高中物理单元测试——第一章动量守恒定律（较难版02）

**基本信息** 聚焦高中物理动量守恒定律单元，通过基础概念辨析、实验探究及多情境综合应用，全面考查物理观念与科学思维，适配单元复习的能力梯度需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|动量概念、动量定理、系统守恒判断|结合打糍粑（题3）、蹦极（题5）等真实情境，辨析动量与动能关系（题2），体现物理观念| |多选题|3/18|冲量计算、动量守恒条件、a-t图像分析|斜面下滑（题8）、热气球投物资（题9）等多过程问题，考查科学推理与模型建构| |实验题|2/15|验证动量守恒（光电门/斜槽小球）|游标卡尺读数（题11）、落点确定（题12），注重实验操作与证据获取，落实科学探究| |解答题|3/39|多体碰撞、动量与能量综合|小孩推冰块（题14）、子弹击穿木块（题15）等复杂情境，考查多过程分析与问题解决，凸显科学思维|

高中物理单元测试 —— 第一章 动量守恒定律（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于动量的概念，以下说法中正确的是（　　） A．速度大的物体动量大 B．质量大的物体动量大 C．两个物体的速度相等，那么质量大的物体动量一定大 D．两个物体的质量相等，速度大小也相等，则它们的动量一定相同 2．（本题4分）下列关于动能和动量的说法正确的是（　　） A．物体的速率改变，物体的动能和动量不一定都变 B．做匀速圆周运动的物体，在任何相同的时间内动量的变化量都相同 C．两个物体质量相等，动量大的物体其动能也一定大 D．物体的动量发生变化，动能也一定变化 3．（本题4分）如图所示是用木槌把糯米饭打成糍粑的场景，已知木槌质量为 12kg，木槌刚接触糍粑时的速度为 6m/s，打击糍粑0.1s后木槌静止，重力加速度为 ，木槌击打糍粑过程中所受平均作用力大小为（　　） A．1080N B．840N C．720N D．600N 4．（本题4分）如图，A、B两物体的质量之比为，它们原来静止在平板车C上，A、B两物体间有一根被压缩了的水平轻质弹簧，A、B两物体与平板车上表面间的动摩擦因数相同，水平地面光滑。当弹簧突然释放后，A、B两物体被弹开（A、B两物体始终不滑出平板车），则有（　　） A．A、B系统动量守恒 B．A、B、C及弹簧整个系统机械能守恒 C．A、B在小车C上滑动过程中小车一直处于静止 D．A、B、C组成的系统动量守恒 5．（本题4分）为了研究跳跃者的运动情况，研究者在弹性蹦极绳上端加装了力传感器。从跳跃者跃下平台开始计时，力传感器显示力随时间的变化情况如图所示。忽略蹦极绳的质量和空气阻力，跳跃者近似沿竖直方向运动。在时间内，跳跃者所受（    ） A．重力的冲量为0 B．蹦极绳弹力的冲量为0 C．合外力冲量为0 D．合外力做功为0 6．（本题4分）湖面上有帆船正以速度匀速顺风航行。已知该船帆与风速垂直的有效受风面积为S，水平风速恒为，吹到船帆后与船速相同，且有，湖面上空气密度为。则风对船帆的推力为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图所示，在水平面固定放置的光滑圆环内嵌着质量分别为、（）的1、2两个大小相同的小球，连线过环心。小球可看作质点，初始时小球2静止于点，小球1以初速度沿圆环切向方向运动，若小球1和2之间发生弹性碰撞，两球第二次在点相碰，则小球的质量比是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，两个质量相同的物体，沿着高度相同，倾角不同的两个光滑固定斜面的顶端，由静止自由下滑，则两物体在滑到底端的过程中（　　） A．两物体所受合外力的冲量相同 B．两物体所受合外力做功相同 C．两物体动能的增加量相同 D．两物体动量的变化量相同 9．（本题6分）如图，载有物资的总质量为M的热气球静止于距水平地面H的高处。现将质量为m的物资以相对地面竖直向下的速度v0投出，物资落地时与热气球的距离为d。热气球所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力。下列说法正确的（　　） A．物资落地前，热气球与其组成的系统动量守恒 B．投出物资后热气球匀速上升 C． D． 10．（本题6分）如图甲所示，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x1，撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图乙所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，下列说法正确的是（　　） A．0到t2时间内，墙对B的冲量大于mBS1 B． C．B运动后，弹簧的最大形变量小于x1 D． 三、实验题 11．（本题6分）某同学用光电门和气垫导轨做“验证碰撞过程中动量守恒定律”的实验，步骤如下： (1)调节气垫导轨至水平状态后，将滑块A、B放置在图甲所示的初始位置，用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB（含遮光条）。用游标卡尺分别测量固定在滑块A、B上遮光条的宽度d1、d2，其中d1的示数如图乙所示，则d1=________mm。 (2)给滑块A施加一初速度，使其经过光电门1后与滑块B发生碰撞，再先后通过光电门2（两滑块通过光电门2之前未再次碰撞）。测得滑块A上的遮光条通过光电门1的挡光时间为t，滑块A上的遮光条通过光电门2的挡光时间为t1，滑块B上的遮光条通过光电门2的挡光时间为t2，则两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度为________（用测量的物理量字母表示）。 (3)若有关系式________成立（用字母mA、mB、d1、d2、t、t1、t2表示），则说明两滑块组成的系统在碰撞过程中动量守恒。 12．（本题9分）某实验小组同学利用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒，实验时，进行了如下操作： 步骤1：组装装置，并调节斜槽末端切线水平，然后用天平测量小球1、2的质量分别为、； 步骤2：斜槽的末端不放置小球2，使小球1多次从斜槽上的挡板处由静止释放，确定小球1的平均落地点P； 步骤3：将小球2放在斜槽的末端，使小球1从斜槽上的挡板处由静止释放，重复多次，确定小球1的平均落地点M和小球2的平均落地点N； 步骤4：用刻度尺测量M、P、N到斜槽末端的水平距离分别为、、。 结合以上操作，回答下列问题： (1)步骤1中，调节斜槽末端切线是否水平时，应如何检验______； (2)步骤2中，为了保证小球1碰后不反弹，则应满足______（选填“>”“=”或“<”）；为了完成验证，本次实验______（选填“需要”或“不需要”）测量斜槽末端到水平面的高度； (3)若碰撞过程中的动量守恒，则关系式______成立； (4)若、、，且碰撞中动量守恒，则______ 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，质量均为的甲、乙两物块（两物块均视为质点）静止在足够大的水平地面上，乙左侧的地面光滑、右侧的地面粗糙，两物块与粗糙地面间的动摩擦因数均为。现用大小为的水平瞬时冲量作用于甲，一段时间后甲、乙发生正碰，碰撞过程中甲、乙间的弹力远大于它们受到的摩擦力，碰撞后两物块粘在一起继续向前运动。 重力加速度大小为。求： （1）碰撞后瞬间甲的速度大小； （2）碰撞后甲通过的距离。 14．（本题13分）如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面4m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h（h小于斜面体的高度）。已知小孩与滑板的总质量，冰块的质量，斜面体的质量，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度大小。求： （1）冰块在斜面体上上升到最大高度时的速度大小； （2）冰块在斜面体上上升的最大高度h； （3）冰块与斜面体分离后斜面体和冰块的速度大小，并判断冰块能否追上小孩。 15．（本题16分）如图所示，质量为的小木块A，静止在质量且下表面光滑、上表面粗糙的长木板B的左端。长木板B右侧放置一质量为的物块C。现有一颗质量为的子弹，以的初速度，从左向右瞬间水平击穿小木块A，木块A被击穿后的速度为6m/s，此后木块A在长木板B上滑动，A、B达到共同速度的瞬间，B与C发生弹性碰撞，整个运动过程中，小木块A未从长木板B上掉落。已知A、B间的动摩擦因数，物块C与地面间的动摩擦因数，重力加速度大小取。求： (1)子弹穿过小木块A后的速度大小； (2)长木板B右端与物块C的初始距离； (3)物块C与地面间因摩擦产生的热量。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第一章 动量守恒定律（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于动量的概念，以下说法中正确的是（　　） A．速度大的物体动量大 B．质量大的物体动量大 C．两个物体的速度相等，那么质量大的物体动量一定大 D．两个物体的质量相等，速度大小也相等，则它们的动量一定相同 【答案】C 【详解】AB．物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量，只有速度与质量的乘积大时动量才大，AB错误； C．根据定义，速度相等时质量大动量大，C正确； D．动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同，质量相等，速度大小也相等，只能说明动量的大小相等，方向不一定相同，不能说动量相同，D错误。 故选C。 2．（本题4分）下列关于动能和动量的说法正确的是（　　） A．物体的速率改变，物体的动能和动量不一定都变 B．做匀速圆周运动的物体，在任何相同的时间内动量的变化量都相同 C．两个物体质量相等，动量大的物体其动能也一定大 D．物体的动量发生变化，动能也一定变化 【答案】C 【详解】A．根据，可知，物体的速率改变，物体的动能和动量都发生变化，故A错误； B．做匀速圆周运动的物体，所受合力大小不变，方向发生改变，所以在相同的时间内，合力的冲量不一定相同，根据动量定理可知，动量的变化量不一定相同，故B错误； C．根据 可知两个物体质量相等，动量大的物体其动能也一定大，故C正确； D．物体的动量发生变化，可能只是速度方向发生变化，速度大小不变，则动能可能不变，故D错误。 故选C。 3．（本题4分）如图所示是用木槌把糯米饭打成糍粑的场景，已知木槌质量为 12kg，木槌刚接触糍粑时的速度为 6m/s，打击糍粑0.1s后木槌静止，重力加速度为 ，木槌击打糍粑过程中所受平均作用力大小为（　　） A．1080N B．840N C．720N D．600N 【答案】B 【详解】设竖直向下为正方向，对于木槌由动量定理可得解得 木槌受到糍粑的平均作用力为 F=-840N 负号表示方向竖直向上。 故选B。 4．（本题4分）如图，A、B两物体的质量之比为，它们原来静止在平板车C上，A、B两物体间有一根被压缩了的水平轻质弹簧，A、B两物体与平板车上表面间的动摩擦因数相同，水平地面光滑。当弹簧突然释放后，A、B两物体被弹开（A、B两物体始终不滑出平板车），则有（　　） A．A、B系统动量守恒 B．A、B、C及弹簧整个系统机械能守恒 C．A、B在小车C上滑动过程中小车一直处于静止 D．A、B、C组成的系统动量守恒 【答案】D 【详解】A．在弹簧释放的过程中，因，由摩擦力公式 可知A、B两物体所受的摩擦力大小不相等，故A、B两物体组成的系统合外力不为零，A、B两物体组成的系统动量不守恒，故A错误； BC．A物体对小车向左的滑动摩擦力小于B对小车向右的滑动摩擦力，在A、B两物体相对小车停止运动之前，小车所受的合外力向右，小车将向右运动，因存在摩擦力做负功，最终整个系统将静止，则系统的机械能减为零，不守恒，故BC错误； D．A、B、C组成的系统所受合外力为零，系统的动量守恒，故D正确。 故选D。 5．（本题4分）为了研究跳跃者的运动情况，研究者在弹性蹦极绳上端加装了力传感器。从跳跃者跃下平台开始计时，力传感器显示力随时间的变化情况如图所示。忽略蹦极绳的质量和空气阻力，跳跃者近似沿竖直方向运动。在时间内，跳跃者所受（    ） A．重力的冲量为0 B．蹦极绳弹力的冲量为0 C．合外力冲量为0 D．合外力做功为0 【答案】D 【详解】A．重力是恒力，在时间内，时间不为0，重力冲量，A错误； B．弹力是变力，其冲量为图像与时间轴围成的面积，显然面积不为0，B错误； C.跳跃者在和时刻速度大小相等，方向相反，根据动量定理可知合外力冲量不为零，C错误； D．因力传感器图像对称，的过程中，跳跃者初末动能相等（速度大小相等），故 合外力做功，D正确。 故选D。 6．（本题4分）湖面上有帆船正以速度匀速顺风航行。已知该船帆与风速垂直的有效受风面积为S，水平风速恒为，吹到船帆后与船速相同，且有，湖面上空气密度为。则风对船帆的推力为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】单位时间内冲击帆的空气质量为 由动量定理 得推力 故选A。 7．（本题4分）如图所示，在水平面固定放置的光滑圆环内嵌着质量分别为、（）的1、2两个大小相同的小球，连线过环心。小球可看作质点，初始时小球2静止于点，小球1以初速度沿圆环切向方向运动，若小球1和2之间发生弹性碰撞，两球第二次在点相碰，则小球的质量比是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】若两球发生弹性碰撞则有， 联立解得， 根据题意，当时，小球1反弹，反弹后小球2运动圆周、小球1运动圆周后发生第二次碰撞，则有 解得 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，两个质量相同的物体，沿着高度相同，倾角不同的两个光滑固定斜面的顶端，由静止自由下滑，则两物体在滑到底端的过程中（　　） A．两物体所受合外力的冲量相同 B．两物体所受合外力做功相同 C．两物体动能的增加量相同 D．两物体动量的变化量相同 【答案】BC 【详解】BC．根据动能定理可得 可得 可知两物体所受合外力做功相同，两物体动能的增加量相同，故BC正确； AD．根据动量定理可得 可知两物体动量的变化量大小相等，但方向不同；两物体所受合外力的冲量大小相等，但方向不同；故AD错误。 故选BC。 9．（本题6分）如图，载有物资的总质量为M的热气球静止于距水平地面H的高处。现将质量为m的物资以相对地面竖直向下的速度v0投出，物资落地时与热气球的距离为d。热气球所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力。下列说法正确的（　　） A．物资落地前，热气球与其组成的系统动量守恒 B．投出物资后热气球匀速上升 C． D． 【答案】AC 【详解】A．物资抛出之前，物资和气球受合力为零，物资抛出后，气球和物资受合外力不变，则系统受合外力仍为零，则物资落地前，热气球与投出的物资组成的系统动量守恒，选项A正确； B．投出物资后热气球受合力向上，则向上做匀加速直线运动，选项B错误； CD．设物资落地时与热气球上升的高度为h，则对物资和气球系统，由动量守恒定律 解得 则 选项C正确，D错误。 故选AC。 10．（本题6分）如图甲所示，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x1，撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图乙所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a-t图像与坐标轴所围图形的面积大小，下列说法正确的是（　　） A．0到t2时间内，墙对B的冲量大于mBS1 B． C．B运动后，弹簧的最大形变量小于x1 D． 【答案】AC 【详解】B．根据图像可知，在t1时刻之后，A、B一起运动时，根据， 可得，故B错误； A．根据受力分析可知，在0到t1时间内，物体B处于静止状态，所以墙对B的力与弹簧对A的力大小方向均相同，在图乙中面积表示速度的变化量，根据动量定理可知0到t2时间内，墙对B的冲量，故A正确； C．当两物体加速度最大时，弹簧的形变量最大，即t2时刻弹簧的形变量最大，此时两物体的速度相等，B脱离墙面后，AB运动过程中动量守恒，即 根据系统机械能守恒定律可得 联立可得，故C正确； D．根据图像可知， 脱离墙面后图线与坐标轴围成的面积分别为A、B的速度变化量，即， 所以，故D错误。 故选AC。 三、实验题 11．（本题6分）某同学用光电门和气垫导轨做“验证碰撞过程中动量守恒定律”的实验，步骤如下： (1)调节气垫导轨至水平状态后，将滑块A、B放置在图甲所示的初始位置，用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB（含遮光条）。用游标卡尺分别测量固定在滑块A、B上遮光条的宽度d1、d2，其中d1的示数如图乙所示，则d1=________mm。 (2)给滑块A施加一初速度，使其经过光电门1后与滑块B发生碰撞，再先后通过光电门2（两滑块通过光电门2之前未再次碰撞）。测得滑块A上的遮光条通过光电门1的挡光时间为t，滑块A上的遮光条通过光电门2的挡光时间为t1，滑块B上的遮光条通过光电门2的挡光时间为t2，则两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度为________（用测量的物理量字母表示）。 (3)若有关系式________成立（用字母mA、mB、d1、d2、t、t1、t2表示），则说明两滑块组成的系统在碰撞过程中动量守恒。 【答案】(1)2.6 (2) (3) 【详解】（1）图乙可知游标卡尺精度为0.1mm，则d1=2mm+0.1mm×6=2.6mm。 （2）两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度为遮光条通过光电门1的速度。 （3）由题，两滑块发生碰撞后瞬间的速度为遮光条通过光电门2的速度，滑块B的速度 滑块A的速度 若A、B碰撞满足动量守恒，则有 故得 12．（本题9分）某实验小组同学利用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒，实验时，进行了如下操作： 步骤1：组装装置，并调节斜槽末端切线水平，然后用天平测量小球1、2的质量分别为、； 步骤2：斜槽的末端不放置小球2，使小球1多次从斜槽上的挡板处由静止释放，确定小球1的平均落地点P； 步骤3：将小球2放在斜槽的末端，使小球1从斜槽上的挡板处由静止释放，重复多次，确定小球1的平均落地点M和小球2的平均落地点N； 步骤4：用刻度尺测量M、P、N到斜槽末端的水平距离分别为、、。 结合以上操作，回答下列问题： (1)步骤1中，调节斜槽末端切线是否水平时，应如何检验______； (2)步骤2中，为了保证小球1碰后不反弹，则应满足______（选填“>”“=”或“<”）；为了完成验证，本次实验______（选填“需要”或“不需要”）测量斜槽末端到水平面的高度； (3)若碰撞过程中的动量守恒，则关系式______成立； (4)若、、，且碰撞中动量守恒，则______ 【答案】(1)见解析 (2) ＞ 不需要 (3) (4)3:1 【详解】（1）在检验斜槽末端是否水平时，将小球轻轻地放在斜槽末端，若小球静止则表明斜槽的末端水平。 （2）[1]为了防止入射球碰后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，即； [2]由于小球每次离开斜槽末端后均做平抛运动，又由于竖直方向下落的高度相同，所以小球离开斜槽末端到落地的时间均相同，而碰撞后瞬间的速度等于平抛运动的初速度，由，即水平位移与初速度成正比，所以不需要测量小球在空中运动的时间，即不需要测量斜槽末端到水平面的高度。 （3）设碰撞前入射球的速度大小为，碰撞后入射球速度大小为，被碰球速度大小为，若碰撞过程中系统动量守恒，由动量守恒定律得 小球做平抛运动的时间t相等，两边同时乘以t，则有 则 （4）若、、，且动量守恒，代入 解得 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，质量均为的甲、乙两物块（两物块均视为质点）静止在足够大的水平地面上，乙左侧的地面光滑、右侧的地面粗糙，两物块与粗糙地面间的动摩擦因数均为。现用大小为的水平瞬时冲量作用于甲，一段时间后甲、乙发生正碰，碰撞过程中甲、乙间的弹力远大于它们受到的摩擦力，碰撞后两物块粘在一起继续向前运动。 重力加速度大小为。求： （1）碰撞后瞬间甲的速度大小； （2）碰撞后甲通过的距离。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设甲与乙碰撞前瞬间甲的速度大小为，根据动量定理有 根据动量守恒定律有 解得 （2）由功能关系有 解得 14．（本题13分）如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面4m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h（h小于斜面体的高度）。已知小孩与滑板的总质量，冰块的质量，斜面体的质量，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度大小。求： （1）冰块在斜面体上上升到最大高度时的速度大小； （2）冰块在斜面体上上升的最大高度h； （3）冰块与斜面体分离后斜面体和冰块的速度大小，并判断冰块能否追上小孩。 【答案】（1）；（2）0.6m；（3）斜面体的速度大小为2m/s，冰块的速度大小为2m/s，冰块能追上小孩 【详解】（1）对冰块和斜面体组成的系统，以向左为正方向，设冰块在斜面体上上升到最大高度时的速度为v，根据动量守恒定律有 解得 （2）对冰块和斜面体组成的系统，根据能量守恒定律有 解得 （3）对小孩（含滑板）和冰块组成的系统，以向左为正方向，根据动量守恒定律有 解得 对冰块和斜面体组成的系统，从冰块开始滑上斜面体到与斜面体分离，以向左为正方向，根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 解得 即冰块与斜面体分离后斜面体的速度大小为2m/s，冰块的速度大小为2m/s，方向水平向右由于冰块的速度比小孩的速度大，且冰块与小孩均向右运动，所以冰块能追上小孩。 15．（本题16分）如图所示，质量为的小木块A，静止在质量且下表面光滑、上表面粗糙的长木板B的左端。长木板B右侧放置一质量为的物块C。现有一颗质量为的子弹，以的初速度，从左向右瞬间水平击穿小木块A，木块A被击穿后的速度为6m/s，此后木块A在长木板B上滑动，A、B达到共同速度的瞬间，B与C发生弹性碰撞，整个运动过程中，小木块A未从长木板B上掉落。已知A、B间的动摩擦因数，物块C与地面间的动摩擦因数，重力加速度大小取。求： (1)子弹穿过小木块A后的速度大小； (2)长木板B右端与物块C的初始距离； (3)物块C与地面间因摩擦产生的热量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）子弹击穿小木块的过程，子弹与小木块组成的系统动量守恒，设穿过小木块后，子弹的速度大小为，则： 解得： （2）小木块在长木板上滑动的过程，系统动量守恒，设、共速时的速度为，则： 解得： 对长木板应用动能定理 解得： （3）长木板B与物块C发生弹性碰撞， 解得：， A在B上滑动，A、B系统动量守恒 解得： A、B共速后再次与已经静止的物块C发生弹性碰撞，碰后C的速度为，根据动量守恒和机械能守恒可得 第次碰撞后物块C的速度为，其中（） 最终小木块A、长木板B、小物块C均静止，根据能量守恒可得物块C与地面摩擦产生的总热量为 解得 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $