人教版高中物理选修3-5测试题及答案解析全册
课时跟踪检测（一） 动量和动量定理
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．运动物体的动量的方向总是与它的运动方向相同
B．作用于物体上的合外力的冲量不为0，则物体的动量一定发生变化 C．作用于物体上的合外力的冲量不为0，则物体的动能一定发生变化 D．物体所受合外力的冲量方向总是与物体的动量方向相同
解析：选AB 动量的方向总与速度即运动方向相同，故A对；合外力的冲量不为零，由动量定理I合＝Δp，可知动量的变化量Δp一定不为零，即动量一定变化，但动能不一定变化，有可能动量的大小不变，方向变化，故B对，C错；I合的方向一定与动量变化量的方向相同，但不一定与动量的方向相同，故D错。
2．篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球。接球时，两手随球迅速收缩至胸前。这样做可以( ) A．减小球对手的冲量 B．减小球对手的冲击力 C．减小球的动量变化量 D．减小球的动能变化量
解析：选B 由动量定理Ft＝Δp知，接球时两手随球迅速收缩至胸前，延长了手与球接触的时间，从而减小了球的动量变化率，减小了球对手的冲击力，选项B正确。
3．(多选)古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是( )
图1
A．1 m/s B．1.5 m/s C．2 m/s D．2.5 m/s
解析：选CD 根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F，兔子撞击树桩后速度为零，根据动
Ftmgt
量定理有－Ft＝0－mv，所以v＝m＝m＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s。
4.质量为1 kg的物体做直线运动，其速度图像如图2所示。则物体在前10 s内和后10 s内所受外力的冲量分别是( )
图2
A．10 N·s,10 N·s B．10 N·s，－10 N·s C．0,10 N·s D．0，－10 N·s
解析：选D 由图像可知，在前10 s内初、末状态的动量相等，p1＝p2＝5 kg·m/s，由动量定理知I1
＝0；在后10 s内p3＝－5 kg·m/s，I2＝p3－p2＝－10 N·s，故选D。
5．原来静止的物体受合外力作用时间为2t0，作用力随时间的变化情况如图3所示，则( )
图3
A．0～t0时间内物体的动量变化与t0～2t0内动量变化相等 B．0～t0时间内物体的平均速率与t0～2t0内平均速率不等
C．t＝2t0时物体的速度为零，外力在2t0时间内对物体的冲量为零 D．2t0时间内物体的位移为零，外力对物体做功为零
解析：选C 0～t0与t0～2t0时间内作用力方向不同，动量变化量不相等，A错；t＝t0时，物体速度最大，t＝2t0时物体速度为零，由动量定理Ft＝mΔv可得，F0t0－F0t0＝0,0～t0与t0～2t0时间内物体平均速率相等，B错，C正确；物体先加速后减速，位移不为零，动能变化量为零，外力对物体做功为零，D错。
6．质量相等的A、B两个物体，沿着倾角分别是α和β的两个光滑的固定斜面，由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1，如图4所示，则A、B两物体( )
图4
A．滑到h1高度时的动量相同 B．滑到h1高度时的动能相同
C．由h2滑到h1的过程中所受重力的冲量相同 D．由h2滑到h1的过程中所受合力的冲量相同
1
解析：选B 两物体由h2下滑到h1高度的过程中，机械能守恒，mg(h2－h1)＝mv2，v＝2g(h2－h1)，
2
物体下滑到h1处时，速度的大小相等，由于α不等于β，速度的方向不同，由此可判断，物体在h1高度处动能相同，动量不相同。物体运动过程中动量的变化量不同，所以合外力的冲量不相等。物体下滑的过
h2－h1122(h2－h1)1
程中，mgsin α＝ma，＝at。由上述两式求得时间t＝，由IG＝mgt可以判断物体
gsin α2sin α
下滑过程中重力的冲量不等。
7．冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程：如图5所示，运动员将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OO′推到A点放手，此后冰壶沿AO′滑行，最后停于C点。已知冰面和冰壶间的动摩擦因数为μ，冰壶质量为m，AC＝L，CO′＝r，重力加速度为g。
图5
(1)求冰壶从O点到A点的运动过程中受到的冲量大小。
(2)若将BO′段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8μ，原只能滑到C点的冰壶能停于O′点，求A点与B点之间的距离。
1
解析：(1)由－μmgL＝0－mv A2，得vA＝2μgL。
2
由I＝mvA，将vA代入得I＝m2μgL。 (2)设A点与B点之间的距离为s，由
1－μmgs－0.8μmg(L＋r－s)＝0－mv A2，将vA代入得s＝L－4r。
2
答案：(1)m2μgL (2)L－4r
8.用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度v＝4.0 m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，那么：
图6
(1)不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？
(2)考虑铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2) (3)比较(1)和(2)，讨论是否要忽略铁锤的重力。
解析：(1)以铁锤为研究对象，不计重力时，只受钉子的作用力，方向竖直向上，设为F1，取竖直向上为正，由动量定理可得F1t＝0－mv
0.5×(－4.0)
所以F1＝－ N＝200 N，
0.01
方向竖直向上。
由牛顿第三定律知，铁锤钉钉子的作用力为200 N，方向竖直向下。
(2)若考虑重力，设此时受钉子的作用力为F2，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正。 (F2－mg)t＝0－mv(矢量式)
0.5×(－4.0)F2＝－ N＋0.5×10 N＝205 N，方向竖直向上。
0.01
由牛顿第三定律知，此时铁锤钉钉子的作用力为205 N，方向竖直向下。
|F2－F1|
(3)比较F1与F2，其相对误差为×100%＝2.5%，可见本题中铁锤的重力可忽略。
F1
答案：(1)200 N，方向竖直向下
(2)205 N，方向竖直向下 (3)见解析
课时跟踪检测（二） 动量守恒定律
1．(多选)根据UIC(国际铁道联盟)的定义，高速铁路是指营运速率达200 km/h以上的铁路和动车组系统。据广州铁路局警方测算：当和谐号动车组列车以350 km/h的速度在平直铁轨上匀速行驶时，受到的阻力约为106 N，如果撞击一块质量为0.5 kg的障碍物，会产生大约5 000 N的冲击力，撞击时间约为0.1 s，瞬间可能造成列车颠覆，后果不堪设想。在撞击过程中，下列说法正确的是( )
图1
A．冲击力对列车的冲量约为500 N·s
4
B．冲击力对列车的冲量约为10 N·s C．冲击力对障碍物的冲量约为175 N·s D．列车和障碍物组成的系统动量近似守恒
解析：选AD 冲击力为5 000 N，冲量为5 000×0.1 N·s＝500 N·s，A对，B、C错；撞击过程时间极短，列车和障碍物组成的系统动量近似守恒，D对。
2．甲、乙两船静止在湖面上，总质量分别是m1、m2，两船相距x，甲船上的人通过绳子用力F拉乙船，若水对两船的阻力大小均为Ff，且Ff＜F，则在两船相向运动的过程中( )
A．甲船的动量守恒 B．乙船的动量守恒
C．甲、乙两船的总动量守恒 D．甲、乙两船的总动量不守恒
解析：选C 甲船、人、绳、乙船组成的系统所受的合力为零，动量守恒，则选项C正确。
3.如图2所示，在光滑水平面上，用等大异向的F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上，已知mA 图2 A．静止 B．向右运动 C．向左运动 D．无法确定 解析：选A 选取A、B两个物体组成的系统为研究对象，根据动量定理，整个运动过程中，系统所受的合外力为零，所以动量改变量为零，初始时刻系统静止，总动量为零，最后粘合体的动量也为零，即粘合体静止，所以选项A正确。 4．(多选)如图3所示，小车放在光滑的水平面上，将系着绳的小球拉开到一定的角度，然后同时放开小球和小车，那么在以后的过程中( ) 图3 A．小球向左摆动时，小车也向左运动，且系统动量守恒 B．小球向左摆动时，小车向右运动，且系统动量守恒 C．小球向左摆到最高点，小球的速度为零而小车的速度不为零 D．在任意时刻，小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反 解析：选BD 以小球和小车组成的系统为研究对象，在水平方向上不受力的作用，所以系统在水平方向上动量守恒，由于初始状态小车与小球均静止，所以小球与小车在水平方向上的动量要么都为零，要么大小相等、方向相反，选项A、C错误，选项B、D正确。 5．(多选)如图4所示，三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列，静止在光滑水平面上。c车上有一小孩跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上。小孩跳离c车和b车时对地的水平速度相同。他跳到a车上相对a车保持静止，此后( ) 图4 A．a、b两车运动速率相等 B．a、c两车运动速率相等 C．三辆车的速率关系vc>va>vb D．a、c两车运动方向相反 解析：选CD 若人跳离b、c车时速度为v，由动量守恒定律知，人和c车组成的系统： 0＝－M车vc＋m人v 对人和b车：m人v＝－M车vb＋m人v 对人和a车：m人v＝(M车＋m人)·va m人vm人v 所以：vc＝，vb＝0，va＝ M车M车＋m人 即vc>va>vb，并且vc与va方向相反。 1 6. (多选)带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静止置于光滑水平面上，如图5所示，一质量也为M的 4 小球以速度v0水平冲上小车，到达某一高度后，小球又返回小车的左端，则( ) 图5 A．小球以后将向左做平抛运动 B．小球将做自由落体运动 1 C．此过程小球对小车做的功为Mv2 20 v20 D．小球在弧形槽上上升的最大高度为 2g 解析：选BC 小球上升到最高点时与小车相对静止，有共同速度v′，由动量守恒定律和机械能守