高中物理第十六章1探究碰撞中的不变量经典例题素材选修3_5

第一节 实验：探究碰撞中的不变量
1．如图所示为气垫导轨上两个滑块A 、B 相互作用后运动
过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz ．开始两个滑
块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块用
绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．已
知滑块A 、B 的质量分别为200g 、300g 。

根据照片记
录的信息，释放弹簧，A 、B 离开弹簧后，A 滑块做 运动，其速度大小为 。

本实验得出“在实验误差范围内，碰撞中mv 的矢量和是不变量”这一结论的依据是
2．某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来验证
mv 的矢量和在碰撞中是守恒的。

图中PQ 是斜槽，QR 为水平槽．实
验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位
于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到
10个落点痕迹．再把B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A
球仍从位置G 由静止开始滚下，和B 球碰撞后，A 、B 球分别在记
录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次。

图甲中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的垂直投影点，B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G 、R 、O 所在的平面，米尺的零点与O 点对齐。

(1)碰撞后B 球的水平射程应取为 cm 。

(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量? 答： (填选项号)．
A ．水平槽上未放
B 球时，测量A 球落点位置到O 点的距离
B ．A 球与B 球碰撞后，测量A 、B 球落点位置到O 点的距离
C ．测量A 球和B 球的质量(或两球质量之比)
D ．测量G 点相对水平槽面的高度
3．用如图所示装置做“探究碰撞中的不变量”实验，质量为m A 的钢球A 用细线悬挂
于O 点，质量为m B 的钢球B 放在离地面高度为H 的小支柱N 上，O 点到A 球球心
的距离为L ，使悬线在A 球释放前伸直，且线与竖直线的夹角为α，A 球释放后摆
动到最低点时恰与B 球正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针OC 推到与竖直线夹角β
处，B 球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D ，保持α角度不变，多次
重复上述实验，白纸上记录到多个B 球的落点。

(1)图中s 应是B 球初始位置到 的水平距离。

(2)为了探究碰撞中的守恒量，应测得 等物理量。

(3)用测得的物理量表示，A A m v = ；A A m v '= ；B B m v '= 。

高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．质量为m的物体在水平恒定外力F作用下沿水平面做匀加速直线运动，一段时间后撤去外力，已知物体的v－t图象如图所示，则下列说法正确的有
A．水平拉力大小是物体所受摩擦力大小的2倍
B．在物体运动的整个过程中， F的冲量大小大于摩擦力的冲量大小
C．在物体运动的整个过程中， F做的功大于克服摩擦力做的功
D．物体在加速段的平均速度等于减速段的平均速度
2．如图所示,将两个质量分别为m1=1kg、m2=4kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接,两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则达到稳定状态后,下列说法正确的是( )
A．弹簧测力计的示数是25 N
B．弹簧测力计的示数是50 N
C．在突然撤去F1的瞬间,m2的加速度大小为13 m/s2
D．在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为7 m/s2
3．如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向内。

一个三角形闭合导线框，由位置1（左）沿纸面匀速运动到位置2（右）。

取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t=0），规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流号时间关系的是（）
A．B．
C．
D．
4．2017年4月22日，我国第一艘货运飞船“天舟一号”与“天宫二号”空间实验室顺利完成自动交会对接，若“天舟一号”与“天宫二号”绕地球做半径为r、逆时针方向的匀速圆周运动，它们与地心连线的夹角为θ，如图所示，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，不计算“天舟一号”与“天宫二号”间的相互作用力，下列说法正确的是
A．“天舟一号”与“天宫二号”的向心加速度大均为
B．“天舟一号”从图示位置运动到天宫二号所在位置所需时间为
C．“天舟一号”要想追上“天宫二号”，必须先向后喷气
D．“天舟一号”追上“天宫二号”，该过程中万有引力对“天舟一号”先做正功后做负功
5．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。

质子
()在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。

若换作粒子
()在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的倍数是
A．B．C．
D．
6．关于人造地球卫星的向心力,下列各种说法中正确的是
A．根据向心力公式轨道半径增大到2倍时,向心力减小到原来的
B．根据向心力公式,轨道半径增大到2倍时,向心力也增大到原来的2倍
C．根据向心力公式向心力的大小与轨道半径无关
D．根据卫星的向心力是地球对卫星的引力可见轨道半径增
大到2倍时,向心力减小到原来的
二、多项选择题
7．图甲表示一列简谐横渡在t= 17s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图象，由甲、乙两图中所提供的信息可知下列说法正确的是____
A．该波的波长为1.5m
B．该波的振幅为0.lcm
C．该波的传播速度为0. 5m/s，速度沿x轴正方向
D．P质点在t =4.25s时沿y轴负方向运动
E．P质点在任意1s内的路程都是0.2cm
8．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
E．在刚抛出物体的瞬间，动量对时间的变化率最大
9．一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上a质点的振动图象如图乙所示，则该波沿x轴___________(选填“正”或“负”)方向传播，在=0.1s时，b质点偏离平衡位置的位
_________m，从此刻起1min内a质点通过的路程为_________m。

10．由a、b两种单色光组成的复合光束射入一玻璃球体，当入射角θ等于60o时，其折射光束和出射光束如图所示。

已知a光束第一次射出此玻璃球体后的出射光束相对复合光束的偏折角也为60o，则下列说法正确的是（）
A．该玻璃球体对a光的折射率为
B．适当增大入射角θ，a、b光束一定不能发生全反射
C．经过同一单缝时，b光衍射现象更明显
D．用同一装置分别进行双缝干涉实验时，b光的条纹间距大些
三、实验题
11．兔子在雪地奔跑，狗拉雪橇的猎人紧追不舍，如果拉雪橇的绳子突然断了会是怎样一副场景。

如图所示（把猎人和雪橇看成一个金属块），质量为2kg的金属块放在水平地面上，在大小为20N、方向与水平方向成37°角的斜向上拉力F作用下，从静止开始做匀加速直线运动.已知金属块与地面间的动摩擦因数μ=0.5，力F持续作用2s后撤去。

（g取10m/s2）.
求：
（1）力F撤去的瞬间金属块的速度为多大？
（2）金属块在地面上总共滑行了多远？
12．如图所示为“弹球游戏”中的轨道设置示意图，游戏中左、右手分别在A点和B点同时弹击，若在出
口E处两球成功撞击即获得积分．已知=4m，
=6m，=5m，假设弹球均以10m/s的速度匀速运动，则成功完成一次操作需要多少时间？（保留2位有效数值）
四、解答题
13．一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部放一点光源S，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为105°，如图所示。

求
①液体的折射率
②液体表面亮斑的面积。

14．一在隧道中行驶的汽车A以的速度向东做匀速直线运动，发现前方相距处、以
的速度同向运动的汽车B正开始匀减速刹车，其刹车的加速度大小,从此刻开始计时，若汽车A不采取刹车措施，汽
车B刹车直到静止后保持不动，求：
（1）汽车A追上汽车B前，A、B两汽车间的最远距离；
（2）汽车A恰好追上汽车B需要的时间．
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．BCE
8．AB
9．负 0.1 60
10．AB
三、实验题
11．(1)12m/s(2)26.4m
12．0s
四、解答题
13．（i）；（ii）14．（1）16m（2）8s
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态，给小球B施加水平力F使其缓慢上升直到小球A刚要滑动。

在此过程中
A．水平力F的大小不变
B．杆对小球A的支持力不变
C．杆对小球A的摩擦力先变小后变大
D．轻绳对小球B的拉力先变大后变小
2．用起重机将物体匀速吊起一段距离,作用在物体上的各力做功的情况是( )
A．重力做正功,拉力做负功,合力做功为零
B．重力做负功,拉力做正功,合力做正功
C．重力做负功,拉力做正功,合力做功为零
D．重力不做功,拉力做正功,合力做正功
3．一质量为m1的物体以v0的初速度与另一质量为m2的静止物体发生碰撞，其中m2=km1，k＜1．碰撞可分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞以及非弹性碰撞。

碰撞后两物体速度分别为v1和v2．假设碰撞在一维上进行，且一个物体不可能穿过另一个物体。

物体1撞后与碰撞前速度之比
的取值范围是（）A．
B．
C．
D．
4．如图所示，在真空中有一个带正电的点电荷，位于不带电的薄金属球壳的球心处。

由于静电感应，在薄金属球壳的内外表面会感应出电荷。

已知点电荷的电荷量为+Q，薄球壳半径为R。

类比于磁通量的定义，我们可以把穿过某个面的电场线条数称为穿过这个面的电通量。

图中a、b是与薄球壳同心的两个球面，M 是薄金属球壳中的一点。

k为静电力常量。

下列说法正确的是（）
A．金属球壳外表面带负电，内表面带正电
B．金属球壳中M点的场强大小为
C．穿过a、b两球面的电通量大小相等
D．a、b两球面处的场强大小相等
5．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，静止的铀发生α衰变，生成新原子核X，已知α粒子和新核X在纸面内做匀速圆周运动，则
A．原子核X的电荷数为91，质量数为236
B．α粒子做顺时针圆周运动
C．α粒子和原子核X的周期之比为10：13
D．α粒子和原子核X的半径之比为45：2
6．宇宙飞船动力装置的工作原理与下列情景相似：如图，光滑地面上有一质量为M的绝缘小车，小车两端分别固定带等量异种电荷的竖直金属板，在小车的右板正中央开有一个小孔，两金属板间的电场可看作匀强电场，两板间电压为U。

现有一质量为m、带电量为+q、重力不计的粒子从左板正对小孔处无初速释放。

则以下判断正确的是：( )
A．小车总保持静止状态
B．小车最后减速运动
C．粒子穿过小孔时速度为
D．粒子穿过小孔时速度为
二、多项选择题
7．如图所示，玻璃管长为l0 = 1m，一端开口，另一端封闭。

内有一段长度h=20cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体。

当玻璃管开口向下竖直放置时，气柱长l1=72cm。

这时气体温度为t=27℃。

问：
①先保持温度不变，将玻璃管缓慢转动到开口向上，这时气柱长为多少？
②在玻璃管开口向上时对气体加热，温度升到多少摄氏度，玻璃管中水银恰好不溢出。

③在②的基础上继续对气体加热，温度知识升到多少摄氏度，玻璃管中水银将会全部自动溢出。

8．如图所示，在真空中A、B两点分别放置带等量正电的点电荷，在A、B两点间取一矩形路径abcd，该矩形路径关于A、B两点连线及连线的中垂线对称。

现将一电子沿路径a→b→c→d→a移动一周，下列判断正确的是（）
A．a、b、c、d四点的场强相同
B．a、b、c、d四点的电势相同
C．电子从c点到d点，电场力先做负功后做正功
D．电子从d点到a点，电子的电势能先减小后增加
9．如图所示为一简谐横波在t=0s时刻的波形图，Q是平衡位置为x=4m处的质点。

Q点与P点平衡位置相距3m，P点的振动位移随时间变化关系为
y=l0sin(πt+)cm，下列说法正确的是（）
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度为4m/s
C．质点Q在1s内通过的路程为0.2m
D．t=0.5 s时，质点Q的加速度为0，速度为正向最大
E. t=0.75 s时，质点P的加速度为0，速度为负向最大
10．图1所示为氢原子能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射图2所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则( )
A．若将滑片右移，电路中光电流增大
B．若将电源反接，电路中可能有光电流产生
C．若阴极K的逸出功为1.05 eV，则逸出的光电子最大初动能为2.4×10－19 J
D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应三、实验题
11．如图所示，用横截面积为S的活塞在汽缸内封闭住一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热，使汽缸内的空气温度从T1逐渐升高到T2，空气柱的高度增加了△L，已
知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为P0，重力加速度为g.求:
①汽缸内温度为T1时，气柱的长度为多少?
②此过程中被封闭气体的内能变化了多少?
12．某学习小组利用气垫导轨装置来探究“做功与物体动能改变的关系”，图1为实验装置示意图．利用气垫导轨上的光电门可测出滑块上的细窄挡光片经过时的挡光时间．重力加速度为g，气垫导轨水平放置，不计滑轮和导轨摩擦．实验步骤如下：
a．测出挡光条的宽度为d，滑块与挡光条的质量为M；
b．轻细线的一端固定在滑块上，另一端绕过定滑轮挂上一砝码盘，盘和砝码的总质量为m（m＜＜M），细绳与导轨平行；
c．让滑块静止放在导轨左侧的某一位置，测出挡光片到光电门的距离为x；
d．释放滑块，测出挡光片经过光电门的挡光时间为△t；
e．改变砝码的质量，保证滑块每次都在同一位置由静止释放，光电门可测得对应的挡光时间；
（1）滑块经过光电门时速度的计算式v= ______ （用题目中所给的字母来表达）
（2）细线的拉力做功可表达为W= ______ ，滑块的动能改变表达为E k= ______ ．（用题目中所给的字母来表达）
（3）我们可以通过测得的多组数据来建立-m的关系图象
来进行更准确的实验验证，则图2图象中哪一项更符合真实的实验情况______ ．
四、解答题
13．如图，真空中有一半径为 R 的透明介质球，MN、BC 为它的两条直径。

光线 AB 平行于 MN 射到介质球上的 B 点。

（i）试判断光线 AB 进入介质球后，第一次再到达界面时能否发生全反射，并说明理由；
（ii）若 AB 与 MN 的距离 H = R，光线 AB 经介质球内表面一次反射后从 C 点射出，求介质的折射率。

14．如图所示，用折射率n=的玻璃做成内径为R、外径为R'=R的半球形空心球壳，一束平行光射向此半球的外表面，且与中心对称轴OO′平行，不计多次反射。

求球壳内部有光线射出的区域？（用与OO′所成夹角表示）
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．(1)cm
(2) (3) T4=576.2K 8．BCD
9．BCE
10．BC
三、实验题
11．①②
12．
丙
四、解答题
13．（ⅰ）不会发生全反射；（ⅱ）
14．以OO'为中心线，上、下（左、右）各60°的圆锥球壳内均有光线射出。