人教版 (新课标)选修33 传感器的应用（二）课时作业

高中同步测试卷(二)

第二单元　动量守恒定律在碰撞、反冲中的应用

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分．)

1．科学家试图模拟宇宙大爆炸初期的情景，他们使两个带正电的不同重离子经加速后，沿同一直线相向运动而发生猛烈碰撞，为了使碰前的动能尽可能多地转化为内能，关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有相同大小的(　　)

A．速率  B．质量

C．动量  D．动能

2.如图所示，质量相同的两木块M、N中间固定一轻弹簧，M放在粗糙的水平面上，N放在光滑的水平面上，用力将两物体靠近使弹簧压缩，此时弹簧的弹力大于M所受到的最大静摩擦力，当松手后两物体被弹开的过程中，不计空气阻力，则对两木块，有(　　)

A．动量守恒、机械能守恒  B．动量守恒、机械能不守恒

C．动量、机械能都不守恒  D．加速度大小任意时刻相等

3．下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度(　　)

A．使喷出的气体速度增大  B．使喷出的气体温度升高

C．使喷出的气体质量增大  D．使喷出的气体密度减小

4．向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则(　　)

A．b的速度方向一定与原来速度方向相反

B．从炸裂到落地的这段时间内，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

5．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

6．一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动．探测器通过喷气而获得动力，下列关于喷气方向的说法正确的是(　　)

A．探测器加速运动时，向后喷射

B．探测器加速运动时，竖直向下喷射

C．探测器匀速运动时，竖直向下喷射

D．探测器匀速运动时，不需要喷射

7．一颗水平飞来的子弹射入一个原来悬挂在天花板下静止的沙袋并留在其中和沙袋一起上摆，关于子弹与沙袋组成的系统，下列说法正确的是(　　)

A．子弹射入沙袋的过程中系统动量和机械能都守恒

B．子弹射入沙袋的过程中系统动量和机械能都不守恒

C．共同上摆阶段动量守恒，机械能不守恒

D．共同上摆阶段动量不守恒，机械能守恒

8．如图所示，甲木块的质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后(　　)

A．甲木块的动量守恒

B．乙木块的动量守恒

C．甲、乙两木块所组成系统的动量守恒

D．甲、乙两木块所组成系统的动能守恒

9．质量相等的5个物块在光滑水平面上间隔一定距离排成一直线，如图．具有初动能E0的物块1向其他4个静止物块运动，依次发生碰撞，每次碰撞后不再分开．最后，5个物块粘成一整体，这个整体的动能等于(　　)

A．E0  B.E0

C.E0  D.E0

10.如图所示，木块A和B质量均为2 kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直挡板上，当A以4 m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，具有的弹性势能大小为(　　)

A．4 J  B．8 J

C．16 J  D．32 J

11．甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5 kg·m/s和7 kg·m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10 kg·m/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是 (　　)

A．m乙＝m甲  B．m乙＝2m甲

C．4m甲＝m乙  D．m乙＝6m甲

12．如图所示，完全相同的A、B两物块随足够长的水平传送带按图中所示方向匀速运动．A、B间夹有少量炸药，对A、B在爆炸过程及随后的运动过程有下列说法，其中正确的是(　　)

A．炸药爆炸后瞬间，A、B两物块速度方向一定相同

B．炸药爆炸后瞬间，A、B两物块速度方向一定相反

C．炸药爆炸过程中，A、B两物块组成的系统动量不守恒

D．A、B在炸药爆炸后至A、B相对传送带静止过程中动量守恒

二、非选择题(本题共4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．)

13．(10分)某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平．

该同学设计的实验步骤如下：

A．用天平测出小车A的质量为mA＝0.4 kg，小车B的质量为mB＝0.2 kg

B．更换纸带重复操作三次

C．小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长木板中间

D．把长木板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源

E．接通电源，并给小车A一定的初速度vA

(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来________．

(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如图所示，根据这些数据完成下表.

(3)根据以上数据猜想碰撞前后不变量的表达式为____________________________．

14．(10分)某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，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平静的水面上，已知打开液化气瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，求喷射出质量为Δm的液体后小船的速度是多少？

15.(10分)课外科技小组制作一只“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 m3/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变，水的密度是103 kg/m3.

16．(10分)如图，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h＝0.8 m，A球在B球的正上方．先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放．当A球下落t＝0.3 s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰．碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰好为零．已知mB＝3mA，重力加速度大小g＝10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失．求：

(1)B球第一次到达地面时的速度；

(2)P点距离地面的高度．

参考答案与解析

1．[导学号13050017]　【解析】选C.碰撞满足动量守恒，只有碰前两重离子的动量大小相等方向相反，系统的总动量为零，碰后系统的动能为零，系统的动能完全转化成内能，选项C正确．

2．[导学号13050018]　【解析】选C.机械能守恒的条件是除了重力、弹力以外，其他力不做功．动量守恒的条件是系统的合外力为零．两木块在弹开的过程中，合外力不为零，摩擦力做负功．动量不守恒，机械能也不守恒，C正确，A、B错误．M所受的合外力与N所受的合外力大小不等，根据牛顿第二定律，D错误．

3．[导学号13050019]　【解析】选AC.由反冲运动的规律可知，喷出气体越多，速度越大，越有利于增加飞机的飞行速度．

4．[导学号13050020]　【解析】选CD.炮弹炸裂前后动量守恒，选定v0方向为正方向，则mv0＝mava＋mbvb，显然vb＞0，vb＜0，vb＝0都有可能；vb＞va，vb＜va，vb＝va也都有可能．

5．[导学号13050021]　【解析】选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．

6．[导学号13050022]　【解析】选C.探测器在加速运动时，因为受月球引力的作用，喷气所产生的推力一方面要平衡月球的引力，另一方面还要提供加速的动力，则沿着后下方某一个方向喷气，选项A、B错误；探测器在匀速运动时，因为受月球引力的作用，喷气产生的推力只需要平衡月球的引力即可(竖直向下喷气)，选项C正确，选项D错误．

7．[导学号13050023]　【解析】选D.子弹和沙袋组成的系统，在子弹射入沙袋的过程中，子弹和沙袋在水平方向的动量守恒，但机械能不守恒，共同上摆过程中动量不守恒，机械能守恒，选项D正确．

8．[导学号13050024]　【解析】选C.两木块在光滑水平地面上相碰，且中间有弹簧，则碰撞过程系统的动量守恒，机械能也守恒，故选项A、B错误，选项C正确．甲、乙两木块碰撞前、后动能总量不变，但碰撞过程中有弹性势能，故动能不守恒，只是甲、乙两木块与弹簧组成的系统机械能守恒，选项D错误．

9．[导学号13050025]　【解析】选C.设物块的质量均为m，第一个物块的速度为v0则E0＝mv              ①

由动量守恒得：mv0＝5mv′ ②

整体的动能：E＝mv′2×5 ③

联立①②③式解得：E＝E0，C正确．

10．[导学号13050026]　【解析】选B.A与B碰撞过程动量守恒，有mAvA＝(mA＋mB)vAB，所以vAB＝＝2 m/s.当弹簧被压缩至最短时，A、B的动能完全转化成弹簧的弹性势能，所以Ep＝(mA＋mB)v＝8 J.

11．[导学号13050027]　【解析】选C.碰撞前，v甲>v乙，即>，可得<；碰撞后，v甲≤v乙，即≤，可得≥；综合可得≤<，选项A、D错误．由碰撞过程动能不增加原理可知，E碰前≥E碰后，由B得到E碰前<E碰后，所以排除B，答案选C.

12．[导学号13050028]　【解析】选D.炸药爆炸后，A、B两物块的速度是否反向，取决于炸药对两物块的推力的冲量．应该存在三种可能：A的速度为零，A、B反向和保持原来的方向，A、B错．由于从炸药爆炸到A、B相对传送带静止的过程中，所受摩擦力等大反向，系统所受合外力为零，故两物块组成的系统动量守恒，C错、D对．

13．[导学号13050029]　【解析】(1)按照先安装，后实验，最后重复的顺序，该同学正确的实验步骤为ADCEB.

(2)碰撞前后均为匀速直线运动，由纸带上的点迹分布求出速度．碰后小车A、B合为一体，求出AB整体的共同速度．注意打点计时器的频率为50 Hz，打点时间间隔为0.02 s，通过计算得下表.

(3)由表中数值可看出mv一行中数值相同，可猜想碰撞前后不变量的表达式为mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v.

【答案】(1)ADCEB　(2)见解析　(3)mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v

14．[导学号13050030]　【解析】由动量守恒定律得：

0＝(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1

解得：v船＝.

【答案】

15．[导学号13050031]　【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

火箭启动后2 s末的速度为

v′＝＝ m/s＝4 m/s.

【答案】4 m/s

16．[导学号13050032]　【解析】(1)设B球第一次到达地面时的速度大小为vB，由运动学公式有vB＝              ①

将h＝0.8 m代入上式，得vB＝4 m/s. ②

(2)设两球相碰前后，A球的速度大小分别为v1和v′1(v′1＝0)，B球的速度分别为v2和v′2.由运动学规律可得

v1＝gt ③

由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相撞前后的动量守恒，总动能保持不变．规定向下的方向为正，有mAv1＋mBv2＝mBv′2              ④

mAv＋mBv＝mBv′ ⑤

设B球与地面相碰后的速度大小为v′B，由运动学及碰撞的规律可得v′B＝vB⑥

设P点距地面的高度为h′，由运动学规律可得

h′＝ ⑦

联立②③④⑤⑥⑦式，并代入已知条件可得

h′＝0.75 m.

【答案】(1)4 m/s　(2)0.75 m