2018年人教版物理选修3-5 第16章 章末分层突破1

章末综合测评(一)(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的4个选项中，第1～5题只有一个选项符合要求，第6～8题有多个选项符合要求．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．下列说法中正确的是 ( )A ．根据F ＝Δp Δt 可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它受的合外力B ．力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，它反映了力的作用对时间的累积效应，是一个标量C ．动量定理的物理实质与牛顿第二定律是不同的D ．玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因为受到的冲量太大【解析】 A 选项是牛顿第二定律的一种表达方式；冲量是矢量，B 错；F ＝Δp Δt 是牛顿第二定律的最初表达方式，实质是一样的，C 错；玻璃杯掉在水泥地上易碎，是因为玻璃杯与水泥地的作用时间短，并不是所受冲量太大，D 错误．【答案】 A2.如图1所示，两木块A 、B 用轻质弹簧连在一起，置于光滑的水平面上．一颗子弹水平射入木块A ，并留在其中．在子弹打中木块A 及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是( )图1A ．动量守恒、机械能守恒B ．动量守恒、机械能不守恒C ．动量不守恒、机械能守恒D ．动量、机械能都不守恒【解析】 子弹击中木块A 及弹簧被压缩的整个过程，系统不受外力作用，外力冲量为0，系统动量守恒．但是子弹击中木块A 过程，有摩擦力做功，部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，B 正确．【答案】 B3．将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()A.mMv0 B.Mmv0 C.MM－mv0 D.mM－mv0【解析】根据动量守恒定律m v0＝(M－m)v，得v＝mM－mv0，选项D正确．【答案】 D4．如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．若一个系统动量守恒时，则() A．此系统内每个物体所受的合力一定都为零B．此系统内每个物体的动量大小不可能都增加C．此系统的机械能一定守恒D．此系统的机械能可能增加【解析】若一个系统动量守恒，则整个系统所受的合力为零，但是此系统内每个物体所受的合力不一定都为零，A错误．此系统内每个物体的动量大小可能会都增加，但是方向变化，总动量不变这是有可能的，B错误．因系统合外力为零，但是除重力以外的其他力做功不一定为零，故机械能不一定守恒，系统的机械能可能增加，也可能减小，C错误，D正确．【答案】 D5．如图2所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC部分是粗糙的水平面．今把质量为m的小物体从A点由静止释放，小物体与BC部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B、C之间的D点，则B、D间的距离x随各量变化的情况是()图2A．其他量不变，R越大x越大B．其他量不变，μ越大x越大C．其他量不变，m越大x越大D．其他量不变，M越大x越大【解析】小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时，系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于水平面也静止，由能量守恒得μmgx＝mgR，x＝R/μ，选项A正确，B、C、D错误．【答案】 A6．水平抛出在空中飞行的物体，不考虑空气阻力，则()A．在相等的时间间隔内动量的变化相同B．在任何时间内，动量变化的方向都是竖直向下C．在任何时间内，动量对时间的变化率恒定D．在刚抛出物体的瞬间，动量对时间的变化率为零【解析】做平抛运动的物体仅受重力作用，由动量定理得Δp＝mg·Δt，因为在相等的时间内动量的变化量Δp相同，即大小相等，方向都是竖直向下的，从而动量的变化率恒定，故选项A、B、C正确，D错误．【答案】ABC7．如图3所示，三个小球的质量均为m，B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上，A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动，碰后A、B 两球粘在一起．对A、B、C及弹簧组成的系统，下列说法正确的是()图3A．机械能守恒，动量守恒B．机械能不守恒，动量守恒C．三球速度相等后，将一起做匀速运动D．三球速度相等后，速度仍将变化【解析】因水平面光滑，故系统的动量守恒，A、B两球碰撞过程中机械能有损失，A错误，B正确；三球速度相等时，弹簧形变量最大，弹力最大，故三球速度仍将发生变化，C错误，D正确．【答案】BD8．如图4所示，甲、乙两车的质量均为M，静置在光滑的水平面上，两车相距为L.乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法正确的是()图4A．甲、乙两车运动中速度之比为M＋m MB．甲、乙两车运动中速度之比为M M＋mC．甲车移动的距离为M＋m 2M＋mLD．乙车移动的距离为M2M＋mL【解析】本题类似人船模型．甲、乙、人看成一系统，则水平方向动量守恒，甲、乙两车运动中速度之比等于质量的反比，即为M＋mM，A正确，B错误；Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正确．【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(8分)如图5所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．已知a、b小球的质量分别为m a、m b，半径分别为r a、r b，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置．图5(1)本实验必须满足的条件是________．A．斜槽轨道必须是光滑的B．斜槽轨道末端的切线水平C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放D．入射球与被碰球满足m a＝m b，r a＝r b(2)为了验证动量守恒定律，需要测量OP 间的距离x 1，则还需要测量的物理量有________、________(用相应的文字和字母表示)．(3)如果动量守恒，须满足的关系式是________(用测量物理量的字母表示)．【答案】 (1)BC(2)测量OM 的距离x 2 测量ON 的距离x 3(3)m a x 1＝m a x 2＋m b x 3(写成m a OP ＝m a OM ＋m b ON 也可以)10．(10分)如图6所示，在实验室用两端带有竖直挡板C 和D 的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M 的滑块A 和B 做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：图6Ⅰ.把两滑块A 和B 紧贴在一起，在A 上放质量为m 的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A 和B ，在A 和B 的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；Ⅱ.按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A 和B 与固定挡板C 和D 碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A 至C 的运动时间t 1，B 至D 的运动时间t 2；Ⅲ.重复几次，取t 1和t 2的平均值．(1)在调整气垫导轨时应注意________；(2)应测量的数据还有________；(3)只要关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是m v 的矢量和．【解析】 (1)导轨水平才能让滑块做匀速运动．(2)需测出A 左端、B 右端到挡板C 、D 的距离x 1、x 2由计时器计下A 、B 到两板的时间t 1、t 2算出两滑块A 、B 弹开的速度v 1＝x 1t 1，v 2＝x 2t 2. (3)由动量守恒知(m ＋M )v 1－M v 2＝0即：(m ＋M )x 1t 1＝Mx 2t 2.【答案】 (1)使气垫导轨水平(2)滑块A 的左端到挡板C 的距离x 1和滑块B 的右端到挡板D 的距离x 2(3)(M ＋m )x 1t 1＝Mx 2t 211．(10分)在光滑的水平面上，质量为2m 的小球A 以速率v 0向右运动．在小球的前方O 点处有一质量为m 的小球B 处于静止状态，如图7所示．小球A 与小球B 发生正碰后均向右运动．小球B 被在Q 点处的墙壁弹回后与小球A 在P 点相遇，PQ ＝1.5PO .假设小球与墙壁之间的碰撞没有能量损失，求：图7(1)两球在P 点碰后速度的大小？(2)求两球在O 点碰撞的能量损失．【导学号：54472024】【解析】 (1)由碰撞过程中动量守恒得2m v 0＝2m v 1＋m v 2由题意可知：OP ＝v 1tOQ ＋PQ ＝v 2t解得v 1＝13v 0，v 2＝43v 0.(2)两球在O 点碰撞前后系统的机械能之差ΔE ＝12×2m v 20－⎝ ⎛⎭⎪⎫12×2m v 21＋12×m v 22 代入(1)的结果得ΔE ＝0.【答案】 (1)v 1＝13v 0，v 2＝43v 0 (2)0 12．(12分)如图8所示，小球A 质量为m ，系在细线的一端，线的另一端固定在O 点，O 点到水平面的距离为h .物块B 质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O 点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h 16.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求碰撞过程物块获得的冲量及物块在地面上滑行的距离.【导学号：54472217】图8【解析】设小球的质量为m，运动到最低点与物体块相撞前的速度大小为v1，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根据机械能守恒定律有mgh＝12m v21解得：v1＝2gh设碰撞后小球反弹的速度大小为v1′，同理有mg h16＝12m v1′2解得：v1′＝gh 8设碰撞后物块的速度大小为v2，取水平向右为正方向由动量守恒定律有m v1＝－m v1′＋5m v2解得：v2＝gh 8由动量定理可得，碰撞过程滑块获得的冲量为：I＝5m v2＝54m2gh物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为F＝5μmg设物块在水平面上滑动的距离为s，由动能定理有－Fs＝0－12×5m v22解得：s＝h 16μ.【答案】54m2ghh16μ13．(12分)如图9所示，质量为m＝245 g的物块(可视为质点)放在质量为M ＝0.5 kg的木板左端，木板足够长，静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4.质量为m0＝5 g的子弹以速度v0＝300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10 m/s.子弹射入后，求：图9(1)物块相对木板滑行的时间；(2)物块相对木板滑行的位移．【解析】(1)设子弹射入物块后，其共同速度为v1，则对子弹打入物块过程，由动量守恒定律得m0v0＝(m0＋m)v1设物块与木板达到共同速度时，速度为v2，对物块在木板上滑动过程，由动量守恒定律得(m0＋m)v1＝(m0＋m＋M)v2对子弹物块整体，由动量定理得－μ(m0＋m)gt＝(m0＋m)(v2－v1)联立解得物块相对木板的滑行时间t＝v2－v1－μg＝1 s.(2)设物块相对木板滑行的位移为d，由能量守恒定律得μ(m0＋m)gd＝12(m0＋m)v21－12(m0＋m＋M)v22联立解得d＝3 m.【答案】(1)1 s(2)3 m。