新课标版物理选修35书课件章16.docx
《新课标版物理选修35书课件章16.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标版物理选修35书课件章16.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
新课标版物理选修35书课件章16
第十六章 章末测试
（时间：
90分钟 满分：
100分）
一、选择题（本题有10个小题，共40分，4、6两题多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分，其余为单项选择，每题4分）
1．（2016·福州质检）
如图所示，物体A的质量是物体B的质量的2倍，中间压缩一轻质弹簧，放在光滑的水平面上，由静止同时放开两手后一小段时间内（ ）
A．A的速率始终等于B的速率
B．A的动量大小大于B的动量大小
C．A受的合力大小大于B受的合力大小
D．A的动量不等于B的动量
解析 A、B开始静止时，同时放开手后一段时间内，系统动量守恒，A的动量和B的动量大小相等，方向相反，A、B两项错误，D项正确；由牛顿第三定律知，A受的合力大小等于B受的合力大小，C项错误．
答案 D
2．（2019·宝鸡二模）超强台风山竹于2018年9月16日前后来到我国广东中部沿海登陆，其风力达到17级超强台风强度，风速60m/s左右，对固定建筑物破坏程度非常巨大．请你根据所学物理知识推算固定建筑物所受风力（空气的压力）与风速（空气流动速度）大小关系，假设某一建筑物垂直风速方向的受力面积为S，风速大小为v，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为零，空气密度为ρ，风力F与风速大小v关系式为（ ）
A．F＝ρSv B．F＝ρSv2
C.
ρSv3D．F＝ρSv3
解析 设t时间内吹到建筑物上的空气质量为m，则有：
m＝ρSvt，根据动量定理有：
－Ft＝0－mv＝0－ρSv2t，得F＝ρSv2，故B项正确，A、C、D三项错误．
答案 B
3．两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上．现在，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回．如此反复进行几次后，甲和乙最后速率关系是（ ）
A．若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙
B．若乙最后接球，则一定是v甲＞v乙
C．只有甲先抛球，乙最后接球，才有v甲＞v乙
D．无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙
解析 将甲、乙、篮球视为系统，则满足系统动量守恒，系统动量之和为零，若乙最后接球，即（m乙＋m篮）v乙＝m甲v甲，则
＝
，由于m甲＝m乙，所以v甲＞v乙．
答案 B
4．如图所示为甲、乙两物体碰撞相互作用前后的v－t图象，则由图象可知（ ）
A．一定是甲物体追击乙物体发生碰撞
B．可能是乙物体追击甲物体发生碰撞
C．甲、乙两物体的质量比为3∶2
D．甲、乙两物体作用前后总动能有损失
解析 由v－t图象可知，是甲物体追击乙物体发生碰撞，A项正确，B项错误；甲、乙两物体相互作用，系统所受外力之和为零，动量守恒，设甲的质量为m1，乙的质量为m2，由动量守恒定律得m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2，解得m1∶m2＝3∶2，C项正确；计算出碰撞前后甲、乙两物体的动能，可知甲、乙两物体作用前后总动能不变，D项错误．
答案 AC
5．放在水平面上的物块，受到与水平方向夹角为60°，斜向上拉力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系分别如图所示，根据图象提供的信息，下面判断正确的是（ ）
A．由图象可以求出物体的质量
B．拉力F在4秒内的冲量是8N·s
C．拉力F在4秒内的冲量是3N·s
D．物体在4秒内的动能变化是6J
解析 0～2秒内F＝1N，但物块静止，说明水平面有摩擦力；2～4秒内加速度a＝2m/s2，由牛顿第二定律有Fcos60°－Ff＝ma其中Ff＝μ（mg－Fsin60°），不能求出m、μ，也就不能求出动能变化，A、D两项均错误；拉力F在4秒内的冲量I＝1×2N·s＋3×2N·s＝8N·s，C项错误，B项正确．
答案 B
6.
如图所示，子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，此过程木块动能增加了6J，那么此过程产生的内能可能为（ ）
A．16J B．12J
C．6JD．4J
解析 设子弹的质量为m0，初速度为v0，木块质量为m，则子弹打入木块过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒，即：
m0v0＝（m＋m0）v，此过程产生的内能等于系统损失的动能，即：
E＝
m0v02－
（m＋m0）v2＝
（
）m0v02，而木块获得的动能E木＝
m（
v0）2＝6J，两式相除得：
＝
>1，所以A、B项正确．
答案 AB
7.
（2016·济宁高三期末）如图所示，一质量M＝3.0kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m＝1.0kg的小木块A.给A和B以大小均为4.0m/s，方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A始终没有滑离B板．在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是（ ）
A．1.8m/sB．2.4m/s
C．2.8m/sD．3.0m/s
解析 A先向左减速到零，再向右加速运动，在此期间，木板减速运动，最终它们保持相对静止．设A减速到零时，木板的速度为v1，最终它们的共同速度为v2，取水平向右为正方向，则Mv－mv＝Mv1，Mv1＝（M＋m）v2，可得v1＝
m/s，v2＝2m/s，所以在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小应大于2.0m/s而小于
m/s，只有B项正确．
答案 B
8.
如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平地面上，小车上有n个质量为m的小球，现用两种方式将小球相对于地面以恒定速度v向右水平抛出，第一种方式是将n个小球一起抛出；第二种方式是将小球一个接一个地抛出，比较这两种方式抛完小球后小车的最终速度（ ）
A．第一种较大B．第二种较大
C．两种一样大D．不能确定
解析 抛球的过程动量守恒，第一种方式全部抛出，取向右为正方向，0＝nmv－Mv′，得v′＝
；第二种方式是将小球一个接一个抛出，每抛出一个小球列动量守恒方程，由数学归纳的思想可得v′＝
，C项正确．
答案 C
9.
（2018·德州一模）如图所示在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M＝2m的斜面，斜面表面光滑、高度为h、倾角为θ.一质量为m的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动，不计冲上斜面过程中机械能损失．如果斜面固定，则小物块恰能冲到斜面顶端．如果斜面不固定，则小物块冲上斜面后能到达的最大高度为（ ）
A.
B.
C.
D．h
解析 斜面固定时，物块运动过程只有重力做功，机械能守恒；设物块初速度为v，则有：
mgh＝
mv2；斜面不固定时，物块和斜面在水平方向合外力为零，故动量守恒；物块冲上斜面后能到达的最大高度为H，物块的竖直分速度为零，物块和斜面水平方向速度相等；设此时，斜面速度为v′；由水平方向动量守恒得：
mv＝（M＋m）v′；所以v′＝
v.运动过程无摩擦，故对物块和斜面整体，只有重力做功，机械能守恒，故有
mv2＝
Mv′2＋
mv′2＋mgH＝
mv2＋mgH；所以，mgH＝
mv2＝
mgh，故H＝
h，故C项正确，A、B、D三项错误．
答案 C
10.
如图所示，两质量分别为m1和m2的弹性小球A、B叠放在一起，从高度为h处自由落下，h远大于两小球半径，落地瞬间，B先与地面碰撞，后与A碰撞，所有的碰撞都是弹性碰撞，且都发生在竖直方向、碰撞时间均可忽略不计．已知m2＝3m1，则A反弹后能达到的高度为（ ）
A．hB．2h
C．3hD．4h
解析 所有的碰撞都是弹性碰撞，所以不考虑能量损失．设竖直向上为正方向，根据机械能守恒定律和动量守恒定律可得，（m1＋m2）gh＝
（m1＋m2）v2，m2v－m1v＝m1v1＋m2v2，
（m1＋m2）v2＝
m1v12＋
m2v22，
m1v12＝m1gh1，将m2＝3m1代入，联立可得h1＝4h，D项正确．
答案 D
二、实验题（本题共2小题，共15分）
11．（7分）某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球（mA>mB）的碰撞来验证动量守恒定律，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1中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点．B球落点痕迹如图2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）（多选题）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量（ ）
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球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
E．测量水平槽面相对于O点的高度
（3）实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是（ ）
A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小
B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确
C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小
D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小
解析
（1）如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7cm.
（2）小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系．实验中要测量的数据有：
两小球的质量m1、m2，三个落点到O点的距离x1、x2、x.所以应选A、B、D三项．
（3）入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故C项正确．
答案
（1）65.7
（2）ABD （3）C
12．（8分）（2019春·海安市）如图所示为某同学应用气垫导轨“探究碰撞中的不变量”的实验装置．
（1）实验操作如下：
a．用天平分别测出滑块1、滑块2的质量m1、m2；用游标卡尺测出两遮光片的宽度d1、d2；
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平；
c．在滑块1和滑块2间放入一个锁定的压缩弹簧，用细绳固定，静止放置在气垫导轨上；
d．剪断细绳，读取滑块1、滑块2与弹簧分离后通过光电门的时间分别为t1和t2；
e．利用上述测量数据，若得出关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是动量的矢量和．
（2）关于该实验方案，下列说法正确的是________．
A．遮光片应选择较窄的
B．两滑块的质量应该相同
C．若两遮光片的宽度相同则不需要测出其宽度
（3）本实验需要调节气垫导轨水平，调节方案是__________________
______________________________________________________________________________________________________________________；
（4）若某同学实验前没有调节气垫导轨水平，重复进行了多次实验，结果总是滑块1的动量大于滑块2的动量，出现这一结果的原因可能是导轨左侧________（选填“高于”或“低于”）导轨右侧；
（5）某同学利用上述数据还测出被压缩弹簧的弹性势能的大小Ep，则弹性势能Ep＝________．
解析
（1）设向右为正方向，两滑块开始时的总动量为零，碰后两物体均匀速经过光电门，则根据平均速度公式可知，两滑块的速度分别为滑块的速度：
v1＝
，v2＝
，则碰后的动量为m2
－m1
＝0，根据动量守恒定律则有：
m2
－m1
＝0.
（2）若两遮光片的宽度相同则即d1＝d2，即为m2
－m1
＝0，故选C项．
（3）本实验需要调节气垫导轨水平，调节方案是接通充气开关，调节导轨使滑块能静止在导轨上．
（4）滑块1的动量大于滑块2的动量，说明滑块1一定加速，滑块2减速，故说明左侧低于右侧．
（5）根据能量守恒可得弹性势能
m1（
）2＋
m2（
）2.
答案
（1）m2×
－m1×
＝0
（2）C
（3）接通充气开关，调节导轨使滑块能静止在导轨上
（4）低于
（5）
m1（
）2＋
m2（
）2
三、计算题（本题共4小题，共45分）
13．（8分）如图所示，粗糙水平桌面PO长为L＝1m，桌面距地面高度H＝0.2m，P点正上方一细绳悬挂质量为m的小球A，A在距桌面高度h＝0.8m处自由释放，与静止在桌面左端质量为m的小物块B发生对心碰撞，碰后瞬间小球A的速率为碰前瞬间的
，方向仍向右，已知小物块B与水平桌面PO间的动摩擦因数μ＝0.4，取重力加速度g＝10m/s2.
（1）求碰前瞬间小球A的速率和碰后瞬间小物块B的速率；
（2）求小物块B的落地点与O点的水平距离．
解析
（1）设碰前瞬间小球A的速度大小为v1，碰后瞬间小物块B的速度大小为v2
对小球A，由机械能守恒定律有
mgh＝
mv12，得v1＝4m/s
对A、B系统，由动量守恒定律有
mv1＝m
＋mv2，得v2＝3m/s.
（2）设小物块B由桌面右端O水平抛出时速度大小为v3，由动能定理有
－μmgL＝
mv32－
mv22，得v3＝1m/s
B由O水平抛出，竖直方向上有H＝
gt2，得t＝0.2s
水平方向上有x＝v3t＝0.2m.
答案
（1）4m/s 3m/s
（2）0.2m
14．（10分）（2019·安徽模拟）如图所示，质量为m1＝1.0kg的木板，AB段是半径为R＝0.22m的四分之一光滑圆弧轨道，水平段与圆弧段相切于B点，木板右端固定一轻质弹簧，自由伸长时其左端位于C点正上方．现用质量为m2＝1.0kg的小物块将弹簧压缩x＝0.10m，并用水平细线系在木板右端（弹簧与物块接触但未连接），整个系统静止在光滑水平面上已知木板BC段的长度为L＝0.60m，与物块的动摩擦因数为μ＝0.30，木板C点右侧表面光滑，取重力加速度g＝10m/s2.
（1）若固定木板，烧断细线后物块刚好能运动到A点，求物块刚进入圆弧轨道时对B点的压力F的大小；
（2）若木板不固定，烧断细线后物块刚好能运动到A点，求物块最终离B点的距离s；
（3）若木板不固定烧断细线后物块上升到最高点时高出A点0.10m，求该过程中木板的位移s板．
解析
（1）设物块在B点的速度大小为v1，木板对物块的支持力大小为F′.
物块从B到A的过程，根据机械能守恒定律可得：
m2gR＝
m2v12，
在B点，对物块，根据牛顿第二定律得：
F′－m2g＝m2
，
联立可得：
F′＝30N，
根据牛顿第三定律有F＝F′＝30N.
（2）设细线烧断前弹簧的弹性势能为Ep.若木板不固定，烧断细线后物块运动到A点时，物块和木板的速度为v2.对整个系统从烧断细线至物块运动到A点的过程，取水平向左为正方向，根据水平方向动量守恒可得：
0＝（m1＋m2）v2.
则得v2＝0
根据能量守恒定律可得：
Ep＝
（m1＋m2）v22＋m2gR＋μm2gL
最终状态物块与木板一起静止，设物块在木板上BC段运动的总路程为d，由能量守恒得：
Ep＝μm2gd
联立解得d＝
m
所以物块最终离B点的距离为：
s＝3L－d＝
m≈0.47m；
（3）设细线烧断至物块上升到最高点的过程中，物块的水平速度为v物时木板的速度大小为v板．该过程中物块水平方向的位移大小为s物，木板的位移大小为s板，由水平方向动量守恒可知全过程始终有：
0＝m2v物－m1v板，
所以有m2s物＝m1s板．
又由物块和木板水平方向的运动关系有：
s物＋s板＝R＋L＋x，解得s板＝0.46m.
答案
（1）30N
（2）0.47m （3）0.46m
15．（12分）如图所示，长为L的平台固定在地面上，平台的上平面光滑，平台上放有小物体A和B，两者彼此接触．物体A的上表面是半径为R（R≪L）的光滑半圆形轨道，轨道顶端有一小物体C，A、B、C的质量均为m.现物体C从静止状态沿轨道下滑，已知在运动过程中，A、C始终保持接触．求：
（1）物体A和B刚分离时，物体B的速度；
（2）物体A和B刚分离后，物体C所能达到距台面的最大高度；
（3）判断物体A从平台左边还是右边落地并简要说明理由．
解析
（1）设C物体到达最低点的速度是vC，A、B、C组成的系统在水平方向动量守恒，系统内机械能守恒．
mvA＋mvB－mvC＝0①
mgR＝
mvA2＋
mvB2＋
mvC2②
在C物体到达最低点之前一直有：
vA＝vB③
联立①②③解得：
vB＝
，方向水平向右④
（2）设C能够到达轨道最大高度为h，A、C此时的水平速度相等，设它们的共同速度为v，对系统应用动量守恒和机械能守恒定律可得：
mvB－2mv＝0⑤
mgR＝mgh＋
mvB2＋
·2mv2⑥
联立⑤⑥式解得：
h＝
R⑦
（3）因为A与B脱离接触后B的速度向右，A、C的总动量是向左的，又R≪L，所以A从平台的左边落地．
答案
（1）
，方向水平向右
（2）
R （3）A从平台的左边落地
16．（15分）如图所示为过山车简易模型，它由光滑水平轨道和竖直面内的光滑圆形轨道组成，Q点为圆形轨道最低点，M点为最高点，圆形轨道半径R＝0.32m．水平轨道PN右侧的水平地面上，并排放置两块长木板c、d，两木板间相互接触但不粘连，长木板上表面与水平轨道PN平齐，木板c质量m3＝2.2kg，长L＝4m，木板d质量m4＝4.4kg.质量m2＝3.3kg的小滑块b放置在轨道QN上，另一质量m1＝1.3kg的小滑块a从P点以水平速度v0向右运动，沿圆形轨道运动一周后进入水平轨道与小滑块b发生碰撞，碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失．碰后a沿原路返回到M点时，对轨道压力恰好为0.已知小滑块b与两块长木板间动摩擦因数均为μ0＝0.16，重力加速度g＝10m/s2.
（1）求小滑块a与小滑块b碰撞后，a和b的速度大小v1和v2；
（2）若碰后滑块b在木板c、d上滑动时，木板c、d均静止不动，c、d与地面间的动摩擦因数μ至少多大？
（木板c、d与地面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
（3）若不计木板c、d与地面间的摩擦，碰后滑块b最终恰好没有离开木板d，求滑块b在木板c上滑行的时间及木板d的长度．
解析
（1）根据题意可知：
小滑块a碰后返回到M点时：
m1
＝m1g
小滑块a碰后返回到M点过程中机械能守恒：
m1v12＝
m1vM2＋m1g（2R）
代入数据，解得：
v1＝4m/s
取水平向右为正方向，小滑块a、b碰撞前后：
动量守恒：
m1v0＝－m1v1＋m2v2
机械能守恒：
m1v02＝
m1v12＋
m2v22
代入数据，解得：
v0＝9.2m/s，v2＝5.2m/s
（2）若b在d上滑动时d能静止，则b在c上滑动时c和d一定能静止
μ（m2＋m4）g>μ0m2g
解得μ>
μ0＝0.069
（3）小滑块b滑上长木板c时的加速度大小：
a1＝μ0g＝1.6m/s2
此时两块长木板的加速度大小：
a2＝
g＝0.8m/s2
令小滑块b在长木板c上的滑行时间为t，则：
时间t内小滑块b的位移s1＝v2t－
a1t2
两块长木板的位移s2＝
a2t2
且s1－s2＝L
解得：
t1＝1s或t2＝
s（舍去）
b刚离开长木板c时b的速度v2′＝v2－a1t1＝3.6m/s
b刚离开长木板c时d的速度v3＝a2t1＝0.8m/s
d的长度至少为s：
由动量守恒可知：
m2v2′＋m4v3＝（m2＋m4）v
解得：
v＝2m/s
μ0m2gs＝
m2v′22＋
m4v32－
（m2＋m4）v2
解得：
s＝1.4m
答案
（1）4m/s 5.2m/s
（2）0.069 （3）1s 1.4m
升级会员 