+12mvA2 聯(lián)立解得：vA=2kv0k+1、vB=k-1k+1v0 15．【解析】設(shè)分離前男女演員在秋千最低點B的速度為v0，由機械能守恒定律有 (m1＋m2)gR＝(m1＋m2)v 設(shè)剛分離時男演員速度的大小為v1，方向與v0相同；女演員速度的大小為v2，方向與v0 相反，由動量守恒定律有 (m1＋m2)v0＝m1v1－m2v2 分離后，男演員做平拋運動，設(shè)男演員從被推出到落在C點所需的時間為t，根據(jù)題給條件，由運動學(xué)規(guī)律4R＝gt2，x＝v1t。女演員剛好回到A點，由機械能守恒定律得m2gR＝m2v，已知m1＝2m2，由以上各式可得x＝8R。 16．【解析】(1)物塊A運動到和物塊B碰撞前的瞬間，根據(jù)動能定理可知：－μmgL＝mv2－mv 解得：v＝3 m/s。 (2)以物塊A和物塊B為系統(tǒng)，根據(jù)動量守恒可知：mv＝(m＋M)v1 以物塊B為研究對象，根據(jù)動量定理可知：I＝Mv1 解得：I＝2 Ns，方向水平向右。 (3)以物塊A和物塊B為系統(tǒng)，根據(jù)能量關(guān)系可知：ΔE＝mv2－(m＋M)v 解得：ΔE＝3 J。