新人教版选修3-5《第16章 动量守恒定律》2012年单元测试卷（1）（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

关于系统内的一对作用力与反作用力，下列说法正确的是（ ）
A．它们做功一正一负，代数和必为零
B．它们做功一正一负，代数和必为负
C．它们做功不会改变系统的总动能
D．它们的冲量等大反向，不会改变系统的总动量

2. 难度：中等

质量M=100kg的小船静止在水面上，船首站着质量m_甲=40kg的游泳者甲，船尾站着质量m_乙=60kg的游泳者乙，船首指向左方，若甲、乙两游泳者同时在同一水平线上甲朝左、乙朝右以3m/s的速率跃入水中，则（ ）
A．小船向左运动，速率为1m/s
B．小船向左运动，速率为0.6m/s
C．小船向右运动，速率大于1m/s
D．小船仍静止

3. 难度：中等

甲、乙两物体在光滑水平面上沿同一直线相向运动，甲、乙物体的速度大小分别为3m/s和1m/s；碰撞后甲、乙两物体都反向运动，速度大小均为2m/s．则甲、乙两物体质量之比为（ ）

A．2：3
B．2：5
C．3：5
D．5：3

4. 难度：中等

带电粒子（不计重力），以速度v射入某一空间，下列说法正确的是（ ）
A．如果空间只存在匀强电场，则带电粒子穿过该空间时，动能、动量一定发生变化
B．如果空间只存在匀强磁场，则带电粒子穿过该空间时，动能、动量一定发生变化
C．如果空间只存在匀强电场，则带电粒子穿过该空间时，动能可能不变、动量一定发生变化
D．如果空间同时存在匀强电场和匀强磁场，则带电粒子穿过该空间时，动能和动量一定发生变化

5. 难度：中等

物体在恒定的合力作用下做直线运动，在时间t₁内动能由零增大到E₁，在时间t₂内动能由E₁增加到2E₁，设合力在时间t₁内做的功为W₁，冲量为I₁，在时间t₂内做的功是W₂，冲量为I₂，则（ ）
A．I₁＜I₂，W₁=W₂
B．I₁＞I₂，W₁=W₂
C．_I1＞I₂，W₁＜W₂
D．I₁=I₂，W₁＜W₂

6. 难度：中等

如图所示，质量M=20kg的空箱子，放在光滑水平面上，箱子中有一个质量m=30kg的铁块，铁块与箱子的左端ab壁相距s=1m，它一旦与ab壁接触后就不会分开，铁块与箱底间的摩擦可以忽略不计．用水平向右的恒力F=10N作用于箱子，2s末立即撤去作用力，最后箱子与铁块的共同速度大小是（ ）

A．m/s
B．m/s
C．m/s
D．m/s

7. 难度：中等

一粒钢珠从静止状态开始自由落体，然后陷入泥潭中．若把它在空中自由落体的过程称为Ⅰ，进入泥潭直到停止的过程称为Ⅱ，则（ ）
A．过程Ⅰ中钢珠动量的改变量小于重力的冲量
B．过程Ⅱ中钢珠所受阻力的冲量大小等于过程Ⅰ中重力冲量的大小
C．过程Ⅱ中阻力的冲量大小等于过程Ⅰ与过程Ⅱ重力冲量的大小
D．过程Ⅱ中钢珠的动量改变量等于阻力的冲量

8. 难度：中等

在一对很大的平行正对金属板间可形成匀强电场，通过改变两金属板间的电压，可使其间的电场强度E随时间t按如图所示的规律变化．在这个电场中间，有一个带电粒子在t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，且运动过程中不接触金属板，则下列说法中正确的是（ ）

A．带电粒子一定只向一个方向运动
B．0s～3.0s内，电场力的冲量等于0，电场力的功小于0
C．4.0s未带电粒子回到原出发点
D．2.5s～4s内，电场力的冲量等于0

9. 难度：中等

如图所示，将质量为M₁，半径为R且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上，左侧靠墙角，右侧靠一质量为M₂的物块．今让一质量为m的小球自左侧槽口A的正上方h高处从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是（ ）
A．小球在槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒
B．小球在槽内运动的全过程中，小球、半圆槽和物块组成的系统动量守恒
C．小球离开C点以后，将做竖直上抛运动
D．槽将与墙不会再次接触

10. 难度：中等

如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车，小车左端靠在竖直墙壁上，其左侧半径为R的四分之一圆弧轨道AB是光滑的，轨道最低点B与水平轨道BC相切，整个轨道处于同一竖直平面内．将质量为m的物块（可视为质点）从A点无初速度释放，物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出．重力加速度为g，空气阻力可忽略不计．关于物块从A位置运动至C位置的过程，下列说法中正确的是（ ）

A．在这个过程中，小车和物块构成的系统水平方向动量守恒
B．在这个过程中，物块克服摩擦力所做的功为mgR
C．在这个过程中，摩擦力对小车所做的功为mgR
D．在这个过程中，由于摩擦生成的热量为

11. 难度：中等

如图所示，在光滑水平面上有直径相同的a、b两球，在同一直线上运动．选定向右为正方向，两球的动量分别为p_a=6kg•m/s、p_b=-4kg•m/s．当两球相碰之后，两球的动量可能是（ ）
A．p_a=-6kg•m/s、p_b=4kg•m/s
B．p_a=-6kg•m/s、p_b=8kg•m/s
C．p_a=-4kg•m/s、p_b=6kg•m/s
D．p_a=2kg•m/s、p_b=0

12. 难度：中等

质量为m的均匀木块静止在光滑水平面上，木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射击手．左侧射手首先开枪，子弹相对木块静止时水平射入木块的最大深度为d₁，然后右侧射手开枪，子弹相对木块静止时水平射入木块的最大深度为d₂，如图所示．设子弹均未射穿木块，且两颗子弹与木块之间的作用力大小均相等．当两颗子弹均相对于木块静止时，下列判断正确的是（ ）

A．木块静止，d_l=d₂
B．木块向右运动，d₁＜d₂
C．木块静止，d_l＜d₂
D．木块向左运动，d_l=d₂

13. 难度：中等

如图所示，质量为m的小球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动，周期为T，则
①每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为0
②每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为mgT
③每运转一周，小球所受合力的冲量的大小为0
④每运转半周，小球所受重力的冲量的大小一定为
以上结论正确的是（ ）

A．①④
B．②③
C．②③④
D．①③④

14. 难度：中等

如图所示，光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（ ）

A．先放开右手，后放开左手，总动量向左
B．先放开左手，后放开右手，总动量向右
C．先放开左手，后放开右手，总动量向左
D．先放开右手，后放开左手，总动量向右

15. 难度：中等

如图，两物体A、B用轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F₁、F₂使A、B同时由静止开始运动，在弹簧由原长伸到最长的过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是（ ）

A．A、B先作变加速运动，当F₁、F₂和弹力相等时，A、B的速度最大；之后，A、B作变减速运动，直至速度减到零
B．A、B作变减速运动速度减为零时，弹簧伸长最长，系统的机械能最大
C．A、B、弹簧组成的系统机械能在这一过程中是先增大后减小
D．因F₁、F₂等值反向，故A、B、弹簧组成的系统的动量守恒

16. 难度：中等

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（ ）
A．互推后两同学总动量增加
B．互推后两同学动量大小相等，方向相反
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

17. 难度：中等

如下四个图描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的曲线和动量变化率随时间变化的曲线．若不计空气阻力，取竖直向上为正方向，那么正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．

18. 难度：中等

三个质量分别为m₁、m₂、m₃的小球，半径相同，并排悬挂在长度相同的三根竖直绳上，彼此恰好相互接触．现把质量为m₁的小球拉开一些，如图中虚线所示，然后释放，经球1与球2、球2与球3相碰之后，三个球的动量相等．若各球间碰撞时均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，不计空气阻力，则m_l：m₂：m₃为（ ）

A．6：3：1
B．2：3：1
C．2：1：1
D．3：2：1

二、解答题

19. 难度：中等

如图所示，甲车质量为2kg，静止在光滑水平面上，其顶部上表面光滑，右端放一个质量为1kg的小物体，乙车质量为4kg，以5m/s的速度向左运动，与甲车碰撞后甲车获得6m/s的速度，物体滑到乙车上，若乙车足够长，其顶部上表面与物体的动摩擦因数为0.2，则（g取10m/s²）
（1）物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止；
（2）物块最终距离乙车左端多大距离．

20. 难度：中等

在光滑水平面上有两个小木块A和B，其质量m_A=1kg、m_B=4kg，它们中间用一根轻质弹簧相连．一颗水平飞行的子弹质量为m=50g，以V=500m/s的速度在极短时间内射穿两木块，已知射穿A木块后子弹的速度变为原来的，且子弹射穿A木块损失的动能是射穿B木块损失的动能的2倍．求：系统运动过程中弹簧的最大弹性势能．

21. 难度：中等

如图所示，小车质量为M=2.0kg，带有光滑的圆弧轨道AB和粗糙的水平轨道BC，一小物块（可视为质点）质量为m=0.5kg，与轨道BC的动摩擦因数为μ=0.10，BC部分总长度为L=0.80m，重力加速度g取10m/s²．
（1）若小车固定在水平面上，将小物块从AB轨道的D点静止释放，小物块恰好可运动到C点．试求D点与BC轨道的高度差；
（2）若将小车置于光滑水平面上，小物块仍从AB轨道的D点静止释放，试求小物块滑到BC中点时的速度大小．

三、填空题

22. 难度：中等

如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的瞬时冲量时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图（b）所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为    m/s，甲、乙两车的质量比m_甲：m_乙=    ．

四、解答题

23. 难度：中等

如图所示，一辆质量M=3kg的小车A静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m=1kg的光滑小球B，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为E_p=6J，小球与小车右壁距离为L，解除锁定，小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住，求：
（1）小球脱离弹簧时小球和小车各自的速度大小．
（2）在整个过程中，小车移动的距离．

24. 难度：中等

如图所示，质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点，水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接．Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v=50m/s，质量m=0.010kg的弹丸，当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短．不计空气阻力．求：弹丸进入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能为多少？

25. 难度：中等

如图所示，光滑水平面上有一小车B，右端固  定一砂箱，砂箱左侧连接一水平轻弹簧，小车和砂箱的总质量为M，车上放一小物体A，质量也是M，小物体A随小车以速度v向右匀速运动，此时弹簧处于自由长度状态（小物体A与弹簧没有连接）．小物体A与左侧车面间有摩擦，动摩擦因数为μ，与其它车面间无摩擦，在匀速运动时，距砂面H高处有一质量为m的泥球自由下落，恰好落在砂箱中．求：
（1）小车在前进中，弹簧弹性势能的最大值？
（2）为使小物体A不从车上滑下，车面粗糙部分至少应为多长？

26. 难度：中等

如图所示，两块长度均为d=0.2m的木块A、B，紧靠着放在光滑水平面上，其质量均为M=0.9kg．一颗质量为m=0.02kg的子弹（可视为质点且不计重力）以速度υ_o=500m/s水平向右射入木块A，当子弹恰水平穿出A时，测得木块的速度为υ=2m/s，子弹最终停留在木块B中．求：
（1）子弹离开木块A时的速度大小及子弹在木块A中所受的阻力大小；
（2）子弹和木块B的最终速度大小．

27. 难度：中等

如图所示，在光滑桌面上放着长木板，其长度为L=1.0m，在长木板的左上端放一可视为质点的小金属块，它的质量和木板的质量相等，最初它们是静止的．现让小金属块以v=2.0m/s的初速度开始向右滑动，当滑动到长木板的右端时，滑块的速度为v₁=1.0m/s，取 g=l0m/s²，求：
（1）小金属块刚滑到长木板右端时的速度大小v₂及滑块与长木板间的动摩擦因数μ；
（2）小金属块刚滑到长木板右端时经历的时间t及长木板的位移大小x．

28. 难度：中等

动量分别为5kgž•m/s和6kg•žm/s的小球A、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动，A追上B并发生碰撞后．若已知碰撞后A的动量减小了2kg•žm/s，而方向不变，那么A、B质量之比的可能范围是什么？

29. 难度：中等

如图所示，一质量m₁=0.45kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上．车上右端放一质量m₂=0.2kg的小物体，小物体可视为质点．现有一质量m=0.05kg的子弹以水平速度v=100m/s射中小车左端，并留在车中，最终小物块以5m/s的速度与小车脱离．子弹与车相互作用时间很短，g取10m/s²．求：
①子弹刚刚射入小车时，小车的速度大小．
②小物块脱离小车时，小车的速度多大．

30. 难度：中等

如图所示，A、B两球质量均为m，之间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态．弹簧的长度、两球的大小均忽略，整体视为质点，该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑，滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后，B球恰好能到达轨道最高点．
（1）求弹簧处于锁定状态时的弹性势能．
（2）求A上升的最大高度．（答案可以保留根号）

31. 难度：中等

如图中上图所示，有两块大小不同的圆形薄板（厚度不计），质量分别为M和m，半径分别为R和r，两板之间用一根长为0.4m不可伸长的轻绳连接．开始时，两板水平放置并叠合在一起，静止于高度为0.2m处．两板释放后自由下落到一固定支架C上，支架上有一半径为R′（r＜R′＜R）的圆孔，圆孔与两薄板中心均在圆板中心轴线上，木板与支架发生碰撞碰，碰撞过程中无机械能损失．撞后两板立刻分离，直到轻绳绷紧．轻绳绷紧的瞬间，两物体具有共同速度V，如图中下图所示． （g=10m/s²）求：
（1）若M=m，则V值为多大？
（2）若M/m=K，试讨论 V的方向与K值间的关系．

32. 难度：中等

 如图所示，质量分别为m_A=6kg，m_B=2kg的A、B两个小物块用细线栓接静止在光滑的水平面上，中间放一被压缩的轻弹簧，左端与A连接，右端与B不连接．现剪断细线，A、B被弹簧弹开，离开弹簧时，B物体的速度为6m/s，此后与右侧的挡板发生碰撞，碰撞没有能量损失．求：
①细线被剪断前，弹簧的弹性势能：
②B物体被挡板反弹后，通过弹簧再次与A发生作用的过程中，弹簧具有弹性势能的最大值．

33. 难度：中等

如图所示，在离地面H=5.45m的O处用长L=0.45m的不可伸长的细线挂一质量为90g的爆竹（火药质量忽略不计），把爆竹拉起至D点使细线水平伸直，点燃导火线后将爆竹无初速度释放，爆竹刚好到达最低点B时炸成质量相等的两块，一块朝相反方向水平抛出，落到地面上的A处，抛出的水平距离s=5m．另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点C．假设火药爆炸释放的能量全部转化为爆竹碎片的动能，空气阻力忽略不计，取g=10m/s²，求：
（1）爆炸瞬间反向抛出的那一块的水平速度v₁的大小；
（2）继续做圆周运动的那一块通过最高点时的细线的拉力T的大小．
（3）火药爆炸释放的能量E．