2017-2018学年高二物理鲁科版选修3-5练习：学业分层测评15 Word版含解析.doc

由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 学业分层测评(二)‎ ‎(建议用时：45分钟)‎ 学业达标]‎ ‎1．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，下列哪些因素可导致实验误差(　　)‎ A．导轨安放不水平 B．小车上挡光片倾斜 C．两小车碰后连在一起 D．向气垫导轨送气的气源压力不足 ‎【解析】　导轨安放不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；挡光片倾斜会导致挡光片宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，气源压力不足时，小车与导轨的摩擦力对实验的影响而导致实验误差．故本题应选A、B、D.‎ ‎【答案】　ABD ‎2．(多选)下面物体在相互作用过程中系统动量守恒的有(　　)‎ A．人在船上行走，人与船组成的系统(不计水的阻力)‎ B．子弹射穿一棵小树，子弹与小树组成的系统 C．人推平板车前进，人与平板车组成的系统 D．静止在空中的热气球下方吊篮突然脱落，吊篮与热气球组成的系统 ‎【解析】　人在船上行走，在不计水的阻力的情况下，人和船组成的系统所受合外力为零，系统的动量守恒；子弹射穿小树过程，子弹和小树组成的系统所受合外力不为零，动量不守恒；人推平板车前进，人受到地面的摩擦力，人与平板车组成的系统所受合外力不为零，动量不守恒，故选项A正确，B、C不正确，静止在空中的热气球所受的浮力与总重力平衡，竖直方向上的合力为零，而吊篮脱落后，系统竖直方向上的合力仍为零，系统动量守恒，D正确．‎ ‎【答案】　AD ‎3．如图126所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎【导学号：64772080】‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图126‎ A．男孩和木箱组成的系统动量守恒 B．小车与木箱组成的系统动量守恒 C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同 ‎【解析】　由动量守恒定律成立的条件可知男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒，选项A、B错误，C正确；木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，选项D错误．‎ ‎【答案】　C ‎4.如图127所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中(　　) ‎ ‎【导学号：64772081】‎ 图127‎ A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能不守恒 C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能守恒 ‎【解析】　在弹簧压缩至最短的过程中，受到墙对弹簧向右的作用力，系统动量不守恒．子弹射入木块的过程中有动能转化为内能，所以机械能不守恒．‎ ‎【答案】　B ‎5．一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后艇的速度为v′，若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是(　　)‎ A．Mv0＝(M－m)v′＋mv B．Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v0)‎ C．Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v′)‎ D．Mv0＝Mv′＋mv 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎【解析】　以炮弹m和艇(M－m)为系统，系统动量守恒，则有：Mv0＝(M－m)v′＋mv.‎ ‎【答案】　A ‎6.如图128所示，质量为M的密闭气缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高压气体，若将隔板突然抽去，则气缸的运动情况是(　　) ‎ ‎【导学号：64772082】‎ 图128‎ A．保持静止不动 B．向左移动一定距离后恢复静止 C．最终向左做匀速直线运动 D．先向左移动，后向右移动回到原来位置 ‎【解析】　突然撤去隔板，气体向右运动，气缸做反冲运动；当气体充满整个气缸时，它们之间的作用结束．由动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零，结束时总动量为零，气缸和气体都将停止运动，故B正确．‎ ‎【答案】　B ‎7．如图129所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？‎ 图129‎ ‎【解析】　设任一时刻人与船速度大小分别为v1、v2，作用前都静止．因整个过程中动量守恒，所以有mv1＝Mv2‎ 而整个过程中的平均速度大小为1、2，则有m1＝M2.‎ 两边乘以时间t有m1t＝M2t，‎ 即mx1＝Mx2.且x1＋x2＝L，‎ 可求出x1＝ L，x2＝ L.‎ ‎【答案】　 L　 L 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 能力提升]‎ ‎8.如图1210所示，光滑圆槽的质量为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，如果将线烧断，则小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为(　　)‎ 图1210‎ A．0　　　　　　　　　 B．向左 C．向右 D．无法确定 ‎【解析】　小球和圆槽组成的系统在水平方向不受外力，故系统在水平方向上的动量守恒(Δpx＝0)．细线被烧断瞬间，系统在水平方向的总动量为零．又知小球到达最高点时，球与槽水平方向上有共同速度，设为v′，由动量守恒定律有：0＝(M＋m)v′，所以v′＝0，正确选项为A.‎ ‎【答案】　A ‎9．某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图1211所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．‎ 图1211‎ ‎(1)若已得到打点纸带如图1212所示，并测得各计数点间距(标在图上)．A为运动起点，则应该选择________段来计算A碰前的速度，应选择________段来计算A和B碰后的共同速度．(以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)‎ 图1212‎ ‎(2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以上测量结果可得碰前m1v0＝__________kg·m/s；碰后(m1＋m2)v共＝________kg·m/s.由此得出结论____________．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎【解析】　(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度．而DE段内小车运动稳定，故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度．‎ ‎(2)小车A碰撞前的速度 v0＝＝ m/s＝1.050 m/s 小车A在碰撞前 m1v0＝0.40×1.050 kg·m/s ‎＝0.420 kg·m/s 碰后A和B的共同速度 v共＝＝ m/s ‎＝0.695 m/s 碰撞后A和B：‎ ‎(m1＋m2)v共＝(0.20＋0.40)×0.695 kg·m/s ‎＝0.417 kg·m/s 结论：在误差允许的范围内，碰撞前后系统的动量守恒．‎ ‎【答案】　(1)BC　DE ‎(2)0.420　0.417‎ 在误差允许的范围内，碰撞前后系统的动量守恒 ‎10．一辆质量m1＝3.0×103 kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量m2＝1.5×103 kg的轿车来不及刹车，直接撞入货车尾部失去动力．相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了s＝6.75 m停下．已知车轮与路面间的动摩擦因数μ＝0.6，求碰撞前轿车的速度大小．(重力加速度取g＝10 m/s2) 【导学号：64772010】‎ ‎【解析】　由牛顿第二定律得a＝＝μg＝6 m/s2‎ v＝＝9 m/s 由动量守恒定律得m2v0＝(m1＋m2)v v0＝v＝27 m/s.‎ ‎【答案】　27 m/s 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎11.气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦．在实验室中我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨及质量均为M的滑块A和B进行实验，如图1213所示．实验步骤如下：‎ 图1213‎ a．在滑块A上固定一质量为m的砝码，在滑块A和B之间放入一个处于压缩状态的弹簧，用电动卡销置于气垫导轨上；‎ b．按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当滑块A、B分别碰撞C、D挡板时计时结束，计时装置自动记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1、t2；‎ c．重复几次步骤a、b.问：‎ ‎(1)在调整气垫导轨时应注意________．‎ ‎(2)还应测量的数据有________．‎ ‎(3)滑块A、B被弹开过程中遵守的关系式是________．‎ ‎【解析】　(1)(2)略 ‎(3)根据物体质量与速度乘积之和不变有 ‎0＝(M＋m)vA′＋MvB′‎ 所以＝.‎ ‎【答案】　(1)调整导轨水平　(2)滑块A左端至C板的距离L1，滑块B右端到D板的距离L2‎ ‎(3)＝ ‎12．两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x随时间t变化的图像如图1214所示．求：‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图1214‎ ‎(1)滑块a、b的质量之比；‎ ‎(2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比．‎ ‎【解析】　(1)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题给图像得 v1＝－2 m/s①‎ v2＝1 m/s②‎ a、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题给图像得 v＝ m/s③‎ 由动量守恒定律得 m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v④‎ 联立①②③④式得 m1∶m2＝1∶8.⑤‎ ‎(2)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为 ΔE＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v2⑥‎ 由图像可知，两滑块最后停止运动．由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为 W＝(m1＋m2)v2⑦‎ 联立⑥⑦式，并代入题给数据得 W∶ΔE＝1∶2.⑧‎ ‎【答案】　(1)1∶8　(2)1∶2‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费