人教版高中物理选修3-5第十六章过关检测.doc

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高中物理学习材料第5节反冲运动火箭1．一个静止的物体在______的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向______的方向运动的现象称为反冲运动．(1)物体的不同部分在____力作用下向相反方向运动．(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用______________来处理．(3)反冲运动中，由于有__________能转变为______能，所以系统的总动能________．(4)反冲现象的应用及防止①应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边______．②防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的________，所以用步枪射击时要把枪身抵在__________，以减少反冲的影响．2．利用______运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的______，这就是火箭的工作原理．影响火箭获得速度大小的因素有：(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000 m/s～4 000 m/s.(2)火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体______之比．喷气速度______，质量比______，火箭获得的速度越大．3．下列属于反冲运动的是( )A．喷气式飞机的运动B．直升飞机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动4．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是( ) A．步行B．挥动双臂C．在冰面上滚动D．脱去外衣抛向岸的反方向5．采取下列措施有利于增大喷气式飞机的飞行速度的是( )A．使喷出的气体速度更大B．使喷出的气体温度更高C．使喷出的气体质量更大D．使喷出的气体密度更小6．一静止的质量为M的原子核，以相对于地的水平速度v放射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分反冲运动的速度大小为( )A.MvmB.mvM－mC.M－mmv D.M＋mmv图17．如图1所示为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动，开始时，探测器以恒定的速率v0向x轴正方向平动，要使探测器改为向x轴正向偏y轴负向60°的方向以原来的速率v0平动，则可( )A．先开动P1适当时间，再开动P4B．先开动P3适当时间，再开动P2C．先开动P4适当时间，再开动P2D．先开动P3适当时间，再开动P4【概念规律练】知识点一反冲现象1．一颗质量为0.02 kg的子弹以2 700 m/s的速度从枪口射出，枪身的质量为7.5 kg，若枪是自由放置的，设子弹射出的方向为正方向，则枪的反冲速度是________m/s.2．一门旧式大炮，炮身的质量M＝1 000 kg，水平发射一枚质量是2.5 kg的炮弹．如果炮弹从炮口飞出时的速度是600 m/s，求炮身后退的速度大小．知识点二火箭的运动3．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( )A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后迅速喷出，气体的反作用力推动火箭C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭4．火箭发动机每次喷出m0＝200 g的气体，喷出的气体相对于地面的速度为v＝1 000 m/s，设火箭的初质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭在1 s末的速度为多大？【方法技巧练】一、用“人船模型”分析实际问题图25．如图2所示，长为l、质量为M的小船停在静水中，一个质量为m的人站在船头，若不计水的黏滞阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多少？6．质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中．现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长？二、利用动量守恒、机械能守恒解决反冲运动问题的方法图37．如图3所示，带有光滑的半径为R的1/4圆弧轨道的滑块静止在光滑水平面上，滑块的质量为M.使一质量为m的小球由静止从A点沿圆弧轨道释放，当小球从B点水平飞出时，滑块的速度为多大？图41．小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图4所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出)．要使小车向前运动，可采用的方法是( )A．打开阀门S1B．打开阀门S2C．打开阀门S3D．打开阀门S42．静止的实验火箭，总质量为M，当它以对地速度v0喷出质量为Δm的高温气体后，火箭的速度为( )A.Δmv0M－ΔmB．－Δmv0M－ΔmC.Δmv0MD．－Δmv0M3．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向释放出一物体P，不计空气阻力，则( )A．火箭一定离开原来轨道运动B．物体P一定离开原来轨道运动C．火箭运动半径一定增大D．物体P运动半径一定减小4．一航天器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是( )A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气B．探测器加速运动时，竖直向下喷气C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气D．探测器匀速运动时，不需要喷气5．如图5所示，图5自行火炮(炮管水平)连同炮弹的总质量为M，在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶，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.M(v1－v2)＋mv2mB.M(v1－v2)mC.M(v1－v2)＋2mv2mD.M(v1－v2)－m(v1－v2)m6．一个质量为M的平板车静止在光滑的水平面上，在平板车的车头与车尾站着甲、乙两人，质量分别为m1和m2，当两人相向而行时( )A．当m1>m2时，车子与甲运动方向一致B ．当v 1>v 2时，车子与甲运动方向一致C ．当m 1v 1＝m 2v 2时，车子静止不动题号 1 2 3 4 5 6 答案M m v 时刻拉拖车的线突然断了，而小汽车的牵引力不变，汽车和拖车与地面间的动摩擦因数相同，一切阻力也不变．则在拖车停止运动时，汽车的速度大小为________．图68．一旧式高射炮的炮筒与水平面的夹角为α＝60°，当它以v 0＝100 m/s 的速度发射出炮弹时，炮车反冲后退，已知炮弹的质量为m ＝10 kg ，炮车的质量M ＝200 kg ，炮车与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，如图6所示．则炮车后退多远停下来？(取g ＝10 m/s 2)图79．如图7所示，一个质量为m 的玩具蛙，蹲在质量为M 的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L ，细杆高为h 且位于小车的中点，试求：当玩具蛙至少以多大的水平速度v 跳出，才能落到桌面上． 10.在沙堆上有一木块，质量m 1＝5 kg ，木块上放一爆竹，质量m 2＝0.1 kg.点燃爆竹后，木块陷入沙中深度为d ＝5 cm ，若沙对木块的平均阻力为58 N ，不计爆竹中火药的质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度． 11．课外科技小组制作了一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m 3/s ，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg ，则启动2 s 末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是1×103 kg/m 3.第5节反冲运动火箭课前预习练 1．内力相反 (1)内 (2)动量守恒定律 (3)其他形式动增加 (4)①旋转 ②准确性肩部2．反冲速度 (2)质量越大越大3．ACD [反冲现象是一个物体分裂成两部分，两部分朝相反的方向运动，故直升飞机不是反冲现象．]4．D [因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边．]5．AC [由动量守恒得mv ＝(M －m)v ′，v ′＝mvM －m.]6．B7．A [探测器原来沿着x 轴正方向以速率v 0飞行，具有的动量为mv 0，方向沿x 轴正方向．如要通过操作P 1、P 2、P 3、P 4四个喷气发动机，利用反冲使得探测器仍以速率v 0沿着x轴正向偏y 轴负向60°的方向，即探测器动量的x 分量由mv 0变为mv 0cos 60°＝12mv 0，而y分量由0变为－mv 0sin 60°＝－32mv 0，根据反冲规律及动量定理可判定，为了使探测器运动转向，必须要开动x 轴正方向喷气的发动机P 1一段时间，以使探测器动量的x 分量由mv 0变为12mv 0，再开动向y 轴正方向喷气的P 4一段时间，以使探测器动量的y 分量由0变为－32mv 0.]课堂探究练 1．－7.2解析把子弹和枪看成一个系统，动量守恒，设枪和子弹的质量分别为M 和m ，速度分别为v 1，v 2，则由动量守恒定律得Mv 1＋mv 2＝0，得v 1＝－mv 2M＝－7.2 m /s .2．见解析解析把炮弹和炮身看成一个系统，在发射炮弹时，炸药爆炸产生的推力远大于炮身所受到的地面的摩擦力，因此系统水平方向动量守恒．设炮身和炮弹的质量分别为M 和m ，炮弹飞出时的速度为v ，此时炮身的速度为u ，则在水平方向上根据动量守恒定律有mv ＋Mu ＝0，得u ＝－mv M ＝－2.5×6001 000m /s ＝－1.5 m /s ，负号表示炮身的速度方向与炮弹射出的方向相反．方法总结 (1)反冲运动初状态系统的总动量一般为零．(2)列标量方程m 1v 1＝m 2v 2或矢量方程m 1v 1＋m 2v 2＝0求解．3．B [火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为B .]点评本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，不是外界的空气．而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气，应注意两者的区别．4．13.5 m /s解析设火箭1 s 末的速度为v 1，由于忽略了万有引力和阻力，所以动量守恒，以火箭飞行的方向为正方向，0＝(M －20m 0)v 1－20m 0v ，v 1＝20m 0v M －20m 0＝20×0.2×1 000300－20×0.2m /s ≈13.5 m /s5．见解析解析设某一时刻人对地的速度为v 2，船对地的速度为v 1，选人前进的方向为正方向，根据动量守恒定律有：mv 2－Mv 1＝0，即v 2v 1＝Mm.因为在人从船头走到船尾的整个过程中，每一时刻系统都满足动量守恒，所以每一时刻人的速度与船的速度之比，都与它们的质量成反比，从而可以得出判断：在人从船头走到船尾的过程中，人的位移x 2与船的位移x 1之比，也等于它们的质量的反比，即x 2x 1＝Mm.此式是人船模型的位移与质量的关系式，此式的适用条件是：一个原来静止的系统，在系统内发生相对运动的过程中，有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向)．使用这一关系式时应注意：x 1和x 2是相对同一参考系的位移．由图可以看出：x 1＋x 2＝l ，x 2x 1＝M m ，所以x 1＝m M ＋m l ，x 2＝MM ＋ml.6．见解析解析设绳梯长为L ，人沿软绳滑至地面的时间为t ，由图可知，L ＝x 人＋x 球．设人下滑的平均速度为v ，气球上升的平均速度为u ，由动量守恒定律，有0＝Mu －mv ，即0＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 球t －m(x 人t )，0＝Mx 球－mx 人，又有x 人＋x 球＝L ，x 人＝h ，由各式可得L ＝M ＋mMh.7．答案 m2gRM (M ＋m )解析设小球从B 点飞出时速度为v 1，滑块的速度为v 2，有 mv 1－Mv 2＝0mgR ＝12mv 21＋12Mv 22解得v 2＝m2gRM (M ＋m )思路点拨运动过程中小球的机械能不守恒，但小球和滑块组成的系统机械能守恒，又因为系统在水平方向不受外力，故系统水平方向的动量守恒．点评小球在下滑过程中，滑块对小球的支持力、小球对滑块的压力都是内力，系统水平方向不受外力，故水平方向系统的动量守恒，但由于滑块的后退，滑块对小球的支持力和小球的运动方向并不垂直，除重力对小球做功外，支持力对小球也做功，所以小球的机械能并不守恒，但小球和滑块这一系统由于无机械能与其他形式的能的转化，所以系统的机械能守恒．课后巩固练 1．B2．B [由动量守恒定律得Δmv 0＋(M －Δm)v ＝0.火箭的速度为v ＝－Δmv 0M －Δm.选项B 正确．]3．AC [由反冲运动的知识可知，火箭的速度一定增大，火箭做离心运动，运动半径增大．但物体P 是否离开原来的轨道运动，要根据释放时的速度大小而定，若释放时的速度与原来的速度大小相等，则P 仍在原来的轨道上反方向运动．]4．C [由题意知，航天器所受重力和推动力的合力沿飞行的直线方向．故只有选项C 正确．]5．B [自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒，设向右为正方向，发射前总动量为Mv 1，发射后系统的动量之和为(M －m)v 2＋m(v 0＋v 2)，则由动量守恒定律可得：Mv 1＝(M －m)v 2＋m(v 0＋v 2)解得v 0＝Mv 1－(M －m )v 2m －v 2＝M (v 1－v 2)m.]6．CD [甲、乙和平板车组成的系统在水平方向动量守恒，设甲运动的方向为正方向，有0＝m 1v 1－m 2v 2＋Mv.可见当m 1v 1＝m 2v 2时，v ＝0，即车子静止不动，C 正确；当m 1v 1>m 2v 2时，v<0，即车子与乙运动方向相同，D 正确．]7.M ＋m Mv解析由于汽车和拖车组成的系统所受的牵引力和阻力始终是一对平衡力，故系统的动量守恒，由(M ＋m)v ＝Mv ′，得v ′＝(M ＋m )Mv.8．1.56 m解析以炮弹和炮车组成的系统为研究对象，在发射炮弹过程中系统在水平方向动量守恒，设炮车获得的反冲速度为v ，以v 0的水平分速度方向为正方向，有mv 0cos α－Mv ＝0得v ＝mv 0cos αM ＝10×100×0.5200m /s ＝2.5 m /s由牛顿第二定律得炮车后退的加速度为 a ＝μMg M＝μg ＝2 m /s 2由运动学公式得炮车后退的距离为：x ＝v 22a ＝2.522×2 m ≈1.56 m . 9.LM4(m ＋M )2g h解析蛙跳出后做平抛运动，运动时间为t ＝2hg，蛙与车水平方向动量守恒，由动量守恒定律得Mv ′－mv ＝0，若蛙恰好落在桌面上，则有v ′t ＋vt ＝L2，上面三式联立可求出v＝LM 4(m ＋M ) 2gh .10．20 m解析爆竹爆炸时系统内力远大于外力，竖直方向动量守恒，取向上为正方向，则 0＝m 2v －m 1v ′，①木块陷入沙中的过程做匀减速运动直到停止，由动能定理得(F f －m 1g)d ＝12m 1v ′2②解得v ′＝0.4 m /s ，代入①式，得v ＝m 1m 2v ′＝20 m /s爆竹以速度v 做竖直上抛运动，上升的最大高度为h ＝v22g＝20 m 11．4 m /s解析 “水火箭”喷出水流做反冲运动．设火箭原来总质量为M ，喷出水流的流量为Q ，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v ，火箭的反冲速度为v ′，由动量守恒定律得(M －ρQt)v ′＝ρQtv 火箭启动2 s 末的速度为v ′＝ρQtv M －ρQt ＝1×103×2×10－4×2×101.4－1×103×2×10－4×2 m /s ＝4 m /s。

高中物理选修3-5第十六章动量检测试题及答案

动量守恒定律测试题（选修3-5）一、单选题：本大题共10小题，从第1小题到第10小题每题4.0分小计40.0分；共计40.0分。

1、一只猴子用绳子拉着一块与其等质量的石块, 在光滑水平面上运动(如图), 开始时猴子和石块都静止, 然后猴子以相对于绳子的速度u 拉石块, 则石块的速度为 [ ] A.B.uC.u 23D.2u2、如图所示，一个平板小车放在光滑水平面上，平板车上有一立柱，立柱顶端用细线栓一个小球使小球偏离竖直方向一个角度后由静止释放．释放后小球将和立柱发生多次碰撞，在二者相互作用的运动过程中，小车在水平面上[ ]A ．一定向右运动B ．一定向左运动C ．一定保持静止D ．可能向右运动，也可能向左运动 3、在光滑的水平面上有两个静止的小车，车上各站着一名运动员，两车(含运动员)总质量均为M ．乙车上的人把原来在车上质量为m 的篮球沿水平方向以速度v 抛出，被甲车上的人接住．则甲、乙两车最终速度大小之间的关系是[ ]A ．B ．C ．D ．视M 、m 和v 的大小而定4、A 物体在光滑的水平地面上运动，与静止在同一水平面的B 物体相碰，碰后A 继续沿原方向运动，但速度减为原来的一半，已知A 、B 两物体质量的比是2:1，则碰后两物体的动量之比是[ ] A ．1:1 B ．1:2 C ．1:4 D ．2:15、甲乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是p 甲＝5kg ·m/s ，p 乙＝7kg ·m/s ，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球动量变为10kg ·m/s ，则二球质量m 甲与m 乙的可能关系是[ ] A ．m 乙＝m 甲 B ．m 乙＝2m 甲 C ．m 乙＝4m 甲D ．m 乙＝6m 甲6、甲、乙两只船相向而行, 甲船总质量m甲＝1000kg, 乙船总质量m乙＝ 500kg. 当两船靠近时, 各把m0＝50kg的物体移到另一只船上, 结果甲船停止运动, 乙船以8.5m/s的速度按原方向前进. 不计水的阻力, 则甲、乙两船原来的速度大小分别是 [ ]A. 0.5m/s, 9.0m/sB. 1.0m/s, 9.5m/sC. 1.5m/s, 95m/sD. 0.5m/s, 9.5m/s7、总质量为M的小车, 沿水平光滑地面以速度v匀速运动, 某时刻从车上竖直上抛一个质量为m的物体, 则车子的速度[ ]A.不变B.vC.vD.无法确定8、质量为3m的机车, 其速度为v0, 在与质量为2m的静止车厢碰撞后挂接在一起运动, 其运动速度应为 [ ]A.v0B.v0C.v0D.v09、质量为3m的小车，运动速度为，与质量为2m的静止小车碰撞后连在一起运动，则碰撞后两车的总动量为[ ]B．A．C．D．10、如图所示, 小球m用长为L的细绳系着做圆锥摆运动, 小球m由A点摆至B点的过程中, 下述结论正确的是 [ ]A.动量守恒B.动量不守恒, 且△mv= mv BC.动量不守恒, 且△mv= mv AD.动量不守恒, 且△mv= mv B+ mv A= 2mv二、填空题：本大题共3小题，从第11小题到第13小题每题4.0分小计12.0分；共计12.0分。

2017-2018学年高中物理人教版选修3-5练习：第十六章+检测+Word版含解析.pdf

(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分。

在四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得7分，选不全的得3分，有错选或不选的得0分) 1．竖直上抛一个物体，不计阻力，取向上为正方向，则物体在空中运动的过程中，动量变化Δp随时间t变化的图线是图1中的()图1解析：根据题意，由动量定理Δp＝－mgt，即Δp与t大小成正比，而方向与重力方向相同，均为负，C选项正确。

答案：C2．一航天器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是()A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气B．探测器加速运动时，竖直向下喷气C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气D．探测器匀速运动时，不需要喷气解析：由题意知，航天器所受重力和推动力的合力沿飞行的直线方向。

故只有选项C 正确。

答案：C3．质量为M的砂车，沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动，此时从砂车上方落入一个质量为m的大铁球，如图2所示，则铁球落入砂车后，砂车将()A．立即停止运动图2B．仍匀速运动，速度仍为v0C．仍匀速运动，速度小于v0D．做变速运动，速度不能确定解析：砂车及铁球组成的系统，水平方向不受外力，水平方向动量守恒，所以有M v0＝(M＋m)v，得v＝Mv0＜v0，故选C。

M＋m答案：C4．一粒钢球从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中。

若把钢珠在空中下落的过程称为过程Ⅰ，进入泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ，则()A．过程Ⅰ中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B．过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小C．过程Ⅱ中钢珠克服阻力所做的功等于过程Ⅰ与过程Ⅱ中钢珠所减小的重力势能之和D．过程Ⅱ中损失的机械能等于过程Ⅰ中钢珠所增加的动能解析：过程Ⅰ中合力的冲量等于重力的冲量，故选项A正确。

对全程应用动量定理，因初状态和末状态速度均为零，则过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于全程重力冲量的大小，故选项B错误。

人教版高中物理选修3-5测试：第十六章+本章优化总结

本章优化总结动量定理的综合应用动量定理研究对象不仅适用于单个物体，对多个物体组成的系统同样适用，对多物体组成的系统在应用动量定理时应注意：(1)对多物体受力分析时，系统内物体间的相互作用力属于内力，不是合外力的组成部分．(2)动量定理是矢量式，应用动量定量时注意合外力的方向和系统运动方向的对应性．滑块A和B(质量分别为m A和m B)用轻细线连接在一起后放在水平桌面上，水平恒力F作用在B上，使A、B一起由静止开始沿水平桌面滑动，如图所示．已知滑块A、B 与水平桌面的动摩擦因数均为μ，在力F作用时间t后，A、B间细线突然断开，此后力F 仍作用于B.试求：滑块A刚好停住时，滑块B的速度为多大？[思路点拨] 在已知力的作用时间的情况下，可考虑应用动量定理求解比较简便．[解析]取滑块A、B构成的系统为研究对象．设F作用时间t后线突然断开，此时A、B的共同速度为v，根据动量定理，有[F－μ(m A＋m B)g]t＝(m A＋m B)v－0解得v ＝[F －μ(m A ＋m B )g ]t m A ＋m B在线断开后，滑块A 经时间t ′停止，根据动量定理有－μm A gt ′＝0－m A v由此得t ′＝v μg ＝[F －μ(m A ＋m B )g ]t μ(m A ＋m B )g设A 停止时，B 的速度为v B .对于A 、B 系统，从力F 开始作用至A 停止的全过程，根据动量定理有[F －μ(m A ＋m B )g ](t ＋t ′)＝m B v B －0将t ′代入此式可求得B 滑块的速度为v B ＝F [F －μ(m A ＋m B )g ]t μm B (m A ＋m B )g. [答案] F [F －μ(m A ＋m B )g ]t μm B (m A ＋m B )g尽管系统内各物体的运动情况不同，但各物体所受的冲量之和仍等于各物体总动量的变化量．应用这个处理方法能使一些繁杂的运动问题求解更简便．1.质量为M 的金属块和质量为m 的木块用细绳连在一起，放在水中，如图所示．从静止开始以加速度a 在水中匀加速下沉．经时间t 1，细绳突然断裂，金属块和木块分离，再经时间t 2，木块停止下沉，试求此时金属块的速度．解析：把金属块、木块及细绳看成一个物体系统，整个过程中受重力(Mg ＋mg )和浮力(F M ＋F m )不变，它们的合力为F 合＝(M ＋m )a ，在绳断前后合力也不变，设木块停止下沉时，金属块的速度为v ，选取竖直向下为正方向，对全过程应用动量定理，有F 合(t 1＋t 2)＝p ′－p ＝Mv －0则v ＝M ＋m Ma (t 1＋t 2)．答案：M ＋m Ma (t 1＋t 2)动量守恒定律的综合应用1．解决该类问题用到的规律：动量守恒定律，机械能守恒定律，能量守恒定律，功能关系等．2．解决该类问题的基本思路(1)认真审题，明确题目所述的物理情景，确定研究对象．(2)如果物体间涉及多过程，要把整个过程分解为几个小的过程．(3)对所选取的对象进行受力分析，判定系统是否符合动量守恒的条件．(4)对所选系统进行能量转化的分析，比如：系统是否满足机械能守恒，如果系统内有摩擦则机械能不守恒，有机械能转化为内能．(5)选取所需要的方程列式并求解．如图所示，水平地面上固定有高为h 的平台，台面上有固定的光滑坡道，坡道顶端距台面高也为h ，坡道底端与台面相切．小球A 从坡道顶端由静止开始滑下，到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球B 发生碰撞，并粘连在一起，共同沿台面滑行并从台面边缘飞出，落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半．两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g .求：(1)小球A 刚滑至水平台面的速度大小v A ；(2)A 、B 两球的质量之比m A ∶m B .[思路点拨] 小球A 下滑的过程，机械能守恒，可求小球A 滑到坡道底端时的速度；小球A 与B 相碰，满足动量守恒，由动量守恒可求共同速度，二者同时做平抛运动，利用平抛运动规律即可求出二者的质量之比．[解析] (1)小球从坡道顶端滑至水平台面的过程中，由机械能守恒定律得m A gh ＝12m A v 2A 解得v A ＝2gh .(2)设两球碰撞后共同的速度为v ，由动量守恒定律得m A v A ＝(m A ＋m B )v粘在一起的两球飞出台面后做平抛运动，设运动的时间为t ，由运动学公式，在竖直方向上有h ＝12gt 2 在水平方向上有h 2＝vt 联立以上各式得m A ∶m B ＝1∶3.[答案] (1)2gh (2)1∶32.(2014·高考北京卷)如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A 和B 分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点．现将A 无初速释放，A 与B 碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动．已知圆弧轨道光滑，半径R ＝0.2 m ；A 和B 的质量相等；A 和B 整体与桌面之间的动摩擦因数μ＝0.2.取重力加速度g ＝10 m/s 2.求：(1)碰撞前瞬间A 的速率v ；(2)碰撞后瞬间A 和B 整体的速率v ′；(3)A 和B 整体在桌面上滑动的距离l .解析：设滑块的质量为m .(1)根据机械能守恒定律mgR ＝12mv 2 得碰撞前瞬间A 的速率v ＝2gR ＝2 m/s.(2)根据动量守恒定律mv ＝2mv ′得碰撞后瞬间A 和B 整体的速率v ′＝12v ＝1 m/s. (3)根据动能定理12(2m )v ′2＝μ(2m )gl 得A 和B 整体沿水平桌面滑动的距离l ＝v ′22μg＝0.25 m. 答案：(1)2 m/s (2)1 m/s (3)0.25 m(18分)如图所示，两个斜面AB 和CD 的倾角分别为α和β，且均与水平面BC 平滑连接．水平面的C 端静止地放置一质量为m 的物块，在斜面AB 上一质量为M 的物块加速下滑，冲至水平面后与物块m 碰撞前瞬间速度为v 0，碰撞后合为一体冲上斜面CD ，物块与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g .求：(1)物块M 在斜面AB 上运动时的加速度大小a ；(2)两物块碰后的共同速度的大小v ；(3)能冲上斜面CD 的最大高度H .[思路点拨] (1)本题分为四个运动过程：①物块M 沿斜面AB 下滑的过程；②物块M 在水平面BC 的运动过程；③物块M 与m 的碰撞过程；④系统沿斜面CD 的上升过程．(2)过程与规律：①物块M 沿斜面AB 下滑过程的受力情况已知，牛顿运动定律是否适用？②物块M 在水平面BC 的运动过程是否需要分析？题目中给出的M 冲至水平面后与物块m 碰撞前瞬间速度为v 0与在B 点时的速度相同吗？水平面BC 段是否光滑对解题有影响吗？③物块M 与m 的碰撞过程的动量守恒吗？④整体冲上斜面CD 的运动过程遵循什么规律？[解析] (1)在AB 斜面上对物块进行受力分析(如图)，根据牛顿第二定律有：垂直斜面方向有：F N －Mg cos α＝0(2分) 沿斜面向下有：Mg sin α－F f ＝Ma(2分) 又知F f ＝μF N(1分) 由以上三式可解得加速度a ＝g sin α－μg cos α.(2分) (2)两物块碰撞过程中水平方向满足动量守恒，故有：Mv 0＝(M ＋m )v(3分) 可得碰撞后整体的速度大小v ＝M M ＋m v 0. (2分)(3)碰撞后物块在斜面CD 上运动时只有重力和阻力做功，根据动能定理有：－μ(M ＋m )g cos β·H sin β－(M ＋m )gH ＝0－12(M ＋m )v 2 (3分) 可解得：H ＝M 2v 20sin β2(M ＋m )2g (sin β＋μcos β). (3分)[答案] (1)g sin α－μg cos α (2)M M ＋m v 0 (3)M 2v 20sin β2(M ＋m )2g (sin β＋μcos β)本题考查了牛顿第二定律、动量守恒定律和动能定理的基本运用，掌握规律是正确解题的关键，对于第(3)问也可以采用动力学知识求解，但是没有运用动能定理解答方便．章末过关检测(一)(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．(2017·高考全国卷乙)将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A ．30 kg ·m/sB ．5.7×102 kg ·m/sC ．6.0×102 kg ·m/sD ．6.3×102 kg ·m/s 解析：选A ．燃气从火箭喷口喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系统动量守恒，设燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为p ，根据动量守恒定律，可得p －mv 0＝0，解得p ＝mv 0＝0.050 kg ×600 m/s ＝30 kg ·m/s ，选项A 正确．2．关于物体的动量，下列说法中正确的是( )A ．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B ．物体的动能不变，其动量一定不变C ．动量越大的物体，其速度一定越大D ．物体的动量越大，其惯性也越大解析：选A ．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，选项A 正确；动能不变，若速度方向变化，动量也发生了变化，B 项错误；物体动量的大小由物体质量及速度大小共同决定，不是由物体的速度唯一决定，故物体的动量大，其速度不一定大，选项C 错误；惯性由物体质量决定，物体的动量越大，其质量并不一定越大，惯性也不一定越大，故选项D 错误．3．如图甲所示，物体A 、B 用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A 的质量为m ，B 的质量为M .当连接A 、B 的绳突然断开后，物体A 上升经过某一位置时速度大小为v ，这时物体B 下落的速度大小为u ，如图乙所示．在这段时间里，弹簧的弹力对物体A 的冲量为( )A ．mvB ．mv －MuC ．mv ＋MuD ．mv ＋mu解析：选D ．该题涉及的物体较多，可先选B 为研究对象．在B 下落的这段时间t 内，其动量向下增加Mu ，B 只受重力作用，由动量定理，重力的冲量为Mgt ＝Mu ，解得t ＝u g.在时间t 内，A 受两个力作用：重力mg ，方向向下；弹簧的弹力，方向向上．因为弹簧的弹力是变力，所以要计算弹力的冲量只能应用动量定理来解决．以A 为研究对象，其动量在时间t 内向上增加mv ，设弹力的冲量为I ，由动量定理有I －mgt ＝mv ，解得I ＝m (v ＋u )，故D 正确．4．质量m ＝100 kg 的小船静止在平静水面上，船两端载着m 甲＝40 kg 、m 乙＝60 kg 的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3 m/s 的速度跃入水中，如图所示，则之后小船的速率和运动方向为( )A ．0.6 m/s ，向左B ．3 m/s ，向左C ．0.6 m/s ，向右D ．3 m/s ，向右解析：选A ．以向左为正方向，根据动量守恒得0＝m 甲v －m 乙v ＋mv ′，代入数据解得v ′＝0.6 m/s ，方向向左．5．质量相等的三个物块在一光滑水平面上排成一直线，且彼此隔开了一定的距离，如图所示．具有动能E 0的第1个物块向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，最后这三个物块粘在一起，这个整体的动能为( )A ．E 0B ．2E 03C ．E 03D ．E 09解析：选C ．碰撞中动量守恒mv 0＝3mv 1，得v 1＝v 03① E 0＝12mv 20② E k ′＝12×3mv 21③ 由①②③得E k ′＝12×3m ⎝⎛⎭⎫v 032＝13×⎝⎛⎭⎫12mv 20＝E 03，故C 正确． 6．如图所示，光滑水平面上有半径相同的A 、B 两球在同一直线上运动．两球质量关系为m B ＝2m A ，规定向右为正方向，A 、B 两球的动量均为6 kg ·m/s ，运动中两球发生碰撞，碰撞后A 球的动量增量为－4 kg ·m/s ，则( )A ．左方是A 球，碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2∶5B ．左方是A 球，碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1∶10C ．右方是A 球，碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2∶5D ．右方是A 球，碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1∶10解析：选A ．由两球的动量都是6 kg ·m/s 可知，运动方向都向右，且能够相碰，说明左方是质量小速度大的小球，故左方是A 球．碰后A 球的动量减少了4 kg ·m/s ，即A 球的动量为2 kg ·m/s ，由动量守恒定律得B 球的动量为10 kg ·m/s ，则碰后二者速度大小之比为2∶5，故选项A 是正确的．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全得3分，有错选或不答的得0分)7.如图所示，一个质量为0.18 kg 的垒球，以25 m/s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45 m/s ，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s ．下列说法正确的是( )A ．球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 NB ．球棒对垒球的平均作用力大小为360 NC ．球棒对垒球做的功为126 JD ．球棒对垒球做的功为36 J解析：选AC ．设球棒对垒球的平均作用力为F ，由动量定理得F ·t ＝m (v t －v 0)，取v t＝45 m/s ，则v 0＝－25 m/s ，代入上式，得F ＝1 260 N ，由动能定理得W ＝12mv 2t －12mv 20＝126 J ，选项A 、C 正确．8．向空中发射一物体，不计空气阻力，当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a 、b 两部分，若质量较大的a 的速度方向仍沿原来的方向，则( )A ．b 的速度方向一定与原速度方向相反B ．从炸裂到落地的这段时间里，a 飞行的水平距离一定比b 的大C ．a 、b 一定同时到达水平地面D ．在炸裂过程中，a 、b 受到的爆炸力的大小一定相等解析：选CD ．爆炸后系统的总机械能增加，但不能确定a 、b 的速度大小，所以选项A 、B 错误；因炸开后a 、b 都做平抛运动，且高度相同，故选项C 正确；由牛顿第三定律知，选项D 正确．9．质量为m 的小球A ，沿光滑水平面以速度v 0与质量为2m 的静止小球B 发生正碰．碰撞后，A 球的动能变为原来的1/9，那么小球B 的速度可能是( )A ．13v 0 B ．23v 0 C ．49v 0 D ．59v 0 解析：选AB ．当以A 球原来的速度方向为正方向时，则v A ′＝±13v 0 根据两球碰撞前、后的总动量守恒，有mv 0＋0＝m ×13v 0＋2mv B ′ mv 0＋0＝m ×⎝⎛⎭⎫－13v 0＋2mv B ″ 解得：v B ′＝13v 0，v B ″＝23v 0.由于碰撞过程中动能不增加，即12mv 20≥12m ⎝⎛⎭⎫v 032＋12·2mv 2B 将13v 0及23v 0代入上式均成立，所以A 、B 选项均正确． 10．如图所示，在光滑水平面上，质量为m 的小球 A 和质量为13m 的小球B 通过轻弹簧相连并处于静止状态，弹簧处于自然伸长状态；质量为m 的小球C 以初速度v 0沿AB 连线向右匀速运动，并与小球A 发生弹性碰撞．在小球B 的右侧某位置固定一块弹性挡板(图中未画出)，当小球B 与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走．不计所有碰撞过程中的机械能损失，弹簧始终处于弹性限度内，小球B 与挡板的碰撞时间极短，碰后小球B 的速度大小不变，但方向相反．则B 与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值E m 可能是( )A ．mv 20B ．12mv 20C ．16mv 20D ．130mv 20解析：选BC ．质量相等的C 球和A 球发生弹性碰撞后速度交换，当A 、B 两球的动量相等时，B 球与挡板相碰，则碰后系统总动量为零，则弹簧再次压缩到最短即弹性势能最大(动能完全转化为弹性势能)，根据机械能守恒定律可知，系统损失的动能转化为弹性势能E p ＝12mv 20，B 正确；当B 球速度恰为零时与挡板相碰，则系统动量不变化，系统机械能不变；当弹簧压缩到最短时，mv 0＝4mv 13，弹性势能最大，由功能关系和动量关系可求出E p ＝12mv 20－12×43mv 21＝18mv 20，所以，弹性势能的最大值介于二者之间都有可能，C 正确．三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11．(12分)(2017·南通高二检测)某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验．气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先____________________，然后________________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g ，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. 试完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算结果保留三位有效数字．计算碰撞前m 1v 1＋m 2v 2＝________kg ·m/s ；碰撞后m 1v 1′＋m 2v 2′＝________kg ·m/s.计算碰撞前m 1v 21＋m 2v 22＝________kg ·m 2/s 2；碰撞后m 1v ′21＋m 2v ′22＝________kg ·m 2/s 2.计算碰撞前v 1m 1＋v 2m 2＝________m/(s·kg)；碰撞后v 1′m 1＋v 2′m 2＝________m/(s·kg)． (3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是________________________________________________________________________.(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是________________________________________________________________________. 解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块1.(2)碰撞前滑块1的速度v 1＝0.20.1m/s ＝2 m/s m 1v 1＝0.31×2 kg ·m/s ＝0.620 kg ·m/s碰撞前滑块2的速度v 2＝0碰撞后两滑块具有相同的速度v ＝0.1680.14m/s ＝1.2 m/s m 1v 1′＋m 2v 2′＝(m 1＋m 2)v ＝(0.310＋0.205)×1.2 kg ·m/s ＝0.618 kg ·m/sm 1v 21＋m 2v 22＝1.24 kg ·m 2/s 2m 1v ′21＋m 2v ′22≈0.742 kg ·m 2/s 2v 1m 1＋v 2m 2≈6.45 m/(s·kg) v 1′m 1＋v 2′m 2≈9.72 m/(s·kg)． (3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和．(4)计算结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦．答案：(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.620 0.618 1.24 0.742 6.45 9.72(3)滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和(4)纸带与打点计时器限位孔有摩擦12．(12分)(2017·衡水中学模拟)如图所示，可视为质点质量为m 的小球用长为L 的细线悬挂于O 点，在光滑的水平面上有一个质量为M 的物体，其右侧是一个半径为R 的光滑四分之一圆弧，左端是一段长为R 2的粗糙水平面，在其左端A 处放有一个质量也为M 的弹性物体，物块与物体间有摩擦．现将小球拉起到与悬点O 等高处由静止释放，与物块发生弹性碰撞后回摆到θ＝60°角处才减停，同时物块恰能滑到物体右端最高点C 处，试求小球与物块的质量之比和物体与物块间的动摩擦因数．解析：小球下摆过程中，由mgL ＝12mv 21得v 1＝2gL ，碰后返回过程中，由mgL (1－cos θ)＝12mv ′21得v ′1＝gL 小球和物块发生碰撞时动量守恒mv 1＝Mv 0－mv 1′和能量守恒12mv 21＝12Mv 20＋12mv ′21，联立解得v 0＝(2－1)gL ，m M ＝2－12＋1物块沿物体上表面滑动的过程中动量守恒Mv 0＝2Mv ，损失的动能用于克服摩擦做功12Mv 20＝12(M ＋M )v 2＋MgR ＋μMg R 2，整理可得μ＝(3－22)L 2R －2.答案：2－12＋1 (3－22)L 2R －2 13．(16分)某兴趣小组设计了一种实验装置，用来研究碰撞问题，其模型如图所示，光滑轨道中间部分水平，右侧为位于竖直平面内半径为R 的半圆，在最低点与直轨道相切.5个大小相同、质量不等的小球并列静置于水平部分，球间有微小间隔，从左到右，球的编号依次为0、1、2、3、4，球的质量依次递减，每球质量与其相邻左球质量之比为k (k <1)．将0号球向左拉至左侧轨道距水平高度h 处，然后由静止释放，使其与1号球碰撞，1号球再与2号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰．(不计空气阻力，小球可视为质点，重力加速度为g )(1)0号球与1号球碰撞后，1号球的速度大小v 1； (2)若已知h ＝0.1 m ，R ＝0.64 m ，要使4号球碰撞后能过右侧轨道的最高点，问k 值为多少？解析：(1)设0号球碰前速度为v 0，由机械能守恒定律得：m 0gh ＝12m 0v 20 碰撞过程两球动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m 0v 0＝m 0v ′0＋m 1v 1 由机械能守恒定律得：12m 0v 20＝12m 0v ′20＋12m 1v 21 解得：v 1＝2m 0m 0＋m 1v 0＝21＋k v 0＝21＋k 2gh . (2)同理可得：v 2＝21＋k v 1，…，v 4＝21＋k v 3，解得：v 4＝⎝⎛⎭⎫21＋k 4v 0， 4号球从最低点到最高点过程，由机械能守恒定律得： 12m 4v 24＝12m 4v 2＋m 4g ·2R ， 4号球在最高点：m 4v 2R ≥m 4g ，解得：k ≤2－1. 答案：(1)21＋k 2gh (2)k ≤2－1 美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

人教版高中物理选修3-5第十六章动量守恒定律单元测试含答案

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5第十六章动量守恒定律单元测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.下列关于反冲运动的说法中，正确的是()A．抛出物m1的质量要小于剩下的质量m2才能获得反冲B．若抛出质量m1大于剩下的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D．对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律2.质量为m、半径为R的小球，放在半径为2R、质量为2m的大空心球壳内，如图所示，当小球从图示位置无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的位移为()A．，方向水平向右B．，方向水平向左C．，方向水平向右D．，方向水平向左3.一个静止的质量为M的不稳定原子核，当它放射出质量为m、速度为v的粒子后，原子核剩余部分的速度为()A．－vB．－C．D．－4.静止在光滑水平面上的物体在水平力F作用下开始运动，力F随时间的变化如图所示，关于物体的运动情况，正确的描述是()A．t＝2 s时刻物体速度为0B． 4 s末物体回到出发点C．在0～4 s时间内水平力F的总冲量为0D．在0～2 s时间内物体做匀减速运动，在2 s～4 s时间内物体做匀加速运动5.在光滑水平冰面上，甲、乙两人各乘一小车，甲、乙质量相等，甲手中另持一小球，开始时甲、乙均静止，某一时刻，甲向正东方向将球沿着冰面推给乙，乙接住球后又向正西方向将球推回给甲，如此推接数次后，甲又将球推出，球在冰面上向乙运动，但已经无法追上乙，此时甲的速率v 、乙的速率v乙及球的速率v三者之间的关系为()甲A．v甲＝v乙≥vB．v＜v甲＜v乙C．v甲＜v≤v乙D．v≤v乙＜v甲6.如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑的圆周轨道，圆心O在S的正上方．在O和P两点各有一个质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑．以下说法正确的是()A．a比b先到达S，它们在S点的动量不相等B．a与b同时到达S，它们在S点的动量不相等C．a比b先到达S，它们在S点的动量相等D．b比a先到达S，它们在S点的动量相等7.如图所示，质量为m的物体，在水平外力F作用下，以速度v沿水平面匀速运动，当物体运动到A点时撤去外力F，物体由A点继续向前滑行的过程中经过B点，则物体由A点到B点的过程中，下列说法正确的是()A．v越大，摩擦力对物体的冲量越大；摩擦力做功越多B．v越大，摩擦力对物体的冲量越大；摩擦力做功与v的大小无关C．v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功越少D．v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功与v的大小无关8.两个完全相同、质量均为m的滑块A和B，放在光滑水平面上，滑块A与轻弹簧相连，弹簧另一端固定在墙上，当滑块B以v0的初速度向滑块A运动，如图所示，碰到A后不再分开，下述说法中正确的是()A．两滑块相碰和以后一起运动过程，系统动量均守恒B．两滑块相碰和以后一起运动过程，系统机械能均守恒C．弹簧最大弹性势能为mvD．弹簧最大弹性势能为mv9.将质量为0.5 kg的小球以20 m/s的初速度竖直向上抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2，以下判断正确的是 ()A．小球从被抛出至到达最高点受到的冲量大小为10 N·sB．小球从被抛出至落回出发点动量的变化量大小为零C．小球从被抛出至落回出发点受到的冲量大小为10 N·sD．小球从被抛出至落回出发点动量的变化量大小为10 kg·m/s10.在下列用动量定理对几种物理现象的解释中，正确的是()A．从越高的地方跳下，落地时越危险，是因为落地时受的冲量越大B．跳高时，在落地处垫海绵垫子，是为了减小冲量C．动量相同的两个物体受相同的制动力的作用，质量小的先停下来D．在码头上装橡皮轮胎，是为了减小渡船靠岸时受到的冲量二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列关于“探究碰撞中的不变量”实验叙述中正确的是()A．实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统B．实验对象在碰撞过程中存在内部相互作用的力，但外界对实验对象的合力为零C．物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态12.(多选)某同学用如图所示的装置(让入射小球与被碰小球碰撞)验证动量守恒定律时，产生误差的主要原因是()A．碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向B．小球在空气中飞行时受到空气阻力C．通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差D．测量长度时有误差13.如图所示，质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上．其中弹簧两端分别与静止的滑块N和挡板P相连接，弹簧与挡板的质量均不计，滑块M以初速度v0向右运动，它与挡板P碰撞后开始压缩弹簧，最后滑块N以速度v0向右运动．在此过程中()A．M的速度等于0时，弹簧的弹性势能最大B．M与N具有相同的速度时，两滑块动能之和最小C．M的速度为时，弹簧的长度最长D．M的速度为时，弹簧的长度最短14.(多选)如图所示，在光滑的水平面上放着一个上部为半圆形光滑槽的木块，开始时木块是静止的，把一个小球放到槽边从静止开始释放，关于两个物体的运动情况，下列说法正确的是()A．当小球到达最低点时，木块有最大速率B．当小球的速率最大时，木块有最大速率C．当小球再次上升到最高点时，木块的速率为最大D．当小球再次上升到最高点时，木块的速率为零分卷II三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.在“探究碰撞中的不变量”的实验中，下面是某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况．实验仪器如图所示．实验过程：(1)调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作．(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L.(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)．(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2.(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，让滑块2处于静止状态(v2＝0)，用滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2.(6)先根据v＝L/t计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v；再计算两滑块碰撞前后的质量与速度乘积，并比较两滑块碰撞前后的质量与速度乘积之和．实验数据：m1＝0.324 kg，m2＝0.181 kg，L＝1.00×10－3m四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.如图所示，光滑水平地面上依次放置着质量m＝0.08 kg的10块完全相同的长木板．一质量M ＝1.0 kg、大小可忽略的小铜块以初速度v0＝6.0 m/s从长木板左侧滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，铜块速度v1＝4.0 m/s.铜块最终停在第二块木板上．(取g＝10 m/s2，结果保留两位有效数字)求：(1)第一块木板最终速度和铜块的最终速度；(2)整个过程的发热量．17.光滑水平面放有如图所示的“┙”型滑板，(平面部分足够长)，质量为4m，距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m、电量为＋q的大小不计的小物体，小物体与板面的摩擦不计，整个装置处于场强为E的匀强电场中，初始时刻，滑板与小物体都静止，试求：(1)释放小物体，第一次与滑板A壁碰前小物体的速度v1多大？(2)若小物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的，碰撞时间极短，则碰撞后滑板速度多大？(均指对地速度)(3)若滑板足够长，小物体从开始运动到第二次碰撞前，电场力做功为多大？18.如图所示，两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上，质量均为m.P2的右端固定一轻质弹簧，左端A与弹簧的自由端B相距L.物体P置于P1的最右端，质量为2m且可看做质点．P1与P以共同速度v0向右运动，与静止的P2发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后P1与P2粘连在一起，P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)．P与P2之间的动摩擦因数为μ.求：(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2；(2)此过程中弹簧的最大压缩量x和相应的弹性势能E p.答案解析1.【答案】D【解析】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，故选项A错误；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，故选项B 错误；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，故选项C错误，选项D正确．2.【答案】D【解析】设小球滑到最低点所用的时间为t，发生的水平位移大小为R－x，大球的位移大小为x，取水平向左方向为正方向．则根据水平方向平均动量守恒得：2m2－m1＝0，即：m＝2m，解得：x＝R，方向向左，故D正确，A、B、C错误．3.【答案】B【解析】以原子核为一系统，放射过程中由动量守恒定律：(M－m)v′＋mv＝0，得v′＝－. 4.【答案】C【解析】t＝2 s时，由于物体经历了2 s的加速过程，速度一定不为零，A错误；物体在4 s内一直向正方向运动，故4 s末没有回到出发点，B错误；4 s的时间内力先为正后为负，且完全对称，故4 s内的冲量为零，C正确；由于力为变力，所以物体做变加速直线运动，D错误．5.【答案】D【解析】以甲、乙、球三者为系统，系统的动量守恒，取向西为正方向，在全过程中有：0＝m甲v甲－m乙v乙－m球v且m甲＝m乙故v甲＞v乙，根据球最终无法追上乙得，v≤v乙，故选项D正确.6.【答案】A【解析】物体a做自由落体运动，其加速度为g；而物体b沿圆弧轨道下滑，在竖直方向的加速度在任何高度都小于g，由h＝at2得t a＜t b；因为动量是矢量，A、B到达S时，它们在S点的动量的方向不同，故它们动量不相等， A正确．7.【答案】D【解析】由题意可知A、B两点间距离一定，摩擦力对物体的冲量取决于摩擦力的大小和作用时间，物体从A滑到B的过程中平均速度越大，所用时间越短，摩擦力对物体的冲量越小，A、B错误；摩擦力做功取决于摩擦力的大小和物体运动的位移，由于A、B间的距离一定，摩擦力做功与物体速度无关，C错误，D正确．8.【答案】D【解析】B与A碰撞后一起运动的过程中，系统受到弹簧的弹力作用，合外力不为零，因此动量不守恒，A项错误；碰撞过程，A，B发生非弹性碰撞，有机械能损失，B项错误；碰撞过程mv0＝2mv，因此碰撞后系统的机械能为×2m()2＝mv，弹簧的最大弹性势能等于碰撞后系统的机械能mv，C项错误，D项正确．9.【答案】A【解析】小球从被抛出至到达最高点经历时间t＝＝2 s，受到的冲量大小为I＝mgt＝10 N·s，选项A正确；小球从被抛出至落回出发点经历时间4 s，受到的冲量大小为20 N·s，动量是矢量，返回出发点时小球的速度大小仍为20 m/s，但方向与被抛出时相反，故小球的动量变化量大小为20 kg·m/s，选项B、C、D错误。

人教版高中物理选修3-5测试题及答案解析全册

人教版高中物理选修3-5测试题及答案解析全册课时跟踪检测（一）动量和动量定理1．(多选)下列说法正确的是( )A ．运动物体的动量的方向总是与它的运动方向相同B ．作用于物体上的合外力的冲量不为0，则物体的动量一定发生变化C ．作用于物体上的合外力的冲量不为0，则物体的动能一定发生变化D ．物体所受合外力的冲量方向总是与物体的动量方向相同解析：选AB 动量的方向总与速度即运动方向相同，故A 对；合外力的冲量不为零，由动量定理I合＝Δp ，可知动量的变化量Δp 一定不为零，即动量一定变化，但动能不一定变化，有可能动量的大小不变，方向变化，故B 对，C 错；I合的方向一定与动量变化量的方向相同，但不一定与动量的方向相同，故D 错。

2．篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。

接球时，两手随球迅速收缩至胸前。

这样做可以( ) A ．减小球对手的冲量 B ．减小球对手的冲击力 C ．减小球的动量变化量 D ．减小球的动能变化量解析：选B 由动量定理Ft ＝Δp 知，接球时两手随球迅速收缩至胸前，延长了手与球接触的时间，从而减小了球的动量变化率，减小了球对手的冲击力，选项B 正确。

3．(多选)古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。

若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s ，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是( )图1A ．1 m/sB ．1.5 m/sC ．2 m/sD ．2.5 m/s解析：选CD 根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F ，兔子撞击树桩后速度为零，根据动量定理有－Ft ＝0－m v ，所以v ＝Ft m ＝mgtm＝gt ＝10×0.2 m/s ＝2 m/s 。

4.质量为1 kg 的物体做直线运动，其速度图像如图2所示。

则物体在前10 s 内和后10 s 内所受外力的冲量分别是( )图2A ．10 N·s,10 N·sB ．10 N·s ，－10 N·sC ．0,10 N·sD ．0，－10 N·s解析：选D 由图像可知，在前10 s 内初、末状态的动量相等，p 1＝p 2＝5 kg·m/s ，由动量定理知I 1＝0；在后10 s 内p 3＝－5 kg·m/s ，I 2＝p 3－p 2＝－10 N·s ，故选D 。

物理选修3 5第十六章题目与练习参考答案

和为 0，所以系统的总动量守恒。人和车的初动量为 0。如果在锤的
连续敲击下，平板车能持续向右行驶，则系统的总动量将不为 0，
这违反了动量守恒定律，因此是不可能的。根据动量守恒定律，举
起锤头的过程，锤头向左运动，车就向右运动；把锤头打下去的过
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷，3各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

高中物理第十六章动量守恒定律第5节反冲运动火箭课后作业含解析新人教版选修3_5

第5节反冲运动火箭A 组：合格性水平训练1．(反冲运动)以下实例中不属于反冲现象的是( ) A ．当枪发射子弹时,枪身会同时向后运动 B ．乌贼向前喷水从而使自己向后游动C ．火箭中的火药燃烧向下喷气推动自身向上运动D ．战斗机在紧急情况下抛出副油箱以提高机身的灵活性答案 D解析当枪发射子弹时,枪身同时受到一个反作用力向后运动,A 是反冲现象；乌贼向前喷水从而使自己受到一个向后的力,向后游动,B 是反冲现象；火箭中的火药燃烧向下喷气而火箭自身受到一个向上的推力,推动火箭自身向上运动,C 是反冲现象；战斗机抛出副油箱,质量减小,惯性减小,机身的灵活性提高,D 不是反冲现象。

故选D 。

2．(人船模型)停在静水中的船的质量为180 kg,长12 m,不计水的阻力,当质量为60 kg 的人从船尾走到船头的过程中,船后退的距离是( )A ．3 mB ．4 mC ．5 mD ．6 m答案 A解析船和人组成的系统在水平方向上动量守恒,人在船上行进,船向后退,人从船头走到船尾,设船后退的位移大小为x ,则人相对于岸的位移大小为L －x 。

以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得m 人L －x t －m 船·xt＝0,代入数据解得x ＝3 m,故选A 。

3．(火箭问题)静止的实验火箭,总质量为M ,当它以对地速度为v 0喷出质量为Δm 的高温气体后,火箭的速度为( )A ．Δmv 0M －ΔmB ．－Δmv 0MC ．Δmv 0MD ．－Δmv 0M －Δm答案 D解析以火箭和气体组成的系统为研究对象,选高温气体的速度方向为正方向,设火箭速度为v ′,由动量守恒定律得0＝(M －Δm )v ′＋Δmv 0,得v ′＝－Δmv 0M －Δm,故选D 。

4．(火箭问题)一质量为M 的航天器,正以大小为v 0的速度在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出一定质量的气体,气体喷出时速度大小为v 1,加速后航天器的速度大小为v 2,则喷出气体的质量m 为( )A.v2－v0v1M B.v2v2＋v1MC.v2－v0v2＋v1M D.v2－v0v2－v1M答案 C解析规定航天器的速度方向为正方向,由动量守恒定律得,Mv0＝(M－m)v2－mv1,解得m＝v2－v0v2＋v1M,故C正确。

人教版高中物理选修3-5第16章动量守恒定律过关检测题.docx

高中物理学习材料第十六章动量守恒定律过关检测题（90分钟 100分）一．选择题（本题共10小题，每题4分，满分40分。

每题所给的选项中，有的只有一个是正确的，有的有几个是正确的。

将正确选项的序号选出填入题后的括号中。

全部选对的得4分，部分选对的得2分，有错选或不选的得0分）1．下面的说法正确的是（）A ．物体运动的方向就是它的动量的方向B ．如果物体的速度发生变化，则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零C ．如果合外力对物体的冲量不为零，则合外力一定使物体的动能增大D ．作用在物体上的合外力冲量不一定能改变物体速度的大小 2.玻璃杯从同一高度落下，掉在石头上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与石头的撞击过程中（）A. 玻璃杯的动量较大B. 玻璃杯受到的冲量较大C. 玻璃杯的动量变化较大D. 玻璃杯的动量变化较快3.如图某物体在拉力F 的作用下没有运动，经时间t 后（）A ．拉力的冲量为FtB ．拉力的冲量为Ft cos θC ．合力的冲量为零D ．重力的冲量为零4．把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是（）A. 枪和弹组成的系统动量守恒B. 枪和车组成的系统动量守恒C. 枪、弹、车组成的系统动量守恒D. 由于枪与弹间存在摩擦，所以枪、弹、车组成的系统动量不守恒5.如图所示，A 、B 、C 三木块质量相等，一切接触面光滑，一子弹由A 射入，从B 射出，则三木块速度情况（）A ．A 木块速度最大B ．B 木块速度最大C ．A 、B 木块速度相等D ．C 木块速度为零6．某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计，那么在这段时间内人和船的运动情况是（）A ．人匀速走动，船则匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成反比B ．人匀加速走动，船则匀加速后退，且两者的速度大小一定相等C ．不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比D ．人走到船尾不再走动，船则停下7．在质量为M 的小车中挂有一单摆，摆球的质量为0m ，小车（和单摆）以恒定的速度V 沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m 的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短。

2019_2020学年高中物理第十六章动量守恒定律2动量和动量定理练习含解析新人教版选修3_5

2 动量和动量定理基础巩固1.(多选)下面关于物体动量和冲量的说法,正确的是( ) A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大 B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变 C.物体动量增量的方向,就是它所受合外力的冲量方向 D.物体所受合外力冲量越大,它的动量变化就越大,物体所受合外力的冲量,其大小等于动量的变化量的大小,方向与动量增量的方向相同,故A 项错误,B 、C 、D 项正确。

2.下列关于动量和动能的说法中,正确的是( ) A.一个物体的动量不变,其动能一定不变 B.一个物体的动能不变,其动量一定不变 C.两个物体的动量相等,其动能一定相等 D.两个物体的动能相等,其动量一定相等,则速度的大小一定不变,其动能一定不变,选项A 正确;一个物体的动能不变,则速度的大小不变,但是方向不一定不变,其动量不一定不变,例如匀速圆周运动的物体,选项B 错误;根据E k =p 22p 可知,两个物体的动量相等,其动能不一定相等,选项C 错误;两个物体的动能相等,根据E k =p 22p ,则其动量不一定相等,选项D 错误;故选A 。

3.(多选)A 、B 两球质量相等,A 球竖直上抛,B 球平抛,两球在运动中空气阻力不计,则下列说法中正确的是( )A.相同时间内,动量的变化大小相等、方向相同B.相同时间内,动量的变化大小相等、方向不同C.动量的变化率大小相等、方向相同D.动量的变化率大小相等、方向不同、B 球在空中只受重力作用,因此相同时间内重力的冲量相同,因此两球动量的变化大小相等、方向相同,A 选项正确;动量的变化率为ΔpΔp =m ΔpΔp=mg ,大小相等、方向相同,C 选项正确。

4.(多选)在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F 的作用下,经过时间t 、通过位移l 后,动量变为p 、动能变为E k 。

以下说法正确的是( ) A.在2F 作用下,这个物体经过时间t ,其动量将等于2p B.在F 作用下,这个物体经过位移2l ,其动量将等于2pC.在2F 作用下,这个物体经过时间t ,其动能将等于2E kD.在F 作用下,这个物体经过位移2l ,其动能将等于2E k,经过时间t 、通过位移l 后,动量为p 、动能为E k ,由动量定理可知:p=Ft ,由动能定理得:E k =Fl ,设物体质量为m ,当位移为2l 时,物体的动能E k '=F ·2l=2E k ;物体的动量:p'=√2pp k '=√2p ,故B 错误,D 正确;在2F 作用下,这个物体经过时间t ,动量p'=2Ft=2p ,物体的动能:E k '=2F ×12×2at 2=2F ×2l=4E k ,故A 正确,C 错误。

人教版高中物理选修3-5检测：第十六章过关检测+Word版含答案

第十六章过关检测一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。

在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.下列现象不可能发生的是()A.物体所受到的合外力很大,但物体的动量变化很小B.物体所受到的冲量不为零,但物体的动量大小却不变C.物体做曲线运动,但动量变化在相等的时间内却相同D.物体只受到一个恒力的作用,但物体的动量却始终不变解析:物体若受到的合外力很大,时间很短时,其冲量也不会太大,其动量变化也就可能很小,A 项可能发生;物体受到的冲量不为零,但可能只使物体的动量方向改变,如做匀速圆周运动的物体,物体虽做曲线运动,但可以受到恒力作用,B、C项可能发生;若物体只受到一个恒力作用,则该力对物体的冲量就不为零,所以其动量一定变化,D项不可能发生,故选D。

答案:D2.质量为1 kg的炮弹,以800 J的动能沿水平方向飞行时突然爆炸,分裂为质量相等的两块,前一块仍沿原水平方向飞行,动能为625 J,则后一块的动能为()A.175 JB.225 JC.125 JD.275 J解析:由E k=mv2,p=mv,知p=炮弹在水平方向动量守恒,p=p1+p2即代入数值解之得E k2=225 J。

答案:B3.如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉到地面上的P点,若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点()A.仍在P点B.在P点左侧C.在P点右侧不远处D.在P点右侧原水平位移的两倍处解析:纸条抽出的过程,铁块所受的摩擦力一定,以速度v抽出纸条,铁块所受的摩擦力的作用时间较长,铁块获得的速度较大,铁块平抛运动的水平位移较大;若以2v的速度抽出纸条,则铁块所受的摩擦力的作用时间较短,铁块获得的速度较小,平抛运动的水平位移较小。

所以铁块落地点在P点左侧,选B。

答案:B4.如图所示,两辆质量相同的平板小车a、b成一直线排列,静止在光滑水平地面上,原来静止在a 车上的一个小孩跳到b,接着又立即从b跳回a车,他跳回a车并相对a车保持静止,此后()A.a、b两车的速率相等B.a车的速率大于b车的速率C.a车的速率小于b车的速率D.a、b两车均静止解析:由小车a、b及人组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律(m a+m人)v a-m b v b=0,解得,所以a车的速率小于b车的速率。

2020-2021高中物理3-5配套作业：第16章第3节动量守恒定律含解析

2020-2021学年高中物理人教版选修3-5配套作业：第16章第3节动量守恒定律含解析第十六章第三节请同学们认真完成[练案2］基础夯实一、选择题(单选题)1．如图所示，两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动,互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是（C)A．互推后两同学总动量增加B．互推后两同学动量相等C．分离时质量大的同学的速度小一些D．互推过程中机械能守恒解析:两位同学组成的系统，所受外力之和为零，动量守恒,则m1v1＝m2v2,p1与p2大小相等,方向相反,A、B不正确;若m1＞m2，则v1＜v2，C正确；互推过程中两同学的动能增大，机械能增加，D 不正确。

2．如图所示,光滑圆槽质量为M,静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为(A）A．0 B．向左C．向右D．不能确定解析：把小球m和物体M作为一个系统,因水平面光滑,故系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒。

3．(2020·全国百所名校模拟统考一）如图所示,轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一个光滑弧形槽静止放在足够长的光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，让一个物块从槽上高h处由静止开始下滑。

下列说法正确的是（D）A．物块沿槽下滑的过程中,物块的机械能守恒B．物块沿槽下滑的过程中，物块与槽组成的系统动量守恒C．从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，弹簧对物块的冲量等于零D．物块第一次被反弹后一定不能再次回到槽上高h处解析:物块沿槽下滑过程中，物块与弧形槽组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，故AB错误;从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，物块受到的冲量等于物块动量的变化，物体的动量变化量不为零，故物体受到的冲量不为零，C错误；物块反弹后追上弧形槽，上升到最高点时，物块和弧形槽具有相同的速度，全过程系统机械能守恒，故物块不能回到槽上高h处，D正确.4．如图所示，半径分别为R和r（R＞r）的甲、乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住，同时释放两小球,a、b球恰好能通过各自的圆轨道的最高点。

2021-2022学年人教版高中物理选修3-5检测：第十六章第5节反冲运动火箭 Word版含答案

第5节反冲运动火箭1.知道反冲运动的概念及反冲运动的应用．2.理解反冲运动的原理并能解决相应问题．3．了解火箭的工作原理及打算火箭最终速度大小的因素．一、反冲1．定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必定向相反的方向运动的现象．2．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转．(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的精确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减小反冲的影响．1．(1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理．()(2)一切反冲现象都是有益的．()(3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理．()提示：(1)√(2)×(3)√二、火箭1．工作原理：是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管快速喷出时，使火箭获得巨大速度．2．构造：主要有两大部分：箭体和燃料．3．特点：箭体和喷出的燃料气体满足动量守恒定律．4．影响火箭获得速度大小的因素(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000 m/s～4 000 m/s.(2)质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．2．(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．()(2)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．()提示：(1)×(2)√学问点一对反冲运动的理解1．反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动．(2)反冲运动中，相互作用的内力一般状况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来处理．(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加．2．争辩反冲运动应留意的三个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，当被抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必定相反．在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的这一部分的速度就要取负值．(2)速度的相对性：反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度．但是动量守恒定律中要求速度是对同一惯性参考系的速度(通常为对地的速度)．因此应先将相对速度转换成对地的速度，再列动量守恒定律方程．(3)变质量问题：在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必需取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的全部气体为争辩对象，取相互作用的这个过程为争辩过程来进行争辩．一个质量为m的物体从高处自由下落，当物体下落h时突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块恰好能沿竖直方向回到开头下落的位置，求刚炸裂时另一块的速度v2.[思路点拨]以炸裂时分裂成的两块m1和(m－m1)组成的系统为争辩对象，在炸裂的这一极短的时间内，系统受到的合外力即重力并不为零，但炸裂时的爆炸力远大于系统的重力，系统在竖直方向的动量可认为近似守恒．[解析]取竖直向下的方向为正方向，炸裂前的两部分是一个整体，物体的动量为p＝mv＝m2gh.刚炸裂结束时向上运动并返回动身点的一块m1，其速度大小与炸裂前相同，动量方向与规定的正方向相反．p1＝m1v1＝－m12gh由动量守恒定律有mv＝m1v1＋(m－m1)v2代入解得：v2＝m＋m1m－m12gh由于v2>0，说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下．[答案]m＋m1m－m12gh方向竖直向下本例中爆炸只发生在一瞬间，也只有在这一瞬间，系统的内力才远远大于系统所受的合外力，总动量近似守恒，假如爆炸结束，巨大的内力已经不存在了，系统的总动量不再守恒，明确这一争辩阶段的始末状态，是求解这类问题的关键．1.某小组在探究反冲运动时，将质量为m 1的一个小液化气瓶固定在质量为m 2的小模具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在安静的水面上，已知打开液化气瓶后向外喷射气体的对地速度为v 1，假如在Δt 的时间内向后喷射的气体的质量为Δm ，忽视水的阻力，则(1)喷射出质量为Δm 的气体后，小船的速度是多少？(2)喷射出Δm 气体的过程中，小船所受气体的平均作用力的大小是多少？解析：(1)由动量守恒定律得： 0＝(m 1＋m 2－Δm )v 船－Δmv 1，得：v 船＝Δmv 1m 1＋m 2－Δm.(2)对喷射出的气体运用动量定理得：F Δt ＝Δmv 1，解得F ＝Δmv 1Δt .答案：(1)Δmv 1m 1＋m 2－Δm (2)Δmv 1Δt学问点二火箭原理1．火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v 和质量比Mm (火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素打算．2．火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用．在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为争辩对象，取相互作用的整个过程为争辩过程，运用动量守恒的观点解决问题．一火箭喷气发动机每次喷出m ＝200 g 的气体，气体离开发动机喷出时的速度v ＝1 000 m/s.设火箭质量M ＝300 kg ，发动机每秒钟喷气20次．(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？ (2)运动第1 s 末，火箭的速度多大？[解析] 火箭喷气属反冲现象，火箭和气体组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求解．(1)选取火箭和气体组成的系统为争辩对象，运用动量守恒定律求解．设喷出三次气体后火箭的速度为v 3，以火箭和喷出的三次气体为争辩对象，据动量守恒定律得：(M －3m )v 3－3mv ＝0，故v 3＝3mvM －3m≈2 m/s.(2)发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为争辩对象，依据动量守恒定律得： (M －20m )v 20－20mv ＝0，故v 20＝20mvM －20m ≈13.5 m/s.[答案] (1)2 m/s (2)13.5 m/s分析火箭类问题应留意的三个问题(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必需取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为争辩对象．留意反冲前、后各物体质量的变化．(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，假如不是同一参考系要设法予以调整，一般状况要转换成对地的速度．(3)列方程时要留意初、末状态动量的方向．反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相同的.2.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v 0竖直向下喷出质量为m 的酷热气体．忽视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.m M v 0B.M m v 0C.M M －m v 0D.m M －m v 0解析：选D.应用动量守恒定律解决本题，留意火箭模型质量的变化．取向下为正方向，由动量守恒定律可得：0＝mv 0－(M －m )v ′，故v ′＝mv 0M －m，选项D 正确．物理模型——“人船模型”及其应用1．人船模型：两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒．在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比．这样的问题归为“人船模型”问题．2．人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m 1v －1－m 2v －2＝0.(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x 1x 2＝v －1v －2＝m 2m 1.应用此关系时要留意一个问题：即公式v －1、v －2和x 一般都是相对地面而言的．如图所示，长为l ，质量为m 的小船停在静水中，一个质量为m ′的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，小船对地的位移是多少？[思路点拨] 人船平均动量的矢量和为零，用位移替代平均速度，建立位移关系求解．[解析] 人和小船组成的系统在水平方向不受外力，动量守恒．假设某一时刻小船和人对地的速度分别为v 1、v 2，由于原来处于静止状态，因此0＝mv 1－m ′v 2，即m ′v 2＝mv 1由于相对运动过程中的任意时刻，人和小船的速度都满足上述关系，故他们在这一过程中平均速率也满足这一关系，即m ′ v －2＝m v －1，等式两边同乘运动的时间t ，得m ′ v －2t ＝m v －1t ，即m ′x 2＝mx 1 又因x 1＋x 2＝l ，因此有x 1＝m ′lm ′＋m . [答案]m ′lm ′＋m用“人船模型”公式解这类变速直线运动的位移且不涉及速度的问题时，是格外便利的．但在应用时，肯定要留意：相互作用的两个物体必需满足动量守恒和原来都静止这两个条件，解题的关键是正确找出位移间的关系．如图所示，质量为m ，半径为r 的小球，放在内半径为R ，质量M ＝3m 的大空心球内，大球开头静止在光滑水平面上，求当小球由图中位置无初速度释放沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离．解析：由于水平面光滑，系统水平方向上动量守恒，设同一时刻小球的水平速度大小为v 1，大球的水平速度大小为v 2，由水平方向动量守恒有：mv 1＝Mv 2，所以v 1v 2＝Mm.若小球到达最低点时，小球的水平位移为x 1，大球的水平位移为x 2，则x 1x 2＝v 1v 2＝Mm，由题意：x 1＋x 2＝R －r 解得x 2＝mM ＋m(R －r )＝R －r4.答案：R －r4[随堂达标]1．(2022·泉州高二检测)一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列方法中可行的是( ) A ．向后踢腿 B ．手臂向后甩 C ．在冰面上滚动D ．脱下外衣向后水平抛出解析：选D.由于冰面没有摩擦，所以C 不行；A 、B 由于总动量守恒，所以人整体不动；只有D 是反冲现象，可使人向前运动．2．如图所示，质量为M 的小船在静止水面上以速率v 0向右匀速行驶，一质量为m 的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v 水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为( )A ．v 0＋mM vB ．v 0－mM vC ．v 0＋mM(v 0＋v )D ．v 0＋mM(v 0－v )解析：选C.依据动量守恒定律，选向右方向为正方向，则有(M ＋m )v 0＝Mv ′－mv ，解得v ′＝v 0＋mM (v 0＋v )，故选项C 正确．3．如图所示，滑槽M 1与滑块M 2紧靠在一起，静止于光滑的水平面上．小球m 从M 1的右上方无初速度地下滑，当m 滑到M 1左方最高处时，M 1将( )A ．静止B ．向左运动C ．向右运动D ．无法确定解析：选B.小球m 和滑槽M 1、滑块M 2三个物体构成一个系统，这个系统所受水平方向的合外力为零，所以系统水平方向动量守恒，小球m 下滑前系统总动量为零，小球m 下滑后m 和滑槽M 1作用，滑槽M 1和滑块M 2作用，作用结果使滑块M 2向右运动，有向右的动量．当m 滑到左方最高点时，小球m 和滑槽M 1的相对速度为零，但小球m 和滑槽M 1这个整体向左运动，有向左的动量，这样才能保证系统总动量为零．故选项B 正确．4．静止在水面上的船，船身长为L ，质量为M ，船头紧靠码头，船头上有一固定木板伸出船身，现有一质量为m 的人从船尾走向码头，如图所示．要使该人能平安上岸，则木板伸出船身部分长度至少应为(水对船及码头对木板的阻力不计)( )A ．mL (M ＋m )B ．mL (M －m )C ．(M －m )L /(M ＋m )D ．mL /M解析：选D.设木板伸出船身部分至少长x ，则x ＝m M ＋m·(L ＋x )，解得x ＝mM L .5．平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向沿着轨道方向跳出，落在平板车上的A 点，距货厢水平距离为l ＝4 m ，如图所示．人的质量为m ，车连同货厢的质量为M ＝4m ，货厢高度为h ＝1.25 m(g 取10 m/s 2)．(1)求车在人跳出后到人落到A 点期间的反冲速度；(2)人落在A 点并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？解析：(1)人从货厢边跳离的过程，系统(人、车和货厢)在水平方向上动量守恒，设人的水平速度是v 1，车的反冲速度是v 2，则mv 1－Mv 2＝0，得v 2＝14v 1人跳离货厢后做平抛运动，车以v 2做匀速运动，运动时间为t ＝2hg＝0.5 s ，在这段时间内人的水平位移x 1和车的位移x 2分别为x 1＝v 1t ，x 2＝v 2t由x 1＋x 2＝l 得v 1t ＋v 2t ＝l 则v 2＝l 5t ＝45×0.5m/s ＝1.6 m/s.(2)人落到车上前的水平速度仍为v 1，车的速度为v 2，落到车上后设它们的共同速度为v ，依据水平方向动量守恒得mv 1－Mv 2＝(M ＋m )v ，则v ＝0.故人落到车上A 点站定后车的速度为零．车的水平位移为x 2＝v 2t ＝1.6×0.5 m ＝0.8 m. 答案：(1)1.6 m/s (2)不动 0.8 m [课时作业] [同学用书P75(独立成册)] 一、单项选择题1．质量m ＝100 kg 的小船静止在安静水面上，船两端载着m 甲＝40 kg 、m 乙＝60 kg 的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3 m/s 的速度跃入水中，如图所示，则之后小船的速率和运动方向为( )A ．0.6 m/s ，向左B ．3 m/s ，向左C ．0.6 m/s ，向右D ．3 m/s ，向右解析：选A.以向左为正方向，依据动量守恒得0＝m 甲v －m 乙v ＋mv ′，代入数据解得v ′＝0.6 m/s ，方向向左．2．一个不稳定的原子核质量为M ，处于静止状态，放出一个质量为m 的粒子后反冲．已知放出的粒子的动能为E 0，则新原子核反冲的动能为( )A ．E 0B ．m M E 0C.m M －m E 0D.Mm （M －m ）2E 0解析：选C.由动量守恒定律知(M －m )v ＝mv 0＝p ，又E k ＝p 22（M －m ），E 0＝p 22m ，知选项C 对．3. 如图所示，一枚火箭搭载着卫星以速率v 0进入太空预定位置，由把握系统使箭体与卫星分别．已知前部分的卫星质量为m 1，后部分的箭体质量为m 2，分别后箭体以速率v 2沿火箭原方向飞行，若忽视空气阻力及分别前后系统质量的变化，则分别后卫星的速率v 1为( )A ．v 0－v 2B ．v 0＋v 2C ．v 0－m 2m 1v 2D ．v 0＋m 2m 1(v 0－v 2)解析：选D.忽视空气阻力和分别前后系统质量的变化，卫星和箭体整体分别前后动量守恒，则有(m 1＋m 2)v 0＝m 1v 1＋m 2v 2，整理可得v 1＝v 0＋m 2m 1(v 0－v 2)，故D 项正确．4．如图所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M ，顶端高度为h .今有一质量为m 的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )A.mh M ＋m B ．MhM ＋mC.mh cot αM ＋mD.Mh cot αM ＋m解析：选C.此题属“人船模型”问题，m 与M 组成的系统在水平方向上动量守恒，设m 在水平方向上对地位移为x 1，M 在水平方向对地位移为x 2，因此0＝mx 1－Mx 2① 且x 1＋x 2＝h cot α.②由①②可得x 2＝mh cot αM ＋m，故选C.5．一个同学在地面上立定跳远的最好成果是s .假设他站在车的A 端，如图所示，想要跳到距离为l 远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则( )A ．只要l <s ，他肯定能跳上站台B ．只要l <s ，他就有可能跳上站台C ．只要l ＝s ，他肯定能跳上站台D ．只要l ＝s ，他就有可能跳上站台解析：选B.人起跳的同时，小车要做反冲运动，所以人跳的距离小于s ，故l <s 时，才有可能跳上站台．6．穿着溜冰鞋的人，站在光滑的冰面上，沿水平方向举枪射击，设第一次射出子弹后，人后退的速度为v ，则(设每颗子弹射出时对地面的速度相同)( )A ．无论射出多少颗子弹，人后退的速度为v 保持不变B ．射出n 颗子弹后，人后退的速度为nvC ．射出n 颗子弹后，人后退的速度大于nvD ．射出n 颗子弹后，人后退的速度小于nv解析：选C.设人、枪(包括子弹)总质量为M ，每颗子弹质量为m ，子弹射出速度大小为v 0，由动量守恒定律得0＝(M －m )v －mv 0，设射出n 颗后，后退速度为v ′，则有(M －nm )v ′＝nmv 0，由以上分析有v ＝mv 0M －m ，v ′＝nmv 0M －nm，由于M －m >M －nm ，所以有v ′>nv ，C 正确．二、多项选择题7．向空中放射一物体，不计空气阻力，当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a 、b 两部分，若质量较大的a 的速度方向仍沿原来的方向，则( )A ．b 的速度方向肯定与原速度方向相反B ．从炸裂到落地的这段时间里，a 飞行的水平距离肯定比b 的大C ．a 、b 肯定同时到达水平地面D ．在炸裂过程中，a 、b 受到的爆炸力的大小肯定相等解析：选CD.爆炸后系统的总机械能增加，但不能确定a 、b 的速度大小，所以选项A 、B 错误；因炸开后a 、b 都做平抛运动，且高度相同，故选项C 正确；由牛顿第三定律知，选项D 正确．8．(2022·庆阳高二检测)一气球由地面匀速上升，当气球下的吊梯上站着的人沿着梯子上爬时，下列说法正确的是( )A ．气球可能匀速上升B ．气球可能相对地面静止C ．气球可能下降D ．气球运动速度不发生变化解析：选ABC.设气球质量为M ，人的质量为m ，由于气球匀速上升，系统所受的外力之和为零，当人沿吊梯向上爬时，动量守恒，则(M ＋m )v 0＝mv 1＋Mv 2，在人向上爬的过程中，气球的速度为v 2＝（M ＋m ）v 0－mv 1M .当v 2>0时，气球可匀速上升；当v 2＝0时气球静止；当v 2<0时气球下降．所以，选项A 、B 、C 均正确．要使气球运动速度不变，则人的速度仍为v 0，即人不上爬，明显不对，D 选项错误．9．如图所示，小车AB 放在光滑水平面上，A 端固定一个轻弹簧，B 端粘有油泥，AB 总质量为M ，质量为m 的木块C 放在小车上，用细绳连接于小车的A 端并使弹簧压缩，开头时小车AB 和木块C 都静止，当突然烧断细绳时，C 被释放，使C 离开弹簧向B 端冲去，并跟B 端油泥粘在一起，忽视一切摩擦，以下说法正确的是( )A ．弹簧伸长过程中C 向右运动，同时AB 也向右运动 B ．C 与B 碰前，C 与AB 的速率之比为M ∶m C ．C 与油泥粘在一起后，AB 马上停止运动D ．C 与油泥粘在一起后，AB 连续向右运动解析：选BC.弹簧向右推C ，C 向右运动，同时弹簧向左推A 端，小车向左运动，A 错误；因小车与木块组成的系统动量守恒，C 与B 碰前，有mv C ＝Mv AB ，得：v C ∶v AB ＝M ∶m ，B 正确；C 与B 碰撞过程动量守恒，有：mv C －Mv AB ＝(M ＋m )v ，知v ＝0，故C 正确，D 错误．10．在水平铁轨上放置一门质量为M 的炮车，放射的炮弹质量为m ，设铁轨和炮车间摩擦不计，则( ) A ．水平放射炮弹时，炮弹速率为v 0，炮车的反冲速率为mv 0MB ．炮车车身与水平方向成θ角，炮弹速率为v 0，炮身反冲速率为mv 0cos θMC ．炮身与水平方向成θ角，炮弹出炮口时，相对炮口速率为v 0，炮身的反冲速率为mv 0cos θMD ．炮身与水平方向成θ角，炮弹出炮口时，相对炮口速率为v 0，炮身的反冲速率为mv 0cos θM ＋m解析：选ABD.水平放射炮弹时，对于炮车和炮弹组成的系统满足动量守恒定律，若炮弹速率为v 0，mv 0－Mv 1＝0，解得v 1＝mv 0M ，A 正确；炮车车身与水平方向成θ角时，在炮弹出射瞬间对于炮车和炮弹组成的系统动量守恒，炮车在炮弹出射的反方向上获得速度v 2，但此后由于地面的作用，能量损失，竖直方向的速度马上变为0，炮车的速度由v 马上减小为v 2，v 2即为炮身反冲速率．如图，明显有v ＝v 2cos θ，所以在出射方向上，依据动量守恒定律有mv 0－M v 2cos θ＝0解得v 2＝mv 0cos θM ，B 正确；炮身与水平方向成θ角且炮弹相对炮口速率为v 0时，设炮车反冲的速率v 3，依据描述，炮弹出射瞬间炮车获得瞬间速度v ′＝v 3cos θ，所以炮弹相对地面的速度为v 弹＝v 0－v ′＝v 0－v 3cos θ，在出射方向上，依据动量守恒定律有m ⎝⎛⎭⎫v 0－v 3cos θ－M ·v 3cos θ＝0，解得v 3＝mv 0cos θM ＋m，C 错误，D 正确．三、非选择题11．(2022·湖北八校联考)如图所示，质量为M ＝2 kg 的木板静止在光滑的水平地面上，木板AB 部分为光滑的四分之一圆弧面，半径为R ＝0.3 m ，木板BC 部分为水平面，粗糙且足够长．质量为m ＝1 kg 的小滑块从A 点由静止释放，最终停止在BC 面上D 点(D 点未标注)．若BC 面与小滑块之间的动摩擦因数μ＝0.2，g ＝10 m/s 2，求：(1)小滑块刚滑到B 点时的速度大小； (2)B 、D 之间的距离．解析：(1)小滑块滑到B 点时，木板和小滑块速度分别为v 1、v 2，由动量守恒定律有Mv 1＋mv 2＝0，由机械能守恒定律有mgR ＝12Mv 21＋12mv 22，代入m ＝1 kg 、M ＝2 kg 、R ＝0.3 m ，得v 2＝2 m/s. (2)小滑块静止在木板上时速度为v ，由动量守恒定律有 (M ＋m )v ＝0，得v ＝0.由能量守恒定律有mgR ＝μmgL ，代入μ＝0.2、R ＝0.3 m ，得L ＝1.5 m. 答案：(1)2 m/s (2)1.5 m12．(2022·长安高二检测)如图所示，半径分别为R 和r (R >r )的甲、乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道CD 相连，在水平轨道CD 上一轻弹簧被a 、b 两小球夹住(未拴接)，同时释放两小球，a 、b 球恰好能通过各自的圆轨道的最高点．(1)求两小球的质量比．(2)若m a ＝m b ＝m ，要求a 、b 都能通过各自的最高点，弹簧释放前至少具有多少弹性势能？解析：(1)a 、b 球恰好能通过各自圆轨道的最高点的速度分别为 v a ′＝gR ① v b ′＝gr ②由动量守恒定律得 m a v a ＝m b v b ③ 由机械能守恒定律得 12m a v 2a ＝12m a v a ′2＋m a g ·2R ④ 12m b v 2b ＝12m b v b ′2＋m b g ·2r ⑤ 联立①②③④⑤得 m am b＝r R. (2)若m a ＝m b ＝m ，由动量守恒定律得v a ＝v b ＝v当a 球恰好能通过圆轨道的最高点时，弹簧具有的弹性势能最小， E p ＝⎝⎛⎭⎫12mgR ＋mg 2R ×2＝5mgR . 答案：(1)rR(2)5mgR。

人教版高中物理选修35第十六、十七章综合能力测试题

高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第十六、十七章综合能力测试题本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100 分，时间90 分钟。

第Ⅰ卷 (选择题共 40分)一、选择题 (共 10 小题，每题 4 分，共 40 分，在每题给出的四个选项中，第1～ 6小题只有一个选项吻合题目要求，第7～ 10 小题有多个选项吻合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得0 分 )1．(2014 ·坊市模拟潍 )我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3000m 接力三连冠。

观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则()A．甲对乙的冲量必然等于乙对甲的冲量B．甲、乙的动量变化必然大小相等方向相反C．甲的动能增加量必然等于乙的动能减少量D．甲对乙做多少负功，乙对甲就必然做多少正功答案： B解析：相互作用过程中的相互作用力大小相等，方向相反，作用时间相同，因此甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等、方向相反，由动量定理可知，甲、乙动量变化大小相等，方向相反， A 错， B 对；诚然相互作用力大小相等，方向相反，甲、乙在相互作用过程中的位移不相同，乙对甲做的正功，与甲对乙做的负功多少不相同，由动能定理知，甲的动能增加量，不等于乙动能的减少量，故C、 D 错误。

2.以下列图，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的圆滑弧形槽静止在圆滑水平面上，底部与水平面圆滑连接，一个质量也为m 的小球从槽高h 处开始下滑，则()A．在今后的运动过程中，小球和槽的动量向来守恒B．在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力向来不做功C．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，小球能回到槽高h 处D．被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动答案： D解析：小球在槽上运动时，由于小球受重力，故两物体组成的系统外力之和不为零，故动量不守恒；当小球与弹簧接触后，小球受外力，故动量不再守恒，故 A 错误；下滑过程中两物体都有水平方向的位移，而力是垂直于球面的，故力和位移夹角不垂直，故两力均做功，故 B 错误；小球走开弧形槽时，水平方向动量守恒，可得两者速度大小相等，故小球走开弧形槽后，槽向后做匀速运动，而小球被弹簧反弹后也做匀速运动，小球追不上弧形槽，故 C 错，D 正确。

(人教版)高中物理选修3-5(全册)单元检测卷汇总

(人教版 )高中物理选修3 -5 (全册 )单元检测卷汇总第十六章单元测试题一、选择题1、以下说法中正确的选项是 ( )A. 物体的速度大小改变时,物体的动量一定改变B. 物体的速度方向改变时 ,其动量不一定改变C. 物体的速度不变 ,其动量一定不变D. 运动物体在任一时刻的动量方向 ,一定是该时刻的速度方向2、质量为M 的小车在光滑水平面上以速度v 向东行驶 ,一个质量为m 的小球从距地面H 高处自由落下 ,正好落入车中 ,此后小车的速度将 ( )A ．增大B ．减小C ．不变D ．先减小后增大3、如图1所示 ,光滑水平面上有大小相同的A 、B 两球在同一直线上运动 .两球质量关系为A B m m 2= ,规定向右为正方向 ,A 、B 两球的动量均为s m kg /6⋅ ,运动中两球发生碰撞 ,碰撞后A 球的动量增量为s m kg /4⋅- ,那么 ( )A ．左方是A 球 ,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为5:2 B ．左方是A 球 ,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为10:1C ．右方是A 球 ,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为5:2D ．右方是A 球 ,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为10:14、如图2所示 ,A 、B 两质量相等的物体静止在平板小车C 上 , A 、B 之间有一根被压缩的弹簧 ,A 、B 与平板车的上外表间的滑动摩擦力之比为3：2 ,地面光滑 ,当压缩弹簧突然释放后 ,那么 ( )A ．A 、B 系统动量守恒 B ．小车向左运动C ．A 、B 、C 系统动量守恒D ．小车向右运动图1图25、如图3所示 ,木块B与水平面间的摩擦不计 ,子弹A沿水平方向射入木块并在极短时间内相对于木块静止下来 ,然后木块压缩弹簧至|弹簧最|短．将子弹射入木块到刚相对于静止的过程称为I ,此后木块压缩的过程称为II ,那么( )A．过程I中 ,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能不守恒 ,动量也不守恒B．过程I中 ,子弹和木块所组成的系统机械能不守恒 ,动量守恒C．过程II中 ,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能守恒 ,动量也守恒D．过程II中 ,子弹、弹簧和木块所组成的系统机械能守恒 ,动量不守恒6、两个铅块沿光滑水平面上的同一条直线相向运动 ,发生正碰后合为一体 .为了使碰撞过程中两铅块系统的动能尽可能多地转化为系统的内能 ,应该使碰前两铅块满足以下哪个条件 ( )A．碰前两铅块速度大小相等 B．碰前两铅块质量相等C．碰前两铅块动量大小相等 D．碰前两铅块动能相等7、如图4所示 ,用轻质弹簧连着的A、B两物体放在光滑的水平面上 , 先将A 向左推使弹簧处于压缩状态 ,而B紧贴在竖直墙壁上 ,从某时刻起对A撤去推力 ,以下说法正确的选项是( )A．在弹簧恢复自然长时B物体开始离开竖直墙壁B．从撤去力到弹簧恢复自然长过程中两物体的动量之和保持不变C．在B物体离开竖直墙壁后 ,A、B两物体的动量之和守恒D．当弹簧伸长到最|长时 ,A、B速度相等8、 "神舟六号〞飞船在轨道上正常运行过程中 ,一位航天员手持一球将球扔进前舱壁处的容器中 ,由于小球的扔出并落在容器中 ,飞船的速度 ( ) A．略有增加B．略有减小C．不变化D．无法判断9、图5所示是一种弹射装置 ,弹丸质量为m ,底座质量为3m ,开始时均处于静止状态 ,当弹簧释放将弹丸以相对地面v的速度发射出去后 ,底座的反冲速度大小是 ( )A．3v/4 B．v/4 C．v/3 D．0图4图3 图 510、一人静止于光滑的水平冰面上 ,现欲离开冰面 ,以下方法中可靠的是 ( )A ．向后踢腿B ．向后甩手C ．脱下衣服或鞋子水平抛出D ．脱下衣服或鞋子竖直向上抛出 11、如图6所示 ,一车厢长度为l ,质量为M ,静止在光滑的水平面上 ,车厢内有一质量为m 的物体以初速度v 0向右运动 ,与车厢来回碰撞n 次后静止在车厢中 ,这时车厢的速度为 ( )A ．v 0、水平向右B ．0C ．mM mv o+D ．mM mv o-12、平静的水面上停着一只小船 ,船头站立着一个人 ,船的质量是人的质量的8倍 .从某时刻起 ,这个人向船尾走去 ,走到船中部他突然停止走动 .水对船的阻力忽略不计 .以下说法中正确的选项是 ( )A ．人走动时 ,他相对于水面的速度和小船相对于水面的速度大小相等、方向相反B ．他突然停止走动后 ,船由于惯性还会运动一小段时间C ．人在船上走动过程 ,人对水面的位移是船对水面的位移的9倍D ．人在船上走动过程 ,人的动能是船的动能的8倍13、滑冰者在光滑水平冰面上滑行时 ,分别同时向前和向后水平抛出质量和对地速率均相等的球 ,那么滑冰者的速度将 ( )A ．增大B ．减小C ．不变D ．无法确定14、以下属于反冲运动的是 ( )A ．喷气式飞机的运动B ．直升机的运动C ．火箭的运动D ．还击式水轮机的运动15、放在水平面上质量为m 的物体 ,用一水平力F 推它t s ,但物体始终没有移动 ,那么这段时间内F 对物体的冲量为 ( )A ．0B ．FtC ．mgtD ．无法判断二、填空题16、球m 在光滑面上以速度v 向右运动 ,与原静止的M 球(M =2m )发生碰撞后分开 ,m 球的速率为原来的1／3 ,那么碰后M 球速度可能为________ .v 0图 6图 717、如图7所示为A、B两球碰撞前后的位移－时间图象 ,其中A、B为碰撞前的图线 ,(A＋B)为碰后共同运动的图线 ,相互作用后沿同一直线运动 ,假设A球的质量为4 kg ,那么由图线可知B物体的质量为_________kg .18、质量为M的木块在光滑的水平面上以速度v1向右运动 ,质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块 (子弹留在木块内 ) ,要使木块停下来 ,必须发射子弹的数目为______ . (M>>m ,v2>>v1 )19、两物体的质量为m1和m2,他们分别在恒力F1和F2的作用下由静止开始运动 ,经相同的位移 ,动量的增加量相同 ,那么两恒力的比值F1∶F2 = ________ .20、一架质量为500 kg的直升飞机 ,其螺旋桨把空气以50 m/s的速度下推 ,恰使直升机停在空中 ,那么每秒螺旋桨所推下的空气质量为_______kg .三、计算题21、如下图 ,气球质量为100Kg ,下连一质量不计的长绳 ,质量为50Kg的人抓住绳子与气球一起静止在20m高处 ,假设此人要沿着绳子平安下滑着地 ,求绳子至|少有多长 ?22、如图9所示,两块木板的质量分别为M1＝500g ,M2＝400g .静止于光滑水平面上 ,小物块m＝100g以初速度为v＝10m／s滑上M1的外表 ,最|后停在M2上时速度为=2v／s ,求：(1 )最|后M1的速度v1(2 )m刚离开M l时的速度v' .23、如图10所示 ,有A、B两质量均为30kg的小车 ,在光滑的水平面上以相同的速率2m/s在同一直线上相向运动 ,A车上有一质量为40kg的人 ,他至|少要以多大的水平速度 (相对地 )从A车跳到B 车上 ,才能防止两车相撞 ?图9v AA B图10参考答案一、选择题1、ACD2、B3、A4、BC5、BD6、C7、ACD8、C9、C 10、C 11、C 12、D 13、A 14、ACD 15、B 二、填空题16、v 31或v 3217、6 kg 18、21mv Mv 19、m 2∶m 1 20、100 三、计算题21、解析人 ,球系统在竖直方向上动量守恒 (重力与浮力平衡 ,合力为0 )人在下滑过程中气球要上移 ,可得位移关系为 =,即：50×20 =100×S 2 ,得=10m ,所以 ,绳长至|少为：10 +20 =30m22、解析 (1 )对两木块及小物体组成的系统 ,由动量守恒定律：1122)(v M v m M mv ++=代入数据解得：s m v /5.01=(2 )物块刚离开1M 时 ,1M 、2M 具有相同的速度 ,此后2M 继续加速 ,1M 速度不变 ,1M 、2M 别离 .对两木块及小物体组成的系统 ,由动量守恒定律：v m v M v M mv '++=1211 解得s m v /5.5='23、解析如果人以某一速度从A 车跳到B 车后 ,A 、B 同向运动 (向右 ) ,且B A v v ≥ ,两车防止相撞 .当B A v v =时 ,速度最|小 ,设速度为v .取向右为正方向对人及A 车：mv Mv v m M A +=+0)( 对人及B 车：B v m M Mv mv )(0+=- 而B A v v = ,解得：s m v /9.2=．第十七章单元测试题一、选择题1、入射光照射到金属外表上发生了光电效应 ,假设入射光的强度减弱 ,但频率保持不变 ,那么以下说法正确的选项是 ( )A ．从光照射到金属外表到发射出光电子之间的时间间隔明显增加B ．逸出的光电子的最|大初动能减小C ．单位时间内从金属外表逸出的光电子的数目减少D ．有可能不再产生光电效应2、爱因斯坦由光电效应的实验规律,猜想光具有粒子性,从而提出光子说 .从科学研究的方法来说这属于 ( )A ．等效代替B ．控制变量C ．科学假说D ．数学归纳3、如图1所示 ,画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长图1的关系图象 ,从图象可以看出 ,随着温度的升高 ,那么 ( ) A．各种波长的辐射强度都有增加B．只有波长短的辐射强度增加C．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．辐射电磁波的波长先增大后减小4、对光的认识 ,以下说法正确的选项是 ( )A．个别光子的行为表现为粒子性 ,大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性 ,不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时 ,不具有粒子性；光表现出粒子性时 ,不具有波动性D．光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显 ,在另外一些场合下 ,光的粒子性表现明显5、光子打在处于静止状态的电子上 ,光子将偏离原来的方向而发生散射 ,康普顿对散射的解释为 ( )A．虽然改变原来的运动方向 ,但频率保持不变B．光子从电子处获得能量 ,因而频率增大C．入射光引起物质内电子做受迫振动 ,而从入射光中吸收能量后再释放 ,释放出的散射光频率不变D．由于电子受碰撞后得到动量 ,散射后的光子频率低于入射光的频率6、一束绿光照射某金属发生了光电效应 ,那么以下说法正确的选项是 ( )A．假设增加绿光的照射强度 ,那么逸出的光电子数增加B．假设增加绿光的照射强度 ,那么逸出的光电子最|大初动能增加C．假设改用紫光照射 ,那么可能不会发生光电效应D．假设改用紫光照射 ,那么逸出的光电子的最|大初动能增加7、用波长为λ1和λ2的单色光1和2分别照射金属1和2的外表 .色光1照射金属1和2的外表时都有光电子射出 ,色光2照射金属1时有光电子射出 ,照射金属2时没有光电子射出 .设金属1和2的逸出功为W1和W2 ,那么有 ( ) A．λ1>λ2 ,W1>W2B．λ1>λ2 ,W1<W2C．λ1<λ2 ,W1>W2D ．λ1<λ2 ,W 1<W 28、在验证光的波粒二象性的实验中 ,以下说法正确的选项是 ( )A ．使光子一个一个地通过单缝 ,如果时间足够长 ,底片上将会显示衍射图样B ．单个光子通过单缝后 ,底片上也会出现完整的衍射图样C ．光子通过狭缝的运动路线像水波一样起伏D ．单个光子通过单缝后的运动情况具有随机性 ,大量光子通过单缝后的运动情况也呈现随机性9、在做光电效应的实验时 ,某金属被光照射发生了光电效应 ,实验测得光电子的最|大动能E k 与入射光的频率ν的关系如图2所示 ,由实验图线可求出 ( )A ．该金属的极限频率和极限波长B ．普朗克常量C ．该金属的逸出功D ．单位时间逸出的光电子数 10、某激光器能发射波长为λ的激光 ,发射功率为P ,c 表示光速 ,h 为普朗克常量 .那么激光器每秒发射的光子数为 ( )A ．hcP λ B ．c hP λ C ．hcP λ D ．λPhc 二、填空题11、质量为60kg 的运发动 ,百米赛跑的成绩为10s ,运发动的德布罗意波的波长约为_______m .12、如图3所示 ,一验电器与锌板相连 ,在A 处用一紫外线灯照射锌板 ,关灯后 ,指针保持一定偏角 .验电器锌板A紫外线灯 (1) 现用一带负电的金属小球与锌板接触 ,那么验电器指针偏角将______(填 "增大〞 "减小〞或 "不变〞) .(2) 使验电器指针回到零 ,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板 ,验电器指针无偏转 .那么 ,假设改用强度更大的红外线灯照射锌板 ,可观察到验电器指针______(填 "有〞或 "无〞)偏转 .13、在光电效应实验中 ,如果实验仪器及线路完好 ,当光照射到光电管上时 ,图2图3灵敏电流计中没有电流通过 ,可能的原因是__________________________ . 14、在一个可视为逐个释放可见光光子的实验中 ,光屏每秒钟获得的能量为13105-⨯×10-34J ·s ,可见光的频率取6×1014Hz ,保存两位有效数字 ) .三、计算题15、分别用波长为λ和43λ的单色光照射同一金属板 ,发出的光电子的最|大初动能之比为1：2 ,以h 表示普朗克常量 ,c 表示真空中的光速 ,那么此金属板的逸出功为多大 ?16、在X 射线管中 ,由阴极发射的电子被加速后打到阳极 ,会发射包括X 光在内的各种能量的光子 ,其中光子能量的最|大值等于电子的动能 .阳极与阴极之间的电势差为U 、普朗克常量为h 、电子电荷量为e ,光速为c ,求可知该X 射线管发出的X 光的最|大频率 .17、为引起人眼的视觉 ,进入人眼的绿光的能量至|少为每秒E =10 -16 J .假设在漆黑的夜晚 ,在距人s =100m 远处点亮一只绿光小灯泡 ,为使人看到它的光线 ,小灯泡的功率至|少为多大 ?(人用一只眼看 ,瞳孔直径为4 mm)18、×1010 W ,所发射的每个光脉冲持续的时间Δt ×10－11 s ,波长为693.4 nm.问每列光脉冲的长度是多少 ?其中含有的光子数n 是多少 ?参考答案一、选择题1．C 2．C 3．AC 4．ABD 5．D 6．AD 7．D 8．A 9．ABC 10．A 二、填空题 ×10-36m12．(1) 减小 (2) 无13．入射光波长太大或反向电压太大 .入射光频率小于这种金属的极限频率 (即入射光波长大于这种金属的极限波长 ) ,不能发生光电效应现象 ,即无光电子逸出 .另一种可能是光电管上所加反向电压过大 ,逸出的光电子减速运动 ,速度为零后又返回 ,使电路中没有电流通过 . 14．m 2104.2⨯ 三、计算题15．解析根据爱因斯坦光电效应方程W h E k -=ν和λνc=得W chE k -=λ① W ch E k-='λ43 ② 且 k E ：1='kE ：2 ③ 由方程①②③得λhcW 32= 16．heU解析由动能定理可知 ,加速电场对电子所做的功等于电子动能的增量 ,由题意可知 ,光子的最|大能量等于电子的动能 ,那么有：eU hv m = ,故x 光的最|大频率heU v m = . 17．10 -6 W解析由题意知E =2π41s P ⋅×π(2d )2 解得P =2216d Es =23216)104(1001016--⨯⨯⨯ W =10-6×10－3 m ×1017个解析每列光脉冲长度L = c Δt =3×108××10－11 m ×10－3 m ,每个光子的能量E 1 =hλc,每列光脉冲含有的光子数n =1E tP ∆×1017个 .第十八章单元测试题一、选择题1.根据经典电磁理论 ,从卢瑟福原子模型可以得到的推论是( )A.原子十分稳定 ,原子光谱是连续光谱B.原子十分稳定 ,原子光谱是线状光谱C.原子很不稳定 ,原子光谱是连续光谱D.原子很不稳定 ,原子光谱是线状光谱2.玻尔的原子模型在解释原子的以下问题时 ,与卢瑟福的核式结构学说观点是相同的( )A.电子绕核运动的向心力 ,就是电子与核之间的静电引力B.电子只能在一些不连续的轨道上运动C.电子在不同轨道上运动时能量不同D.电子在不同轨道上运动时静电引力不同3.城市夜间的路灯常常用高压钠灯 ,其工作物质是钠 ,钠在被激发放电时 ,其辐射的谱线主要集中在钠原子的特征谱线589nm到589.6nm附近 ,这一波长的谱线正是可见光的黄光波段 ,所以灯光呈现黄色 ,假设用一个发出的是连续光谱的光源照射钠的冷蒸气 ,此时钠原子吸收对应的光 ,这时我们假设通过分光镜去观察光谱 ,以下说法正确的选项是( )A.能看到连续的光谱B.只能看到两根暗线C.在黄光区域有两暗线D.看到一片白光4.如图1所示为卢瑟福和他的同事做α粒子散射实验的装置图 ,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置 ,以下对观察到的现象的描述 ,正确的选项是( )A.在A位置时 ,相同时间内观察到屏上的闪光次数最|多B.在B位置时 ,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些C.在C、D位置时 ,屏上观察不到闪光放射源显微镜荧光屏金箔图1ABCDD.在D 位置时 ,屏上仍能观察到一些闪光 ,但次数极少5.如图2所示为氢原子能级|图 ,a 、b 、c 分别表示电子三种不同能级|跃迁时放出的光子( ) A.频率最|大的是b B.波长最|长的是c C.频率最|大的是a D.波长最|长的是b6.假设氢原子处于基态(第|一能级|)、激发态(第二、三、四能级|)时具有的能量为E l =0 ,E 2 =10.2eV 、E 3 =12.1eV 、E 4 =12.8eV .当氢原子从第四能级|跃迁到第三能级|时 ,辐射的光子照射某种金属时刚好能发生光电效应 ,现假设有大量氢原子处于n =5(第五能级|)的激发态 ,那么在向低能级|跃迁时所辐射的各种能量的光子中 ,可使这种金属发生光电效应的频率种类有 ( )A.7种B.8种C.9种D.10种7.英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔 ,为了解释实验结果 ,提出了原子的核式结构学说 .图3中 ,O 表示金原子核的位置 ,曲线ab 和cd 表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹 ,能正确反映实验结果的图是( )8.处于激发态的原子 ,如果在入射光子的电磁场的影响下 ,引起高能态向低能态跃迁 ,同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去 ,这种辐射叫受激辐射 .原子发生受激辐射时 ,发出的光子的频率、发射方向等 ,都跟入射光子完全一样 ,这样使光得到加强 ,这就是激光产生的机理 .那么发生受激辐射时 ,产生激光的原子的总能量E n 、电子的电势能E p 、电子动能E k 的变化情况是( )A.E p 增大、E k 减小、E n 减小B.E p 减小、E k 增大、E n 减小C.E p 增大、E k 增大、E n 增大D.E p 减小、E k 增大、E n 不变9.氢原子的能级|图如图4所示 ,一群氢原子处于n =3的激发态 ,在向基态跃迁A DBC 图3n E n /eV 0∞ 4 3 21图2a b c的过程中 ,以下说法中正确的选项是( )A.这群氢原子能发出3种频率不同的光 ,其中从n =3能级|跃迁到n =2能级|所发出光的波长最|短B.这群氢原子在跃迁的过程中发出的光 ,如果从n =3能级|跃迁到n =1能级|所发出光恰好使某金属发生光电效应 ,那么从n =3能级|跃迁到n =2能级|所发出光一定不能使该金属发生光电效应现象C.用这群氢原子所发出的光照射逸出功为2.49eV 的金属钠 ,那么从金属钠外表所发出的光电子的最|大初动能可能为1l.1leVD.用这群氢原子所发出的光照射逸出功为2.10.紫外线照射一些物质时 ,会发生荧光效应 ,即物质发出可见光 ,这些物质中的原子先后发生两次跃迁 ,其能量变化大小分别为△E 1和△E 2 ,以下关于原子两次跃迁的说法中正确的选项是( )A.先向高能级|跃迁 ,再向低能级|跃迁 ,且△E 1＜△E 2B.先向高能级|跃迁 ,再向低能级|跃迁 ,且△E 1＞△E 2C.两次均向高能级|跃迁 ,且△E 1＞△E 2D.两次均向低能级|跃迁 ,且△E 1＜△E 2 二、填空题11.拍摄氢原子的光谱 ,假设电子是从较大的n 1轨道跃迁到较小的n 2轨道时 ,得到的是_____光谱；假设电子是从较小的n 1/轨道跃迁到较大的n 2/轨道 ,得到的是_____光谱 ,这两种光谱中谱线位置间应该存在_____关系 .12.氢原子从A 能级|跃迁到B 能级|时 ,辐射出波长为λ1的光子 ,从A 能级|向C 能级|跃迁时 ,辐射出波长为λ2的光子 .假设λ1＜λ2 ,那么氢原子从B 能级|跃迁到C 能级|时 ,将_____光子 ,且该光子的波长λ =___ _ . 三、计算题13．如图5所示 ,氢原子从n >2的某一能级|跃迁到n =2的能级| ,辐射出能量为2.55eV 的光子 .问最|少要给基态的氢原子提供多少eV 能量 ,才能使它辐射上述能量的光子 ?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.图4n E n /eV 0∞4 3 2 1图5514．氢原子处于基态时 ,原子能量E 1 = -13.6eV ,电子电量e ×10-19C ,电子质量m ×10-30kg ,氢的核外电子的第|一条可能轨道的半径为r 1×10-10m . (1 )假设要使处于n =2的氢原子电离 ,至|少要用频率多大的电磁波照射氢原子 ?(2 )氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流 ,那么氢原子处于n =2的定态时 ,核外电子运动的等效电流多大 ?×1014Hz ,今用一群处于n =4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠 ,是通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应 ?15、处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光 ,称为氢光谱 .氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末 -里德伯公式来表示⎪⎭⎫ ⎝⎛-=22111n kR λn ,k 分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数 .k =1 ,2 ,3 ,… ,对于每一个k ,有n =k +1 ,k +2 ,k +3 ,… ,R 称为里德伯常量 ,是一个量 .对于k =1的一系列谱线其波长处在紫外线区 ,称为赖曼系；k =2的一系列谱线其波长处在可见光区 ,称为巴耳末系 .用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验 ,当用赖曼系波长最|长的光照射时 ,遏止电压的大小为U 1 ,当用巴耳末系波长最|短的光照射时 ,遏止电压的大小为U 2 .电子电量的大小为e ,真空中的光速为c ,试求：普朗克常量和该种金属的逸出功 .参考答案一、选择题1．C 2．ACD 3．C 4．AD 5．AB 6．C 7．C 8．B 9．BD 10．B 二、填空题11．发射光谱 (或叫明线光谱 ) 吸收光谱 (或叫暗线光谱 ) 一一对应的关系 12．吸收1221λλλλ-三、计算题13．解析氢原子从n >2的某一能级|跃迁到n =2的能级|．满足：hυ =E n -E 1 =2.55eVE n =hυ +E 2 = -0.85 eV ,所以n =4基态氢原子要跃迁到n =4的能级| ,应提供：△E =E 4 -E l =12.75eV 跃迁图如下图 .14．解析 (1 )要使处于n =2的氢原子电离 ,照射光光子的能量应能使电子从第2能级|跃迁到无限远处 ,最|小频率的电磁波的光子能量应为 )4(01E h --=ν 得 141021.8⨯=νHz ,(2 )氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动 ,库伦力作向心力 ,有2222224T mr r Ke π= ① 其中124r r =根据电流强度的定义TeI =② 由①②得11216m r Kr e I π=③ 将数据代入③得 4103.1-⨯=I A(3 )由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ,那么使钠发生光电效应的光子的能量至|少为1914340106.11000.61063.6--⨯⨯⨯⨯==νh E 一群处于n =4的激发态的氢原子发射的光子 ,要使钠发生光电效应 ,应使跃迁时两能级|的差0E E ≥∆ ,所以在六条光谱线中有41E 、31E 、21E 、42E 四条谱线可使钠发生光电效应 . 15．解析由巴耳末 -里德伯公式)11(122nk R -=λ可知赖曼系波长最|长的光是氢原子由n = 2→ k = 1跃迁时发出的 ,其波长的倒数43112R=λ 对应的光子能量为 4311212RhchcE ==λ 式中h 为普朗克常量 ,巴耳末系波长最|短的光是氢原子由n =∞→ k = 2跃迁时发出的 ,其波长的倒数 412R =∞λ 对应的光子能量42RhcE =∞ 用A 表示该金属的逸出功 ,那么1eU 和2eU 分别为光电子的最|大初动能 ,由爱因斯坦光电效应方程得 A eU Rhc+=143A eU Rhc+=24解得)3(221U U e A -= ,RcU U e h )(221-=第十九章单元测试题一、选择题1、以下说法中 ,正确的选项是 ( )A.α射线的本质是高速氦核流B.γ射线经常伴随α或β射线产生D.同一原子核在发生衰变时 ,会同时产生三种射线2、放射性元素的半衰期在以下哪些情况下没有发生变化 ( )①放射性元素放出α射线后 ,得到的新放射性元素②放射性元素与其他物质进行化学反响 ,生成一种新的化合物③对放射性元素升温、加压④用高能粒子轰击 ,得到新的放射性元素A.①②③B.①③④C.②③D.③④3、 "两弹一星〞可以说长了中国人的志气 ,助了中国人的威风 .以下核反响方程中属研究两弹的根本核反响方程式的是 ( )A.147N +42He→178O B.23592U +1n→9038Sr +13654Xe +101nC.23892U→23490Th +42He D.21H +31H→42He +1n4、太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026J ,这些能量是 ( )A.重核的裂变反响产生的B.轻核的聚变反响产生的C.原子核的衰变产生的D.热核反响产生的5、关于天然放射现象 ,以下说法中正确的选项是 ( )C.放射线中有带负电的粒子 ,表示原子核内有负电荷D.放射线中带正电的粒子由卢瑟福首|先确定是氦原子核6、放射性同位素2411Na的样品经过6小时还剩下1/8没有衰变 ,它的半衰期是( )7、下面列出的是一些核反响方程30 15P→3014Si +X、94Be +21H→105B +Y、42He +42He→73Li +Z那么以下判断正确的选项是 ( )A.X是质子 ,Y是中子 ,Z是正电子B.X是正电子 ,Y是质子 ,Z是中子C.X 是中子 ,Y 是正电子 ,Z 是质子D.X 是正电子 ,Y 是中子 ,Z 是质子8、如图1所示 ,x 为未知的放射源 ,L 为薄铝片 ,假设在放射源和计数器之间加上L 后 ,计数器的计数率大幅度减小 ,在L 和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场 ,计数器的计数率不变 ,那么x 可能是 ( )A.α和βα放射源 C.α和γγ放射源9、以下哪些应用是利用了放射性同位素的射线 ( )α射线照射可消除机器运转中产生的有害静电 B.用射线照射种子可以使种子变异 ,培育出新品种10、目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用 ,请根据所学物理知识 ,判断以下说法正确的选项是 ( )A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.都只利用重核裂变释放大量的原子能D.既有重核裂变 ,又有轻核聚变释放大量的原子能11、中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为n m 、p m 、D m .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解 ,反响的方程为γD p n +=+.假设分解后中子、质子的动能可视为相等 ,那么中子的动能为 ( )A.2D p n 1()2m m m c E ⎡⎤---⎣⎦B.2D n p 1()2m m m c E ⎡⎤+-+⎣⎦ C.2D p n 1()2m m m c E ⎡⎤--+⎣⎦ D.2D n p 1()2m m m c E ⎡⎤+--⎣⎦ 12、如图2所示 ,一个静止的铀核 ,放在匀强磁场中 ,它发生一次α衰变后变为钍核 ,α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周图1图2。