《2020版高考物理总复习 第六章 碰撞与动量守恒综合检测（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理总复习 第六章 碰撞与动量守恒综合检测（含解析）（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、碰撞与动量守恒 综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第18小题只有一个选项正确,第912小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1.如图所示,一倾角为的光滑斜面,固定在水平面上,一质量为m的小物块从斜面的顶端由静止开始滑下,滑到底端时速度的大小为v,所用时间为t,则物块滑至斜面的底端时,重力的瞬时功率及下滑过程重力的冲量分别为(D)A.mgv,0 B.mgv,mgtsin C.mgvcos ,mgtD.mgvsin ,mgt解析:根据瞬时功率的公式,可得物块滑至斜面的底端时重
2、力的瞬时功率为p=mgvsin ,重力的冲量为I=mgt,所以D正确,A,B,C错误.2.如图,从竖直面上大圆的最高点A,引出两条不同的光滑轨道,端点都在大圆上.相同物体由静止开始,从A点分别沿两条轨道滑到底端,则下列说法中正确的是(B)A.到达底端的速度大小相等B.重力的冲量都相同C.物体动量的变化率都相同D.沿AB运动所用的时间小于沿AC运动所用的时间解析:如图所示,对物体在轨道上下滑过程中,由牛顿第二定律可得a=gcos 根据运动学公式x=at2可得2Rcos =gcos t2,则有t=2;因此下滑时间与轨道和竖直方向的角度无关,只与圆弧的半径及重力加速度有关,故D错误;因时间相同,则重
3、力的冲量相同,故B正确;由于物体下落的高度不同,故物体到达轨道底端的速度大小不同,选项A错误;根据动量定理,动量的变化率等于合外力,即mgcos ,因为不同,则动量的变化率不同,选项C错误.3.在光滑的水平面上有a,b两球,其质量分别为ma,mb,两球在t0时刻发生正碰,并且在碰撞过程中无机械能损失,两球碰撞前后的速度时间图像如图所示,下列关系正确的是(B)A.mambB.mambC.ma=mbD.无法判断解析:由图像知a球以一初速度向原来静止的b球运动,碰后a球反弹且速度小于其初速度,根据动量守恒定律,a球的质量小于b球的质量,选项B正确.4.在光滑水平面上,质量为m的小球A正以速度v0匀速
4、运动.某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰,两球相碰后,A球的动能恰好变为原来的.则碰后B球的速度大小是(A)A. B.C.或D.无法确定解析:两球相碰后A球的速度大小变为原来的,相碰过程中满足动量守恒,若碰后A速度方向不变,则mv0=mv0+3mv1,可得B球的速度v1=,若B在前,A在后,则A球在后的速度应小于B球在前的速度,不满足实际情况,因此A球一定反向运动,即mv0=-mv0+3mv1,可得v1=,因此A正确,B,C,D错误.5.如图,长l的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙,初始时它们直立在光滑的水平地面上,后由于受到微小扰动,系统从图示位置开始倾倒.当小球甲刚要落地时,
5、其速度大小为(A)A.B.C.D.0解析:两球组成的系统水平方向动量守恒,小球甲刚要落地时,水平方向系统速度为0,则小球乙速度为0;由机械能守恒定律得m=mgl,解得vB=,故选项A正确.6.如图所示,足够长的长木板A静止在光滑的水平地面上,质量为1 kg的物体B以v0=3 m/s的水平速度冲上A,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上.若从B冲到木板A上到相对木板A静止这段时间内摩擦力对长木板的冲量大小为2 Ns,则A,B最后的共同速度及长木板的质量分别为(B)A.1 m/s,1 kgB.1 m/s,2 kgC.2 m/s,1 kgD.2 m/s,2 kg解析:物体B与长木板A最终两者达到共同速
6、度,作用过程中系统不受外力作用,系统动量守恒.选向右为正方向,则mv0=(M+m)v,对长木板A由动量定理得I=Mv,得v=1 m/s,M=2 kg,选项B正确,A,C,D错误.7.将质量为M=3m的木块固定在光滑水平面上,一颗质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块,子弹射穿木块时的速度为,现将同样的木块放在光滑的水平桌面上,相同的子弹仍以速度v0沿水平方向射入木块.则子弹(A)A.不能射穿木块,子弹将留在木块中,一起以共同的速度做匀速运动B.能够射穿木块C.刚好能射穿木块,此时相对速度为零D.子弹以3v0速度射向木块,并从木块中穿出,木块获得的速度为v1;若子弹以4v0速度射向木块,木块
7、获得的速度为v2,则必有v1v2解析:当木块固定时,根据动能定理-fd=m()2-m,解得fd=m,当木块不固定,假设子弹不能射出木块,根据动量守恒定律得mv0=(M+m)v,解得v=,根据动能定理-fx=(M+m)()2-m,解得fx=m,可知xd,故子弹均射出,子弹初速度越大,穿出时间越短,木块加速时间越短,获得的速度越小,故D错误。8.如图所示,带有光滑弧形轨道的小车质量为m,放在光滑水平面上,一质量也为m的铁块,以速度v沿轨道水平端向上滑去,至某一高度后再向下返回,则当铁块回到小车右端时,将(D)A.以速度v做平抛运动B.以小于v的速度做平抛运动C.静止于车上D.自由下落解析:整个过程
8、水平方向动量守恒,机械能守恒,所以小车与铁块相当于弹性碰撞;由于小车和铁块的质量都为m,所以当铁块回到小车右端时,铁块的速度为0,小车具有向左的速度v,选项D正确.9.如图所示,轻质弹簧的一端固定在墙上,另一端与质量为m的物体A相连,A放在光滑水平面上,有一质量与A相同的物体B从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下,与A相碰后一起将弹簧压缩,弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升.下列说法正确的是(BD)A.弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghB.弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghC.B能达到的最大高度为hD.B能达到的最大高度为h解析:对B下滑过程,据机械能守恒定律可得mgh=m,
9、则得B刚到达水平地面时的速度v0=,与A碰撞过程,以A,B组成的系统为研究对象,取向右为正方向,根据动量守恒定律可得mv0=2mv,得A与B碰撞后的共同速度为v=v0,所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为Epm=2mv2=mgh,选项A错误,B正确;当弹簧再次恢复原长时,A与B将分开,B以v的速度沿斜面上滑,根据机械能守恒定律可得mgh=mv2,解得B能达到的最大高度为h=h,选项C错误,D正确.10.两小球A,B置于光滑的水平面上,A球以一定的速度与静止的B球发生弹性正碰,如图所示,关于两球碰撞过程中的说法正确的是(AC)A.在两球碰撞的整个过程中,相互作用力冲量的矢量和为零,做功的代数和
10、也为零B.在两球碰撞的整个过程中,B对A始终做负功C.在两球压缩形变阶段,系统的动量不变,动能减少D.当两球的速度相等时,系统的机械能最小解析:由牛顿第三定律知,在两球碰撞的整个过程中相互作用力始终大小相等、方向相反,故相互作用力冲量的矢量和为零,由于两球发生弹性碰撞,系统机械能守恒,故相互作用力做功的代数和为零,选项A正确;若两球碰后A的速度反向,则在整个碰撞过程中,B对A先做负功再做正功,若两球碰后A的速度方向不变,则在整个碰撞过程中,B对A做负功,选项B错误;在两球压缩形变阶段,由于水平方向不受外力,则系统动量保持不变,虽然两球发生弹性碰撞,即碰撞开始和结束的两时刻动能相等,但在压缩阶段
11、,两球的弹性势能增加,则总动能减少.当两球速度相等时,系统动能最小.选项C正确,D错误.11.如图所示,竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接,右边与一个足够高的四分之一光滑圆弧轨道平滑相连,木块A,B静置于光滑水平轨道上,A,B的质量分别为1.5 kg和0.5 kg.现让A以6 m/s的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞的时间为0.3 s,碰后的速度大小变为4 m/s,当A与B碰撞后立即粘在一起运动,g取10 m/s2,则(BCD)A.A与墙壁的过程中,墙壁对A的平均作用力的大小F=10 NB.A与B碰撞的过程中损失的机械能为3 JC.A,B碰撞后的速度v=3 m/sD.A,B滑上圆弧
12、轨道的最大高度h=0.45 m解析:设水平向右为正方向,当A与墙壁碰撞时,由动量定理得Ft=mAv1-mA(-v1),则F=50 N,故A错误;设碰撞后A,B的共同速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得mAv1=(mA+mB)v,则v=3 m/s,故C正确.A与B碰撞过程中,损失的机械能E=mAv12-(mA+mB)v2=3 J,故B正确.A,B在光滑圆形轨道上滑动时,由机械能守恒定律得(mA+mB)v2=(mA+mB)gh,代入数据解得h=0.45 m,故D正确.12.如图所示,小车的上面固定一个光滑弯曲圆管道,整个小车(含管道)的质量为2m,原来静止在光滑的水平面上.今有一个可以看做质
13、点的小球,质量为m,半径略小于管道半径,以水平速度v从左端滑上小车,小球恰好能到达管道的最高点,然后从管道左端滑离小车.关于这个过程,下列说法正确的是(BC)A.小球滑离小车时,小车回到原来位置B.小球滑离小车时相对小车的速度大小为vC.车上管道中心线最高点的竖直高度为D.小球从滑进管道到滑到最高点的过程中,小车的动量变化大小是解析:小球恰好到达管道的最高点,说明在最高点时小球和管道之间相对速度为0,小球从滑进管道到滑到最高点的过程中,根据水平方向的动量守恒,有mv=(m+2m)v,得v=,小车动量变化大小p车=2m=mv,D项错误.小球从滑进管道到滑到最高点,根据机械能守恒定律有mgH=mv
14、2-(m+2m)v2,得H=,C项正确.小球从滑上小车到滑离小车的过程,有mv=mv1+2mv2,mv2=m+2m,解得v1=-,v2=v,则小球滑离小车时相对小车的速度大小为v+v=v,B项正确.在整个过程中小球对小车总是做正功,因此小车一直向右运动,A项错误.二、非选择题(共52分)13.(4分)某班物理兴趣小组选用如图所示装置做“验证动量守恒定律”的实验.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,在小钢球最低点N下方有一水平气垫导轨,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
15、重力加速度为g.实验时先调整滑块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,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.把小钢球A拉至某位置M且绳拉紧,然后由静止释放,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,除了数字计时器读数t、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B的质量mB和遮光板宽度d外,还需要测量的物理量有.A.小钢球A的质量mAB.绳长LC.小钢球从M到N运动的时间(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)实验中应得到的表达式是.(用题中已给的物理量符号来表示)解析:(1)实验中要确定物体碰撞前、后动量的关系,需要得到小钢球的速度和质量.计算速度
