2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第一章 动量和动量守恒定律 单元检测卷6（含解析）

2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册

 第一章 动量和动量守恒定律 单元检测卷6（含解析）

一、单选题（共28分）

1．关于能量和能源，下列说法正确的是   （　　）

A．化石能源是清洁能源，水能是可再生能源

B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源

C．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造

D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了

2．如图所示，一质量为M的长木板在光滑水平面上以速度v0向右运动，一质量为m的小铁块在木板上以速度v0向左运动，铁块与木板间存在摩擦，为使木板能保持速度v0向右匀速运动，必须对木板施加一水平力，直至铁块与木板达到共同速度v0。设木板足够长，那么此过程中水平力的冲量大小为（　　）

A．mv0 B．1.5mv0

C．2mv0 D．3mv0

3．关于反冲运动的说法中，正确的是（　　）

A．抛出部分的质量m1要小于剩下部分的质量m2才能获得反冲

B．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用

C．若抛出部分的质量m1大于剩下部分的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力

D．抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律

4．如图所示，A、B两个小球静止在光滑水平地面上，用轻弹簧连接，A、B两球的质量分别为0.4kg和1.2kg。现使A球获得向右的瞬时速度。已知弹簧始终在其弹性限度之内，则在A、B两球运动的过程中（　　）

A．B球的最大速度大小为1.5m/s

B．B球速度最大时，A球的速度大小为3m/s，方向水平向左

C．A球速度为0时，A、B组成的系统动能损失最大

D．A球加速度为0时，B球的速度最大

5．如图所示，半径为R光滑的圆弧轨道PA固定安装在竖直平面内，A点的切线水平，与水平地面的高度差为R，让质量为m=0.2kg的小球甲（视为质点）从P点由静止沿圆弧轨道滑下，从A点飞出，落在地面的B点，飞出后落到地面的水平位移为x=0.9m；把质量为M=0.4kg的小球乙（与甲的半径相同）静止放置在A点，让小球甲重新从P点由静止沿圆弧轨道滑下，与乙发生弹性碰撞，空气的阻力忽略不计、重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A．圆弧轨道的半径R=0.9m

B．乙从A点飞出至落至地面过程中重力的冲量大小为

C．甲、乙碰撞后乙的速度2.0m/s

D．乙对甲的冲量大小为

6．在下列几种现象中， 所选系统动量守恒的是（　　）

A．在光滑水平面上， 运动的小车迎面撞上一静止的小车，以两车为一系统

B．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中， 以重物和车厢为一系统

C．运动员将铅球从肩窝开始加速推出， 以运动员和铅球为一系统

D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统

7．如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶时，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v0为（　　）

A． B．

C． D．

二、多选题（共12分）

8．中华神盾防空火控系统会在目标来袭时射出大量子弹颗粒，在射出方向形成一个均匀分布、持续时间、横截面积为的圆柱形弹幕，每个子弹颗粒的平均质量为，每有一个子弹颗粒，所有子弹颗粒以射入目标，并射停目标，停在目标体内。下列说法正确的是（　　）

A．所形成弹幕的总体积

B．所形成弹幕的总质量

C．弹幕对目标形成的冲量大小

D．弹幕对目标形成的冲击力大小

9．对于质量一定的物体， 下列说法正确的是（　　）

A．如果物体运动的速度大小不变， 物体的动量也保持不变

B．物体的动量发生改变， 则合外力一定对物体做了功

C．运动的物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向

D．物体的动能发生改变， 其动量一定发生改变

10．绳长为l，小球质量为m，小车质量为M，将小球向右拉至水平后放手，则（水平面光滑）（　　）

A．系统的总动量守恒

B．水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向

C．小球不能向左摆到原高度

D．小车向右移动的最大距离为

三、实验题（共15分）

11．某学习小组为了验证碰撞中的动量守恒，设计了如下方案：如图所示，斜面与水平桌面平滑连接，先将质量为M的滑块A从斜面上某位置由静止释放，测量出滑块在水平桌面上滑行的距离为x0；接着将质量为m、相同材料的滑块B放在斜面底端（如图），再将A从斜面上同一位置由静止释放，A与B碰撞后，测量出各自沿桌面滑行的距离分别为x1、x2。实验中M>m，重力加速度为g。

（1）若满足关系式____，则验证了A、B碰撞前后系统动量守恒。（用题目中给出的物理量表示）

（2）若桌面稍有倾斜，本实验____。（填正确选项前的字母）

A．无法验证A、B碰撞前后系统动量守恒

B．仍可以验证A、B碰撞前后系统动量守恒，只是需要验证的关系式将改变

C．仍可以验证A、B碰撞前后系统动量守恒，并且需要验证的关系式不改变

12．如图甲所示的装置叫作“阿特伍德机”，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。已知当地重力加速度为g。

（1）实验时,该同学用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图丙所示，则d=____cm。然后将质量均为M（A的含挡光片）的重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出______（选填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h。

（2）为了验证动量守恒定律，该同学让A在水平桌面上处于静止状态，将B从原静止位置竖直抬高H后由静止释放，直到光电门记录下挡光片挡光的时间为t2（重物B未接触桌面），则验证绳绷紧过程中系统沿绳方向动量守恒的表达式为__。

四、解答题（共45分）

13．各种形式的能量都可以互相转化，你能说出下列现象（如图所示）中，能量是如何转化的吗？

14．瀑布从50 m高处以103 m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2 m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是60%，那么发电机发出的电功率有多大？（瀑布在山顶的速度可忽略不计，g取10 m/s2）‍‍

15．在系统的动量变化中，内力起作用吗？若起作用的话，是什么作用？举例说明之。

16．如图所示，竖直平面内固定有轨道，水平放置的段长度为，段是半径、圆心角的光滑圆弧，段（足够长）的倾角为，各段轨道均平滑连接，在圆弧最低处点下方安装有压力传感器，在点右侧放置有弹簧发射器。一质量为的滑块P（视为质点）被弹簧发射器发射后，沿水平轨道向左滑行，第一次经过点时，压力传感器的示数为滑块的重力的11倍。已知滑块与段、段的动摩擦因数为，重力加速度大小，，。

（1）求滑块被发射后经过点的动能；

（2）将滑块冲上段后返回段停止时的位置记为，求与的距离；

（3）若将一质量为的滑块（视为质点，与段、段的动摩擦因数也为）置于点，弹簧发射器重复上一次发射过程，与在点发生弹性正碰，沿轨道向上运动，当的速度减为时，使与段、段的动摩擦因数变为，滑下后恰好能与相遇，求的值。

参考答案

1．D

【解析】

【详解】

A．化石能源在燃烧时放出二氧化硫、二氧化碳等气体，会形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源，水能是可再生资源，故A错误；

BD．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了；例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了；所以在能源的利用过程中，有一些能源是不可再生的，所以需要节约能源，故B错误D正确。

C．根据能量守恒定律，能量是不能够被创造的，故C错误。

故选D。

2．C

【解析】

【详解】

设铁块与长木板之间的摩擦力为f，铁块在水平方向只受到摩擦力的作用，在作用的过程中，选取向右为正方向，对铁块，由动量定理得

以长木板为研究对象，它在水平方向受到拉力F和摩擦力f的作用，由于速度不变，由平衡条件得

F﹣f＝0

水平力的冲量

I＝Ft

解得

I＝2mv0

故C正确，ABD错误

故选C。

3．D

【解析】

【详解】

A．反冲运动是指由于系统的一部分物体向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动。定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系，故A错误；

BD． 在反冲运动中一部分受到的另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故B错误，D正确；

C．在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等、方向相反，故C错误。

故选D。

4．B

【解析】

【详解】

AB．当B球速度最大时，弹簧处于原长，以向右为正方向，设此时A、B速度为v1、v2，由动量守恒和机械能守恒有

解得

v1=-3m/s，v2=3m/s

A错误，B正确；

C．由能量守恒可知，A、B组成的系统动能损失最大时，弹簧弹性势能达到最大值，此时A、B速度相同，设为，由动量守恒

解得

C错误；

D．A球加速度为0时，弹簧处于原长，当弹簧从压缩状态逐渐恢复原长过程中，B球的速度逐渐增大，弹簧恢复原长时B速度达到最大；当弹簧从伸长状态逐渐恢复原长过程中，B球的速度逐渐减小，弹簧恢复原长时B速度达到最小值，D错误。

故选B。

5．C

【解析】

【详解】

A．甲由P到A，由机械能守恒定律可得

甲由A到B，由平抛运动的规律可得

综合解得

故A错误；

B．乙做平抛运动的时间为

重力的冲量

计算可得

故B错误；

C．甲乙在A点发生碰撞，设碰后甲乙的速度分别为、，由动量守恒

由能量守恒

综合解得

故C正确；

D．甲乙在碰撞的过程中，对甲应用动量定理，可得乙对甲的冲量大小为

故D错误。

故选C。

6．A

【解析】

【详解】

A．在光滑水平面上， 运动的小车迎面撞上一静止的小车，以两车为一系统，系统所受合外力为零，动量守恒，故A符合题意；

B．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中， 以重物和车厢为一系统，重物在与车厢作用过程中存在竖直向上的加速度，所以系统在竖直方向上所受合外力不为零，动量不守恒，故B不符合题意；

C．运动员将铅球从肩窝开始加速推出， 以运动员和铅球为一系统，运动员受到地面的摩擦力作用，系统所受合外力不为零，动量不守恒，故C不符合题意；

D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统，系统在竖直方向上存在加速度，合外力不为零，动量不守恒，故D不符合题意。

故选A。

7．B

【解析】

【详解】

火炮车与炮弹组成的系统动量守恒，以火炮车的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

Mv1=（M-m）v2＋m（v0＋v2）

解得

v0=

故选B。

8．BC

【解析】

【详解】

A．弹幕的总体积为

A错误；

B．又因为每有一个子弹颗粒，则子弹颗粒的总个数

个个

所形成弹幕的总质量

B正确；

C．由动量定理可知

C正确；

D．弹幕对目标形成的冲击力大小

D错误。

故选BC。

9．CD

【解析】

【详解】

A．动量是矢量，物体速度大小不变但方向发生变化，动量发生变化，故A错误；

B．当物体速度的方向改变而大小未变时，动量发生了改变，但合外力对物体没有做功，故B错误；

C．动量具有瞬时性，任一时刻物体动量的方向，即为该时刻物体的速度方向，故C正确；

D．物体的动能发生改变，则其速度大小一定改变，则动量一定改变，故D正确。

故选CD。

10．BD

【解析】

【详解】

AB．系统只是在水平方向所受的合力为零，竖直方向的合力不为零，故水平方向的动量守恒，而总动量不守恒，A错误，B正确；

C．根据水平方向的动量守恒及机械能守恒，小球仍能向左摆到原高度，C错误；

D．小球相对于小车的最大位移为2l，根据“人船模型”，系统水平方向动量守恒，设小球的平均速度为vm，小车的平均速度为vM，则有

mvm－MvM＝0

两边同时乘以运动时间t，则有

mvmt－MvMt＝0

即

mxm＝MxM

又

xm＋xM＝2l

解得小车移动的最大距离为，D正确。

故选BD。

11．          C

【解析】

【详解】

（1）[1]设两滑块与水平桌面间的动摩擦因数均为μ，碰撞前瞬间滑块A的速度为v0，碰撞后瞬间A、B的速度分别为vA、vB，根据牛顿第二定律可知A、B在桌面上滑行时的加速度大小均为

     ①

由题意，根据运动学公式有

     ②

     ③

     ④

根据动量守恒定律有

Mv0=MvA+mvB     ⑤

联立①~⑤式可得需要验证的关系式为

     ⑥

（2）[2]若桌面稍有倾斜，根据牛顿第二定律易知A、B在桌面上滑行时的加速度仍然相等，根据前面分析可知仍可以验证A、B碰撞前后系统动量守恒，并且需要验证的关系式不改变，故选C。

12．     0.420     挡光片中心    

【解析】

【详解】

（1）[1]挡光片的宽度为

d=4mm+10×0.02mm=4.20mm=0.420cm

[2]需测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。

（2）[3]设绳子绷紧前瞬间B的速度大小为v1，根据机械能守恒定律有

     ①

绳绷紧瞬间，A、B组成的系统内力远大于外力，可视为动量守恒，即

     ②

由题意可知绳绷紧后A、B的速度大小均为

     ③

联立①②③可得验证绳绷紧过程中系统沿绳方向动量守恒的表达式为

   ④

13．见解析

【解析】

【详解】

左图风力发电是风能转化为机械能，通过发动机再转化为电能；右图是太阳能转化为内能。

14．2.988×108W

【解析】

【详解】

每秒钟流过发电机的水的质量为

m=ρV=1×106kg

每秒钟水流机械能损失为

发电机的电功率

P=60%×△E=2.988×108W

15．见解析

【解析】

【详解】

在系统的动量变化中，内力使系统内部的动量发生转移，不改变系统总动量。例如，人站在静止的冰车上，人向前从冰车上跳下，冰车向后运动，跳之前，系统总动量为零，跳之后，人和车都获得了动量，但两者大小相等、方向相反，系统总动量依然为零。

16．（1）130J；（2）2.32m；（3）

【解析】

【详解】

（1）设在A点的动能为，从A点运动到点时，根据动能定理，有

在点，根据牛顿第二定律有

代入数据解得

（2）设滑上段后能到达的最高点与点距离为，根据动能定理有

从最高点返回到段，设与的距离为，根据动能定理有

联立解得

（3）设和碰后瞬间的速度分别为和，有

解得

，

减速至所用的时间为

设滑上段后能到达的最高点与点的距离为，根据动能定理有

解得

沿着上滑的时间为

解得

故在与相遇前，已经停下。

设停止位置与点的距离为，根据动能定理有

从段的最高点返回，最终恰好能与相遇，根据动能定理有

联立解得