高中物理滬科版5第五章核能與社會 省賽獲獎

章末綜合測評(一)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分.1～5是單選題；6～8是多選題，選對1個得3分，全選對得6分，錯選或不選得0分．)1．下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：06092059】A．物體做勻速直線運動時，物體受到的合外力的沖量為零B．當(dāng)物體受到的合外力為零時，物體的動量一定為零C．作用在物體上的合外力越小，物體的動量變化量越小D．發(fā)生相互作用的物體，如果不受合外力作用，每個物體的動量保持不變【解析】由動量定理知，合外力的沖量等于物體動量的變化，故選項A正確．動量的變化與物體的受力有關(guān)，合外力等于零時，動量不變，動量的變化除了與力有關(guān)外，還與時間有關(guān)．故選A.【答案】A2．水平拋出在空中飛行的物體，不考慮空氣阻力，則下列說法錯誤的是()A．在相等的時間間隔內(nèi)動量的變化相同B．在任何時間內(nèi)，動量變化的方向都是豎直向下C．在任何時間內(nèi)，動量對時間的變化率恒定D．在剛拋出物體的瞬間，動量對時間的變化率為零【解析】做平拋運動的物體僅受重力作用，由動量定理得Δp＝mg·Δt，因為在相等的時間內(nèi)動量的變化量Δp相同，即大小相等，方向都是豎直向下的，從而動量的變化率恒定，故選項D錯誤，故選D.【答案】D3．一小型火箭在高空繞地球做勻速圓周運動，若其沿運動方向的相反方向射出一物體P，不計空氣阻力，則()【導(dǎo)學(xué)號：06092060】A．火箭一定離開原來軌道運動B．P一定離開原來軌道運動C．火箭運動半徑可能不變D．P的運動半徑一定減小【解析】火箭射出物體P后，由反沖原理知火箭速度變大，所需向心力變大，從而做離心運動離開原來軌道，半徑增大，選項A正確，選項C錯誤；P的速率可能減小，可能不變，可能增大，運動也存在多種可能性，所以選項B、D錯誤．【答案】A4．如圖1，質(zhì)量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船尾，相對小船靜止．若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中，則救生員躍出后小船的速率為()【導(dǎo)學(xué)號：06092061】圖1A．v0＋eq\f(m,M)v B．v0－eq\f(m,M)vC．v0＋eq\f(m,M)(v0＋v) D．v0＋eq\f(m,M)(v0－v)【解析】以向右為正方向，據(jù)動量守恒定律有(M＋m)v0＝－mv＋Mv′，解得v′＝v0＋eq\f(m,M)(v0＋v)，故選C.【答案】C5．如圖2所示，小球A和小球B的質(zhì)量相同，球B置于光圖2滑水平面上，當(dāng)球A從高為h處由靜止擺下，到達最低點恰好與B相撞，并黏合在一起繼續(xù)擺動時，它們能上升的最大高度是 ()【導(dǎo)學(xué)號：06092062】A．h \f(1,2)h \f(1,4)h \f(1,8)h【解析】球A從高為h處靜止擺下到最低點的過程中機械能守恒，有mgh＝eq\f(1,2)mv2，所以v＝eq\r(2gh).球A與球B碰撞過程動量守恒，有mv＝2mv′，得v′＝eq\f(\r(2gh),2).設(shè)碰撞后球A、B整體上擺高度為h′，則2mgh′＝eq\f(1,2)(2m)v′2，解得h′＝eq\f(h,4)，C正確．【答案】C6．如圖3所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上，小車上AB部分是半徑為R的四分之一光滑圓弧，BC部分是粗糙的水平面．今把質(zhì)量為m的小物體從A點由靜止釋放，小物體與BC部分間的動摩擦因數(shù)為μ，最終小物體與小車相對靜止于B、C之間的D點，則B、D間的距離x隨各量變化的情況是()圖3A．其他量不變，R越大x越大B．其他量不變，μ越大x越小C．其他量不變，m越大x越大D．其他量不變，M越大x越大【解析】小車和小物體組成的系統(tǒng)水平方向的動量守恒且為零，所以當(dāng)小車和小物體相對靜止時，系統(tǒng)水平方向的總動量仍為零，則小車和小物體相對于水平面也靜止，由能量守恒得μmgx＝mgR，x＝R/μ，選項A、B正確．【答案】AB7．如圖4甲所示，在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰，小球的質(zhì)量分別為m1和m2.圖乙為它們碰撞前后的x-t(位移—時間)圖象．已知m1＝kg.由此可以判斷()【導(dǎo)學(xué)號：06092023】圖4A．碰前m2靜止，m1向右運動 B．碰后m2和m1都向右運動C．m2＝kgD．碰撞過程中系統(tǒng)損失了J的機械能【解析】分析題圖乙可知，碰前：m2處在位移為8m的位置靜止，m1位移均勻增大，速度v1＝eq\f(8,2)m/s＝4m/s，方向向右；碰后：v1′＝eq\f(0－8,6－2)m/s＝－2m/s，v2′＝eq\f(16－8,6－2)m/s＝2m/s，碰撞過程中動量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′得：m2＝kg，碰撞損失的機械能：ΔEk＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)m1v1′2＋\f(1,2)m2v2′2))＝0，故正確答案應(yīng)選A、C.【答案】AC8．如圖5所示，甲、乙兩車的質(zhì)量均為M，靜置在光滑的水平面上，兩車相距為L.乙車上站立著一個質(zhì)量為m的人，他通過一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接觸，以下說法正確的是 ()圖5A．甲、乙兩車運動中速度之比為eq\f(M＋m,M)B．甲、乙兩車運動中速度之比為eq\f(M,M＋m)C．甲車移動的距離為eq\f(M＋m,2M＋m)LD．乙車移動的距離為eq\f(M,2M＋m)L【解析】本題類似人船模型．甲、乙、人看成一系統(tǒng)，則水平方向動量守恒，甲、乙兩車運動中速度之比等于質(zhì)量的反比，即為eq\f(M＋m,M)，A正確，B錯誤；Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正確．【答案】ACD二、非選擇題(本題共5小題，共52分．按題目要求作答．)9．(10分)某同學(xué)用如圖6甲所示的裝置，通過半徑相同的A，B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G處由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復(fù)這種操作10次．圖甲中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點．B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G，R，O所在的平面，米尺的零點與O點對齊．甲乙圖6(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為________cm.(2)在以下選項中，本次實驗必須進行測量的是____________________________________________________________________________(填選項號)．A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C．測量A球或B球的直徑D．測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E．測量G點相對于水平槽面的高度【解析】(1)如題圖乙所示，用一個圓盡可能多地把小球落點圈在里面，由此可見圓心O的位置為cm，這也是小球落點的平均位置～都算對)．(2)本實驗中要測量的數(shù)據(jù)有：兩個小球的質(zhì)量m1、m2，三個落點的距離s1、s2、s3，所以應(yīng)選A、B、D，注意此題實驗裝置與我們前面講的實驗裝置的不同，該實驗中被碰小球拋出點即為O點，所以選項C、E不選．【答案】(1)～(2)ABD10．(10分)如圖7所示，光滑平臺上有兩個剛性小球A和B，質(zhì)量分別為2m和3m，小球A以速度v0向右運動并與靜止的小球B發(fā)生碰撞(碰撞過程不損失機械能)，小球B飛出平臺后經(jīng)時間t剛好掉入裝有沙子向左運動的小車中，小車與沙子的總質(zhì)量為m，速度為2v0，小車行駛的路面近似看做是光滑的，求：圖7(1)碰撞后小球A和小球B的速度；(2)小球B掉入小車后的速度．【解析】(1)設(shè)A球與B球碰撞后速度分別為v1、v2，并取方向向右為正，光滑平臺，兩小球為彈性小球，碰撞過程遵循動量和機械能守恒，所以有mAv0＝mAv1＋mBv2 ①有eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,2) ②由①②解得v1＝eq\f(mA－mBv0,mA＋mB)＝－eq\f(1,5)v0v2＝eq\f(2mAv0,mA＋mB)＝eq\f(4,5)v0碰后A球向左，B球向右．(2)B球掉入沙車的過程中系統(tǒng)水平方向動量守恒，有mBv2＋m車v3＝(mB＋m車)v3′且v3＝－2v0得v′3＝eq\f(1,10)v0.【答案】(1)v1＝－eq\f(1,5)v0，碰后A球向左；v2＝eq\f(4,5)v0，B球向右(2)v′3＝eq\f(1,10)v0，方向向右11．(10分)如圖8所示，小球A質(zhì)量為m，系在細線的一端，線的另一端固定在O圖8點，O點到水平面的距離為h.物塊B質(zhì)量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O點正下方，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)拉動小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運動到最低點時與物塊發(fā)生正碰(碰撞時間極短)，反彈后上升至最高點時到水平面的距離為eq\f(h,16).小球與物塊均視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度為g，求碰撞過程物塊獲得的沖量及物塊在地面上滑行的距離．【解析】設(shè)小球的質(zhì)量為m，運動到最低點與物體塊相撞前的速度大小為v1，取小球運動到最低點時的重力勢能為零，根據(jù)機械能守恒定律有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解得：v1＝eq\r(2gh)設(shè)碰撞后小球反彈的速度大小為v1′，同理有mgeq\f(h,16)＝eq\f(1,2)mv1′2解得：v1′＝eq\r(\f(gh,8))設(shè)碰撞后物塊的速度大小為v2，取水平向右為正方向由動量守恒定律有mv1＝－mv1′＋5mv2解得：v2＝eq\r(\f(gh,8))由動量定理可得，碰撞過程滑塊獲得的沖量為：I＝5mv2＝eq\f(5,4)meq\r(2gh)物塊在水平面上滑行所受摩擦力的大小為F＝5μmg設(shè)物塊在水平面上滑動的距離為s，由動能定理有－Fs＝0－eq\f(1,2)×5mveq\o\al(2,2)解得：s＝eq\f(h,16).【答案】eq\f(5,4)meq\r(2gh)eq\f(h,16)12．(12分)如圖9所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA＝4kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計．可視為質(zhì)點的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB＝2kg.現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力F＝10N，A運動一段時間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運動，碰撞后經(jīng)時間t＝s，二者的速度達到vt＝2m/s.求：圖9(1)A開始運動時加速度a的大小；(2)A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大?。?3)A的上表面長度l.【解析】本題應(yīng)從分析小車與物塊的運動過程入手，結(jié)合牛頓第二定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理等規(guī)律求解．(1)以A為研究對象，由牛頓第二定律有F＝mAa ①代入數(shù)據(jù)解得a＝m/s2. ②(2)對A、B碰撞后共同運動t＝s的過程，由動量定理得Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v ③代入數(shù)據(jù)解得v＝1m/s. ④(3)設(shè)A、B發(fā)生碰撞前，A的速度為vA，對A、B發(fā)生碰撞的過程，由動量守恒定律有mAvA＝(mA＋mB)v ⑤A從開始運動到與B發(fā)生碰撞前，由動能定理有Fl＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A) ⑥由④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得l＝m.【答案】(1)m/s2(2)1m/s(3)m13．(10分)如圖10所示，一長木板位于光滑水平面上，長木板的左端固定一擋板，木板和擋板的總質(zhì)量為M＝kg，木板的長度為L＝m．在木板右端有一小物塊，其質(zhì)量m＝kg，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝，它們都處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)令小物塊以初速度v0沿木板向左滑動，重力加速度g取10m/s2.(1)若小物塊剛好能運動到左端擋板處，求v0的大?。?2)若初速度v0＝3m/s，小物塊與擋板相撞后，恰好能回到右端而不脫離木板，求碰撞過程中損失的機械能．圖10【解析】(1)設(shè)木板和物塊最后共同的速度為v，由動量守恒定律mv0＝(m＋M)v ①對木板和物塊系統(tǒng)，由功能關(guān)系μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2 ②由①②兩式解得：v0＝eq