内容正文:
贵阳市南湖实验中学10月月考高二物理试题
一、单项选择题:本题共7小题。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 关于动量和冲量,下列说法正确的是( )
A. 动量是矢量,冲量是标量
B. 动量是标量,冲量是矢量
C. 力越大,力的冲量一定越大
D. 对某质量不变的物体而言,动量越大,其速度一定越大
2. 将一个质量为的铅球放在倾角为的斜面上,并用垂直于斜面的挡板挡住,铅球处于静止状态,如图所示。不考虑铅球受到的摩擦力,取重力加速度大小,则铅球对挡板的压力大小和对斜面的压力大小分别为( )
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
3. 关于万有引力定律的表达式,下列说法正确的是( )
A. 公式中G为引力常量,它是牛顿通过扭秤实验测得的
B. 质量分别为、的物体,彼此之间的万有引力总是大小相等
C. 当r趋于零时,两物体间的万有引力趋于无穷大
D. 引力常量G的单位是
4. 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,,甲追乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为,则关于甲球动量的大小和方向判断正确的是( )
A. ,方向与原来方向相反
B. ,方向与原来方向相同
C. ,方向与原来方向相反
D. ,方向与原来方向相同
5. 若一颗质量的子弹以的初速度射向墙壁,与墙壁的相互作用时间为,射入后速度减为,则子弹射入墙壁时,其对墙壁的平均作用力约为( )
A. B. C. D.
6. 某地突发山洪,救援队驾驶一艘救援艇横渡一条宽为240 m的湍急河流,转运被困伤员。已知救援艇在静水中的航行速度大小为,河水的流速大小为。为了尽快将伤员送到对岸的医疗点,救援艇渡河的最短时间为( )
A. B. C. D.
7. 一物体在水平恒力F的作用下,在水平面上做直线运动,经过一段时间后撤去力F,物体的动量p随时间t变化的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 物体受到的滑动摩擦力大小为15 N
B. 物体受到的恒力大小为30 N
C. 图中p0为45 kg·m/s
D. 0~5 s内,物体所受摩擦力的冲量大小为7.5 N·s
二、多项选择题:本题共3小题。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。
8. 下列属于反冲运动的是( )
A. 喷气式飞机的运动 B. 直升机的运动
C. 火箭的运动 D. 章鱼的游动
9. 如图所示,质量为M、长度为L的船停在平静的湖面上,船头站着质量为m的人,。现在人由静止开始由船头走到船尾,不计水对船的阻力。则( )
A. 人行走时,人和船运动方向相反
B. 人行走时,船运行速度大于人的行进速度
C. 由于船的惯性大,当人停止运动时,船还要继续运动一段距离
D. 人相对水面的位移大小为
10. 如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点),绳长为L。将滑环固定时,物块摆起后刚好碰到水平杆;若滑环不固定时,则(g为重力加速度)( )
A. 给物块的水平冲量为 B. 物块上升的最大高度为
C. 物块上升最高时的速度为 D. 物块在最低点时对细绳的拉力3Mg
三、非选择题:本题共5小题。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末端在水平地面上垂直投影为O,地面上叠放白纸和复写纸。
实验步骤一:将球1从斜槽上释放,从轨道末端抛出,落到复写纸上,并在白纸上留下痕迹,重复上述操作10次,得到若干个落点痕迹,并确定球1落点的平均位置 P。
实验步骤二:将球2放在轨道末端,将球1仍从斜槽上释放,球1 和球2 碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次,确定它们落点的平均位置M、N,如图乙所示。
(1)本实验中,斜槽轨道___________光滑,且斜槽轨道末端___________水平。(均填“必须”或“不必”)
(2)实验中小球1的质量m1和小球2 的质量m2应满足m1___________(填“>”“=”或“<”)m2。
(3)某次实验中得出的落点情况如图丙所示,假设碰撞过程中动量守恒,则球1 和球2质量之比:___________
12. 某实验小组采用如图甲所示的装置做验证动量守恒定律的实验。在桌面上放置气垫导轨,导轨上安装光电门1和2,带有遮光片的滑块A、B的质量分别为、,两遮光片沿运动方向的宽度均为d,实验过程如下:①打开气源,调节气垫导轨成水平状态;②由左侧弹射架固定的位置弹出滑块A,测得滑块A的遮光片通过光电门1的挡光时间为;③滑块A与静止的滑块B碰撞[通过弹性钢圈(见图乙)作用]后,滑块B向右运动,测得滑块B的遮光片通过光电门2的挡光时间为;滑块A反弹,测得滑块A的遮光片经过光电门1的挡光时间为。
(1)用螺旋测微器测量遮光片的宽度,如图丙所示,读数为______mm。
(2)、应满足的关系为______(选填“>”“=”或“<”)。滑块A碰撞后速度大小为______。
(3)利用题中所给物理量的符号表示动量守恒定律成立的等式为______,
13. 质量为2kg的物体水平向右运动,初速度为2m/s,运动3秒后速度为4m/s;求:(注意要设出正方向)
(1)物体的初动量为多少?
(2)物体的末动量为多少?
(3)此过程动量的变化量为多少?
(4)此过程重力的冲量?
14. 如图所示,在水平光滑直导轨上,静止放着三个质量均为m=2kg的相同小球A、B、C。现让A球以v0=4m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后粘在一起,两球继续向右运动并与C球碰撞,C球的最终速度vC=2m/s。求:
(1)A、B碰撞后的速度;
(2)A、B与C球碰撞后的速度;
(3)两次碰撞过程一共损失的动能。
15. 如图所示,某一打桩机重锤的质量为,牵引机械将重锤牵引至距离钢桩顶部处后,由静止释放,重锤自由下落后与钢桩发生弹性碰撞,碰撞时间极短,碰后立即取走重锤。钢桩质量为,钢桩下降过程中受到泥土的平均阻力,。求:
(1)碰撞前瞬间,重锤的速度大小;
(2)碰撞后,钢桩的速度;
(3)碰撞后钢桩下降的距离x。
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贵阳市南湖实验中学10月月考高二物理试题
一、单项选择题:本题共7小题。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 关于动量和冲量,下列说法正确的是( )
A. 动量是矢量,冲量是标量
B. 动量是标量,冲量是矢量
C. 力越大,力的冲量一定越大
D. 对某质量不变的物体而言,动量越大,其速度一定越大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.动量、冲量均为矢量,故AB错误;
C.根据冲量
可知冲量大小不仅取决于力的大小,还与作用时间t有关,因此力越大,力的冲量不一定越大,故C错误;
D.根据动量
整理得
可知对某质量不变的物体而言,动量越大,其速度一定越大,故D正确。
故选D。
2. 将一个质量为的铅球放在倾角为的斜面上,并用垂直于斜面的挡板挡住,铅球处于静止状态,如图所示。不考虑铅球受到的摩擦力,取重力加速度大小,则铅球对挡板的压力大小和对斜面的压力大小分别为( )
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
【答案】A
【解析】
【详解】根据重力的作用效果,对重力沿斜面和垂直斜面进行分解,如图所示
有,
故选A。
3. 关于万有引力定律的表达式,下列说法正确的是( )
A. 公式中G为引力常量,它是牛顿通过扭秤实验测得的
B. 质量分别为、的物体,彼此之间的万有引力总是大小相等
C. 当r趋于零时,两物体间的万有引力趋于无穷大
D. 引力常量G的单位是
【答案】B
【解析】
【详解】A.引力常量是卡文迪什通过扭秤实验测得的,牛顿仅提出万有引力定律,并未测量出的数值,故A错误;
B.两个物体间的万有引力是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,二者始终大小相等、方向相反,与两物体质量大小无关,故B正确;
C.万有引力定律仅适用于可视为质点的物体,当趋于零时,物体的形状大小不可忽略,不能再视为质点,该公式不再适用,无法得出万有引力趋于无穷大的结论,故C错误;
D.根据万有引力定律的表达式
变形为
代入各物理量的单位,可得的单位为故D错误。
故选B。
4. 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,,甲追乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为,则关于甲球动量的大小和方向判断正确的是( )
A. ,方向与原来方向相反
B. ,方向与原来方向相同
C. ,方向与原来方向相反
D. ,方向与原来方向相同
【答案】B
【解析】
【详解】甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,规定两球初速度方向为正方向,发生碰撞时,系统水平方向动量守恒,满足
代入数据解得,方向与原方向相同。
故选B。
5. 若一颗质量的子弹以的初速度射向墙壁,与墙壁的相互作用时间为,射入后速度减为,则子弹射入墙壁时,其对墙壁的平均作用力约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】子弹质量,射入墙壁后停止,忽略重力冲量,由动量定理得墙壁对子弹的平均作用力大小
根据牛顿第三定律,子弹对墙壁的平均作用力大小也为
故选B。
6. 某地突发山洪,救援队驾驶一艘救援艇横渡一条宽为240 m的湍急河流,转运被困伤员。已知救援艇在静水中的航行速度大小为,河水的流速大小为。为了尽快将伤员送到对岸的医疗点,救援艇渡河的最短时间为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】渡河时间由垂直河岸方向的分运动决定,河宽为垂直河岸的固定位移,当船头正对河岸航行时,垂直河岸的分速度最大,等于救援艇在静水中的速度
水流速度沿河岸方向,对垂直河岸的分运动无影响。根据运动学公式,最短渡河时间满足
代入计算得
故选A。
7. 一物体在水平恒力F的作用下,在水平面上做直线运动,经过一段时间后撤去力F,物体的动量p随时间t变化的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 物体受到的滑动摩擦力大小为15 N
B. 物体受到的恒力大小为30 N
C. 图中p0为45 kg·m/s
D. 0~5 s内,物体所受摩擦力的冲量大小为7.5 N·s
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图可知,3~5s内物体只受滑动摩擦力的作用,则该过程根据动量定理有
解得滑动受到的摩擦力的大小为,故A错误;
BC.0~3s内,物体受水平拉力及滑动摩擦力的作用,其中0~2s内两力的方向相同,根据动量定理有
2~3s内两力的方向相反,根据动量定理有
联立解得,,故BC错误;
D.第2s末,摩擦力方向发生改变,故0~5s内,物体所受摩擦力的冲量大小为,故D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共3小题。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。
8. 下列属于反冲运动的是( )
A. 喷气式飞机的运动 B. 直升机的运动
C. 火箭的运动 D. 章鱼的游动
【答案】ACD
【解析】
【详解】反冲运动是物体在内力作用下,分离出一部分物质,剩余部分向相反方向运动。喷气式飞机向后喷出燃气,飞机向前运动,属于反冲。火箭向下喷射燃气,火箭向上运动,属于反冲。章鱼向后喷出水,自身向前游动,属于反冲。直升机是旋翼向下拨动空气,依靠空气的升力,不属于反冲。
故选ACD。
9. 如图所示,质量为M、长度为L的船停在平静的湖面上,船头站着质量为m的人,。现在人由静止开始由船头走到船尾,不计水对船的阻力。则( )
A. 人行走时,人和船运动方向相反
B. 人行走时,船运行速度大于人的行进速度
C. 由于船的惯性大,当人停止运动时,船还要继续运动一段距离
D. 人相对水面的位移大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.人和船动量守恒,系统总动量为零,故人和船运动方向始终相反,故A正确;
B.根据动量守恒定律有
因,故
故B错误;
C.由人和船组成的系统动量守恒且系统总动量为零知:人走船走,人停船停,故C错误;
D.据动量守恒定律有
又,
可得
又
联立解得人相对水面的位移大小为
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点),绳长为L。将滑环固定时,物块摆起后刚好碰到水平杆;若滑环不固定时,则(g为重力加速度)( )
A. 给物块的水平冲量为 B. 物块上升的最大高度为
C. 物块上升最高时的速度为 D. 物块在最低点时对细绳的拉力3Mg
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设物块初速度大小为v0,将滑环固定时,极短时间内给物块一个水平冲量,根据机械能守恒定律可得
解得
故给物块的水平冲量大小为
故A错误;
BC.滑环不固定时,物块初速度大小仍为v0,设物块摆至最大高度h时,滑块与物块速度大小都为v,在此过程中物块和滑环组成的系统机械能守恒,水平方向动量守恒,可得Mv0=(m+M)v
由该系统机械能守恒可得
联立可得,
故B正确,C错误;
D.对m、M组成的系统,由该系统水平方向动量守恒
由能量守恒,有
解得,
则在最低点,由牛顿第二定律可知
解得T=3Mg
故D正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末端在水平地面上垂直投影为O,地面上叠放白纸和复写纸。
实验步骤一:将球1从斜槽上释放,从轨道末端抛出,落到复写纸上,并在白纸上留下痕迹,重复上述操作10次,得到若干个落点痕迹,并确定球1落点的平均位置 P。
实验步骤二:将球2放在轨道末端,将球1仍从斜槽上释放,球1 和球2 碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次,确定它们落点的平均位置M、N,如图乙所示。
(1)本实验中,斜槽轨道___________光滑,且斜槽轨道末端___________水平。(均填“必须”或“不必”)
(2)实验中小球1的质量m1和小球2 的质量m2应满足m1___________(填“>”“=”或“<”)m2。
(3)某次实验中得出的落点情况如图丙所示,假设碰撞过程中动量守恒,则球1 和球2质量之比:___________
【答案】(1) ①. 不必 ②. 必须
(2)> (3)5:2
【解析】
【小问1详解】
斜槽轨道不必光滑,只要小球每次从斜槽同一位置静止释放,小球到达轨道末端的初速度就相同;轨道末端必须水平,保证小球抛出后做平抛运动。
【小问2详解】
为避免碰撞后入射球1反弹,入射小球1质量要大于被碰小球2质量,即。
【小问3详解】
两球平抛的下落高度相同,由得,平抛运动时间t相同。
动量守恒表达式:,两边同乘时间t,得到:
代入图丙数据:,,
可得:。
12. 某实验小组采用如图甲所示的装置做验证动量守恒定律的实验。在桌面上放置气垫导轨,导轨上安装光电门1和2,带有遮光片的滑块A、B的质量分别为、,两遮光片沿运动方向的宽度均为d,实验过程如下:①打开气源,调节气垫导轨成水平状态;②由左侧弹射架固定的位置弹出滑块A,测得滑块A的遮光片通过光电门1的挡光时间为;③滑块A与静止的滑块B碰撞[通过弹性钢圈(见图乙)作用]后,滑块B向右运动,测得滑块B的遮光片通过光电门2的挡光时间为;滑块A反弹,测得滑块A的遮光片经过光电门1的挡光时间为。
(1)用螺旋测微器测量遮光片的宽度,如图丙所示,读数为______mm。
(2)、应满足的关系为______(选填“>”“=”或“<”)。滑块A碰撞后速度大小为______。
(3)利用题中所给物理量的符号表示动量守恒定律成立的等式为______,
【答案】(1)4.220##4.221##4.219
(2) ①. < ②.
(3)
【解析】
【分析】
【小问1详解】
固定刻度读数为,可动刻度读数为,故读数为
【小问2详解】
[1]碰撞后滑块A反弹,说明入射滑块A的质量小于静止滑块B的质量,因此
[2]遮光片宽度为,碰撞后A遮光片通过光电门的挡光时间为,平均速度近似等于瞬时速度,因此A碰撞后速度大小为
【小问3详解】
规定向右为正方向:碰撞前A的速度,B静止,总动量为
碰撞后A反弹,速度为,B的速度,总动量为
由动量守恒,约去得
【点睛】
13. 质量为2kg的物体水平向右运动,初速度为2m/s,运动3秒后速度为4m/s;求:(注意要设出正方向)
(1)物体的初动量为多少?
(2)物体的末动量为多少?
(3)此过程动量的变化量为多少?
(4)此过程重力的冲量?
【答案】(1),方向水平向右;(2),方向水平向右;(3),方向水平向右;(4),方向竖直向下
【解析】
【详解】依题意,取向右为正方向,则初速度为,末速度为
(1)物体的初动量为
(2)物体的末动量为
(3)此过程动量的变化量为
(4)此过程重力的冲量大小为
方向竖直向下
14. 如图所示,在水平光滑直导轨上,静止放着三个质量均为m=2kg的相同小球A、B、C。现让A球以v0=4m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后粘在一起,两球继续向右运动并与C球碰撞,C球的最终速度vC=2m/s。求:
(1)A、B碰撞后的速度;
(2)A、B与C球碰撞后的速度;
(3)两次碰撞过程一共损失的动能。
【答案】(1)2m/s,方向水平向右
(2)1m/s,方向水平向右
(3)10J
【解析】
【小问1详解】
A与B碰撞过程中动量守恒,则有
解得v=2m/s,方向水平向右
【小问2详解】
A、B 与C球碰撞过程中动量守恒,则有
解得v1=1m/s,方向水平向右
【小问3详解】
法一:A与B碰撞过程损失的动能
A、B 与C碰撞过程损失的动能
两次碰撞过程一共损失的动能
法二:两次碰撞过程一共损失的动能
15. 如图所示,某一打桩机重锤的质量为,牵引机械将重锤牵引至距离钢桩顶部处后,由静止释放,重锤自由下落后与钢桩发生弹性碰撞,碰撞时间极短,碰后立即取走重锤。钢桩质量为,钢桩下降过程中受到泥土的平均阻力,。求:
(1)碰撞前瞬间,重锤的速度大小;
(2)碰撞后,钢桩的速度;
(3)碰撞后钢桩下降的距离x。
【答案】(1)
(2),方向竖直向下
(3)
【解析】
【小问1详解】
重锤由静止自由下落,取竖直向下为正方向,由自由落体运动规律得
代入和,得
所以
【小问2详解】
碰撞时间极短,取重锤和钢桩为系统,碰撞过程中外力冲量可忽略,系统动量守恒;碰撞为弹性碰撞,系统机械能守恒。设碰撞后重锤速度为,钢桩速度为,则。由动量守恒得
由机械能守恒得
两式联立得
代入,和,所以,方向竖直向下。
【小问3详解】
碰撞后取钢桩为研究对象,钢桩向下运动距离后停止。重力做功为,泥土阻力做功为,由动能定理得
整理得
代入,,和,得
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