章末检测卷1动量守恒定律-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册同步练测（人教版2019）

能力练素养提升 7.BD 光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，选 项 A错误；泊松亮斑是光的衍射现象，选项C错误；由 光学知识可知选项 BD正确。 8.BD 放立体电影时有左右两架放映机同时工作，如图 所示，在每架放映机前有一块偏振镜子，其偏振方向互 相垂直，因此从放映机前偏振镜射出的两束偏振光的偏 振方向互相垂直，这两束偏振光经银幕反射其偏振方向 不改变，观众眼睛所戴的偏光眼镜的两只镜片偏振方向 互相垂直，且左眼镜片跟左边放映机前偏振镜的偏振方 向一致，右眼镜片跟右边放映机前偏振镜的偏振方向一 致。这样，左眼只能看到左放映机放映出的画面，右眼 只能看到右放映机放映出的画面，两眼看到的画面略有 差别，因而产生立体感，因此 B、D选项正确。 屏幕 偏光眼镜 立体电影 9.BD 当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波 长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射 现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细，故选项 AC错 误，BD正确。 10.B“佛光”现象属于衍射现象，雨后的彩虹属于光的折 射，孔雀羽毛色彩斑斓属于衍射现象，路面上的油膜在 阳光下呈现彩色属于光的干涉，树影中呈现一个个小 圆形光斑属于小孔成像，故选B。 11.D 如果每辆汽车的前灯玻璃和司机座位前面的前窗 玻璃都改为偏振玻璃，并使它们的透振方向都跟水平 方向斜向右上成45°,这时，从对面车灯射来的偏振光， 由于振动方向跟司机座位前的前窗玻璃上的透振方向 垂直，所以不会射进司机眼里；而从自己车灯射出去的 偏振光，由于振动方向跟自己前窗玻璃上的透振方向 相同，所以司机仍能看清自己车灯照亮的路面和物体。 故选 D. 12.解析 设入射角为θ?,折射角为 0?,反射角为0?′,如图所示。 0? 0 由光的反射定律知0?=0?', n=s, 0?根据光的折射率得 根据题设条件θ?+0?=90°, sinθ?=sin(90°-0?)=cos θ?, 则有n=sos=tane, 解得θ?=53°。 答案 53° 章末检测卷一 动量守恒定律 1.B 由碰撞过程中的实际情况可知，两冰壶不可能发生 二次碰撞，则碰后红壶的动量一定小于黄壶的动量，A 错误；由于碰撞过程两冰壶组成的系统动量守恒，故碰 撞过程中，红壶动量的减少量一定等于黄壶动量的增加 量，即p?一p?′=p?(p?1≠0),B正确；设两壶质量均为 m,碰撞前瞬间红壶速度为v。,碰撞后瞬间红壶和黄壶 的速度分别为v?、v?,由动量和动能的关系可知，碰撞过 △Ea=23-2m程中，红壶动能的减少量 ,黄壶动能的 AEa-,结合h-b'=p?,b'≠0得△En>增加量 △E_,C错误；如果两壶发生的碰撞为弹性碰撞，则碰撞 过程动量守恒，机械能守恒，则有 mv?=mv?+mv?, mo3=gmo,2+gmv2,解得v?=0,v?= v,与题 意相矛盾，D错误。 2.B 根据动量定理得 F△t=(m?+m?)△v,代入数据解得 m?=3 485 kg,选项B正确。 3.B 设宇航员反冲获得的最小速度为u,则有u== 705m/s=0.075 m/s,设喷出气体的质量为m,宇航员 连同装备的质量为M,喷出气体的过程系统动量守恒， 以气体的速度方向为正方向，由动量守恒定律得 mw— (M-m)u=0,解得m≈0.15 kg,选项 B正确。 4.C 由图像知，碰撞前 vA=4 m/s,vg=0,碰撞后vA′= vg'=1 m/s,由动量守恒定律可知 mAvA+0=mAvA′+ mgvg',解得mn=3mA,故C正确。 5.C A球与B球相碰时，由于A球的质量小于B球的质 量，A球弹回，B球获得速度，与C球碰撞，由于发生的 碰撞为弹性碰撞，且质量相等，B球静止，C球获得速 度，同理，C球与D球的碰撞，D球与E球的碰撞都是如 此，E球获得速度后与F球碰撞的过程中，由于 E球的 质量大于F球的质量，E球、F球碰撞后都向前运动，所 以碰撞之后，A、E、F 三球运动，B、C、D三球静止，选项 C正确。 6.C 在1s内喷出离子的质量m=3.0×10-3×10-3kg =3.0×10-?kg,则t时间内喷出离子的质量为mt,对 喷出的离子，取运动方向为正，由动量定理得 Ft=mto —0,代入数据解得：F=mv=3.0×10-?×30×103N= 0.09 N,由牛顿第三定律可知，探测器获得的平均推力 大小F′=F=0.09 N,故C正确。 32 7.C 设子弹运动方向为正方向，在发射第一颗子弹的过 程中小船后退的距离为s,根据题意知子弹飞行的距离 为(L-s),则由动量守恒定律有：m(L—s)一[M+(n— 1)m]s=0,解得：s=M+nmL,每颗子弹射入靶中的过 程中，小船后退的距离都相同，因此 n颗子弹全部射入 的过程中，小船后退的总距离为ns=M+nmL。 8.CD 斜面对小球做功，小球机械能不守恒，故 AB错 误；斜面体和小球组成的系统机械能守恒，水平方向动 量守恒，竖直方向动量不守恒，故CD正确。 9.ABD 高压水枪单位时间喷出的水的质量为m。= S=4pomD2,所以B正确；由动量定理有FAt= mv,m=m。△t,解得水柱对汽车的平均冲力为 F= 4p2πD2,,所以 A 正确，C错误；高压水枪喷口的出水 p=号=o2,与面积无关，与速度的平方成正压强为 比，所以D正确。 =A10.BD 由x-t图像可知，碰撞前：A球的速度 =4-10m/s=-3 m/s,B球的速度a=A 4m/s=2 m/s;碰撞后A、B两球的速度相等，为 0,=m'=o=2-4m/s=-1 m/s,则碰撞前后A的 动量变化量△PA=mv—mvA=4 kg·m/s;对 A、B组 成的系统，由动量守恒定律有mvA+mgvg=(m+mg)v, 解得mg=4kg。A与B碰撞前的总动量为p=moA +mgvg=2×(-3)kg·m/s+4×2 kg·m/s= -3kg·m/s;由动量定理可知，碰撞时A对B所施 冲量为：Ig=△pg=-4 kg·m/s=-4 N·s。碰撞中 :△E&=2mu2+A、B两球组成的系统损失的动能： 2mav2-_(m+mg)2,代入数据解得△E?=10J,故 AC错误，BD正确。 11.解析 (1)由实验原理可知，需要测小球质量，测OM、 OP、ON距离，为准确确定落点，用圆规把多次实验的 落点用尽可能小的圆圈起，把圆心作为落点，所以需要 天平、刻度尺、圆规。 (2)根据动量守恒定律有：mAOP=mAOM+mgON, 即mA(OP-OM)=mgON,A正确。 答案(1)BCD (2)A 12.解析 (1)球1从A点由静止释放到最低点，由动能定 理可得m,gh?=2m;v2,解得v?=3V2gd,碰前球1 的动量大小为 p?=m?v?=3m?√2gd,同理可得碰后球 1的速度大小 v?'=√2gd,碰后球2的速度大小 v?′= 2√2gd,如果碰撞过程中动量守恒，取向左为正方向， 则应满足 m?v?=—m?v?'+m?v?′即 3m?√2gd = -m?√2gd+2m?√2gd,整理得2m?=m?。 (2)与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的 优点是双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨 迹在同一竖直平面内，避免小球做圆锥摆运动，A正确。 答案(1)3m?√2gd 2m?=m?(2)A 0==10×60m/s=13.解析 设航天员的速度为 v,则 0.075 m/s,释放质量为m?的气体后，则根据动量守恒 定律有0=m?v?一(M—m?)v,代入数据得 m?≈ 0.15 kg。 答案 0.15 kg 14.解析(1)设在时间△t内有质量为△m的空气分子与 空间站前端发生碰撞，则可得△m=nSv?△tm,以空气 分子碰撞后运动方向为正方向，受力分析如图， ? 空间站 空气柱 根据动量定理得f△t=△mv?—△m(一v?), 联立解得f=nSv?m(v?+v?), 由牛顿第三定律知 F=f, 得F=nSv?m(v?+v?)。 (2)①由于受到阻力，所以为了维持空间站运行，需要 施加动力。 ②由于受到阻力，空间站速度减小，万有引力大于空间 站需要的向心力，所以运行轨道高度会降低。 答案(1)nSv?m(v?+v?)(2)①需要施加动力 ②轨道高度会降低 15.解析 (1)设小球B恰好过C点时速度为vc,则有 mg=mR ① -mg·2R=_mve2-_mv2 联立①②式解得：vg=5 m/s。 ② (2)小球B与弹簧分离前后，对于由小球A、B及弹簧 组成的系统：由动量守恒定律及能量守恒定律有 Mv?=MvA+mvg _Mo3=_Mo2+2mu2 联立③④式解得 v?=5 m/s。 ③ ④ 33 (3)对于由小球 A、B及弹簧组成的系统：当 A、B两者速 度相同时，弹簧有最大弹性势能E,设共同速度为v,由 动量守恒定律及能量守恒定律有Mv?=(M+m)v ⑤ E?=_Mo-_(M+m)2 ⑥ 联立⑤⑥式解得Ep=1.25 J。 答案(1)5 m/s (2)5 m/s (3)1.25 J 章末检测卷二 机械振动 1.D 物体的简谐运动并不是只在水平方向发生，各个方 向都有可能发生，选项A错误；简谐运动是最简单的振 动，选项 B错误；物体做简谐运动的轨迹并不是正弦曲 线，选项C错误；若物体的振动图像是正弦曲线，则其一 定是做简谐运动，选项D正确。 2.D 飞机抖动得厉害是因为发生了共振现象，想要解决 这一问题需要使系统的固有频率与驱动力的频率差别 增大，在飞机机翼前缘处安装一个配重杆，改变的是机 翼的固有频率，故选项D正确。 3.C 单摆的周期与摆球的质量无关，但当水从球中向外 流出时，等效摆长是先变长后变短再加到原值，因而周 期先变大后变小再回到原值，故选项C正确。 4.A A=8×10-3m,T=0.5 s,w==4π,初始时刻具 有负方向的最大加速度，则初相位为φ=2,故振动方 程应为x=8×10?3sin(4mt+否)m,故选项A正确。 5.B 题目规定向右为正方向，由题图乙可判断，第 0.2 s 末质点位于O点且从O向A 运动，故速度方向为负方 向，即O→A,A错误；由题图乙可判断第 0.4 s末质点 位于A点，由于做简谐运动的物体加速度的方向总是 指向平衡位置，故加速度方向是A→0,B正确；由题图 乙可判断在0.1～0.3 s内，质点先从 BO段中的某点向 平衡位置运动，速度逐渐增大，过O点后继续运动，速度 逐渐减小，由于质点振动的周期为0.8 s,所以质点振动 了4T,,根据对称性，可判断质点通过的路程大于5 cm, C错误；在0.2～0.4s内质点从O向A 运动，速度逐渐 减小，故动能在逐渐减小，D错误。 6.B 受迫振动的频率与驱动力的频率相同；当物体受迫 振动时，驱动力的频率与振子的固定频率越接近，振幅 越大。由题图甲可得，f?>fm,A?>Am。若c状态所 对应的图像是曲线I,由于f<f?,所以曲线Ⅱ所对 应的状态可能是图像中的a点，故 A错误，B正确；若b 状态所对应的是曲线Ⅱ,由于f?>f,所以图线I的 状态不可能是a点和c点，故C、D选项错误。 7.C 据题意，两段光滑圆弧所对应的圆心角均小于5°, 把两球在圆弧上的运动看作等效单摆，等效摆长等于圆 弧的半径，则 A、B 两球的运动周期分别为 TA= 2m√,T?=2m√唇，,两球第一次到达O点的时间分 t=4T=查√,a=4Ta=2√唇，别为 ,由于 R?<R?,则tA<tg,故两小球第一次相遇点的位置一定 在O点的右侧，故选C。 8.BC 单摆摆动过程中，机械能守恒，在最高点时重力势 能最大，最低位置时动能最大，故选项B正确，选项 A 错误；在B点，Ep=E?+E=EA,故选项C正确，选项 D错误。 9.AD 物体的位移为x,则物体所受的合力F=—k?x一 k?x=—(k?+k?)x=-3kx,D正确，C错误；可见物体做 的是简谐运动，由简谐运动的对称性可得OC=OB,A 正确，B错误。 10.AC 根据受迫振动的特点，共振筛的振动频率等于偏 心轮的转动频率，当偏心轮的转速为36 r/min 时，共振 f=36Hz=0.6 Hz,增大电压，偏心筛的振动频率为 轮的转动频率将增大，根据题图乙的共振曲线可知，若 共振筛的振动频率由0.6 Hz 逐渐增大到0.8 Hz,筛 子的振幅会增大，当频率为0.8 Hz时振幅最大，A正 确，B错误；由题图乙知筛子的固有频率为0.8 Hz,由 题意，增大筛子质量，可增大筛子的固有周期，筛子的 固有频率将减小，由于开始时偏心轮的转动频率小于 筛子的固有频率，若筛子的固有频率减小，则固有频率 更接近筛子的振动频率，可知筛子的振幅会增大，当筛 子的固有频率减小到0.6 Hz 时振幅最大，C正确，D 错误。故选A、C。 11.解析(1)单摆的周期T=n,,由单摆周期公式 T= 2m√营可得，g=47L_4aL。 (2)悬点到易拉罐重心的距离是单摆的摆长，只测出悬 点O到易拉罐上方的节点A的距离，把OA距离当作 g=4m22可知，所测重摆长，则所测摆长L偏小，由 力加速度偏小。 (1)?~2L答案 (2)偏小 12.解析(1)螺旋测微器的主尺读数为5.5 mm, 可动刻度读数为0.01×48.0 mm=0.480 mm, 则最终读数为5.980 mm。 34 ◆高中物理·选择性必修第一册（人教版） 章未检测卷一 动量守恒定律 (满分：100分，时间：90分钟) 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每：3.电影《火星救援》中，宇航员在太空中与飞 小题给出的四个选项中，第1~7题只有 船之间相距7.5m,飞船无法实施救援活 一项符合题目要求，每小题4分：第8~10 动，为了靠近飞船，男主角剪破自己的宇航 题有多项符合题目要求，每小题6分，全 服，反向喷出气体使自己飞向飞船。假设 部选对的得6分，选对但不全的得3分， 气体能以50m/s的速度瞬间喷出，宇航员 有选错的得0分。 连同装备共100kg,开始时宇航员和飞船 1.范苏圆、凌智组成的中国 保持相对静止，宇航员必须在100s内到达 队在2022年冰壶混双首 飞船，喷出气体的质量至少为 轮比赛中击败瑞士组合， A.0.1 kg B.0.15kg 取得北京冬奥会上的开 C.0.2 kg D.0.25kg 门红。凌智在某次传击时，中国队的红壶 4.A、B两物体发生正碰，碰 ta/m 20 以一定的速度与瑞士队静止的黄壶发生正 撞前后物体A、B都在同一 碰，且碰后红壶仍沿原方向运动，已知红壶 直线上运动，其位移一时 与黄壶的质量相等。则下列说法正确的是 间图像如图所示。由图可 知，物体A、B的质量之 A.碰后红壶的动量可能大于黄壶的动量 比为 B.碰撞过程中，红壶动量的变化量在数值 A.1:1 B.1:2 上等于黄壶动量的变化量 C.1:3 D.3:1 C.碰撞过程中，红壶动能的变化量在数值 5.如图所示，体积相同的A、B、C、D、E、F六 上等于黄壶动能的变化量 个球并排放置在光滑的水平面上，B、C、D、 E四球质量相等，而F球质量小于B球质 D.该碰撞可能为弹性碰撞 2.在地球的上空完成了用动力学方法测质量 量。A球的质量等于F球质量，A球以速 度U。向B球运动，所产生的碰撞均为弹性 的实验。实验时，用“双子星号”宇宙飞船 碰撞，则碰撞之后 () 去接触正在轨道上运行的火箭组（后者的 A B C D E F 发动机已熄火)，接触以后，开动“双子星 .d0000 号”飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加 A.五个小球静止，一个小球运动 速。推进器的平均推力F=895N,推进器 B.四个小球静止，两个小球运动 工作时间△1=7s。测出飞船和火箭组的 C.三个小球静止，三个小球运动 速度变化△v=0.91m/s。已知“双子星号” D.六个小球都运动 飞船的质量m1=3400kg。由以上实验数 :6,太空探测器常装配离子发动机，其基本原理 据可测出火箭组的质量2为 ( 是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出， A.3400kg B.3485kg 从而为探测器提供推力，若某探测器质量为 C.6265kg D.6885kg 490kg,离子以30km/s的速率（远大于探测 46 器的飞行速率)向后喷出，流量为3.0× B.高压水枪单位时间喷出的水的质量为 103g/s,则探测器获得的平均推力大小为 1 UxD A.1.47N B.0.147N C.高压水枪喷出水柱的直径D减半时，水 C.0.09N D.0.009N 柱对汽车的平均冲力加倍 7.某人在一只静止的小船上练习打靶，已知 D.当高压水枪的出水速度变为原来2倍 船、人、枪（不包括子弹）及靶的总质量为 时，压强变为原来的4倍 M,枪内装有n颗子弹，每颗子弹的质量均 10.A、B两球沿直线运↑m 10 为m,枪口到靶的距离为L,子弹水平射出 动并发生正碰。右 枪口相对于地面的速度为，在发射后一颗 图为两球碰撞前后 子弹时，前一颗子弹已嵌入靶中，求发射完 的位移一时间图像。 34t/ 颗子弹时，小船后退的距离为 a、b分别为A、B两球碰撞前的位移一时 L 间图像，c为碰撞后两球共同运动的位 A.M+ni B.M千m 移一时间图像，若A球质量是m=2kg, nm L m一1 则由图可知 () C.M+nm D.M+n A.A、B碰撞前的总动量为3kg·ms 8.在光滑的水平面上静止放 B.碰撞时A对B所施冲量为一4N·s 置一个光滑的斜面体，斜面 37 C.碰撞前后A的动量变化量为6kg·m/s 的倾角为37°，高度为h,将 D.碰撞中A、B两球组成的系统损失的动 一个可看作质点的小球从斜面顶端由静止 能为10J 释放，斜面体的质量是小球质量的两倍，小 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 球运动到斜面底部的过程中 11.(6分)在探究碰撞中 AB A.斜面体对小球不做功 的不变量实验中，装 B.小球的机械能守恒 置如图所示，两个小 0 M P N C,斜面体和小球组成的系统动量不守恒 球的质量分别为m D.斜面体和小球组成的系统机械能守恒 和go 9.用高压水枪清洗汽车的照片如图所示。设 (1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是 水枪喷出水柱截面为圆形，直径为D,水流 必需的？请将这些器材前面的字母填在 速度为，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽 横线上 车后沿原方向的速度为零。高压水枪的质 A.停表 B.刻度尺 量为M,手持高压水枪操作，已知水的密度 C.天平 D.圆规 (2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点 为P。下列说法正确的是 间的距离，则下列式子可能成立的有 A.AON B."AOM me MP MP C.匹=」 OP A.水柱对汽车的平均冲力为4mD D. A_OM mu MN mB MN 47 ◆高中物理·选择性必修第一册（人教版 12.(9分)利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中：13.(10分)一个连同装备 的动量守恒定律。实验器材：两个半径相 共100kg的航天员， 同的球1和球2、细线若干、坐标纸、刻度 在离飞船45m的位 尺。实验步骤： 置与飞船处于相对静止的状态。装备中 有一个高压气源，能以50m/s的速度喷 出气体。航天员为了能在10min时间内 返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次 性向后喷出的气体质量是多少？ (I)如图甲所示，测量小球1、2的质量分 别为m1、m2,将两小球各用细线悬挂 于水平支架上，各悬点位于同一水 平面。 (Ⅱ)将坐标纸竖直固定在一个水平支架 上，使坐标纸与小球运动平面平行且 尽量靠近。坐标纸每一小格是边长 为d的正方形。将小球1拉至某 位置A,由静止释放，垂直坐标纸方 向用手机高速连拍。 (Ⅲ)如图乙所示，分析连拍照片得出，球1 从A点由静止释放，在最低点与球2 发生水平方向的正碰，球1反弹后到 达的最高位置为B,球2向左摆动的 最高位置为C,测得A、B、C到最低 点的竖直高度差分别为h,=9d、h2= d、h2=4d。已知重力加速度为g。 14.(14分)在“天宫课堂”太空授课活动中， 完成以下问题： 某同学向航天员提问：“空间站飞行时会 (1)碰前球1的动量大小为 :若 不会受到阻力，是否达到所需的速率后， 满足关系式 ,则验证碰撞中动量 就可以不施加动力，而保持速率不变呢？” 守恒。 我国空间站的轨道距地面高度约430km, (2)与用一根细线悬挂小球相比，本实验 远在100km的卡门线（外太空与地球大气 采用双线摆的优点是 层的分界线)之上，但轨道处依然存在非 A.保证球1与球2都能在竖直平面内 常稀薄的大气。 运动 空间站 B.更易使小球碰撞接近弹性碰撞 约430km 卡门线 C.受空气阻力小一些 地面 j0o km 48 (1)为简化问题，将空间站视为如图所示：15.(15分)如图所示，CDE为光滑的轨道，其 的圆柱体，其在运行方向的横截面积为 中ED段是水平的，CD段是竖直平面内 S。假定：单位体积内与空间站前端横截 的半圆，与ED相切于D点，且半径R 面发生碰撞的空气分子个数为，且速度 0.5m。质量m=0.2kg的小球B静止在 方向均与横截面垂直：以空间站为参考 水平轨道上，另一质量M=0.2kg的小球 系，碰撞前后空气分子的平均速率分别为 A前端装有一轻质弹簧，以速度u,向左 、。若每个空气分子的平均质量为m, 运动并与小球B发生相互作用。小球A、 不考虑空气分子间的相互作用，求空间站 B均可视为质点，若小球B与弹簧分离后 前端受到空气作用力F的大小。 滑上半圆轨道，并恰好能过最高点C,弹 (2)假如你是航天员，请从以下两个方面 簧始终在弹性限度内，重力加速度g取 对该同学的问题作答。 10m/s,则： ①维持空间站的运行是否需要施加动力： ②若一直不施加动力，轨道高度将如何 变化。 D (1)小球B与弹簧分离时的速度是 多大？ (2)小球A的速度是多大？ (3)弹簧最大的弹性势能E。是多少？ 49