人教版高中物理选修3-5测试题及答案解析全套

人教版高中物理选修3-5测试题及答案解析全套

含模块综合测试题，共5套

阶段验收评估(一) 动量守恒定律

(时间：50分钟 满分：100分)

一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。1～5小题只有一个选项符合题目要求，6～8小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

1．做平抛运动的物体，在相等的时间内，物体动量的变化量( )

A．始终相同 B．只有大小相同

C．只有方向相同 D．以上说法均不正确

解析：选A 做平抛运动的物体，只受重力作用，重力是恒力，其在相等时间内的冲量始终相等，根据动量定理，在相等的时间内，物体动量的变化量始终相同。

2．下列情形中，满足动量守恒的是( )

A．铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块的总动量

B．子弹水平穿过放在光滑水平桌面上的木块过程中，子弹和木块的总动量

C．子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁的总动量

D．棒击垒球的过程中，棒和垒球的总动量

解析：选B 铁锤打击放在铁砧上的铁块时，铁砧对铁块的支持力大于系统重力，合外力不为零；子弹水平穿过墙壁时，地面对墙壁有水平作用力，合外力不为零；棒击垒球时，手对棒有作用力，合外力不为零；只有子弹水平穿过放在光滑水平面上的木块时，系统所受合外力为零，所以选项B正确。

3.如图1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，如将细线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为( )

图1

A．0 B．向左

C．向右 D．无法确定

解析：选A 小球和圆槽组成的系统在水平方向上不受外力，故系统在水平方向上动量守恒，细线被烧断的瞬间，系统在水平方向的总动量为零，又知小球到达最高点时，小球与圆槽水平方向有共同速度，设为v′，设小球质量为m，由动量守恒定律有0＝(M＋m)v′，所以v′＝0，故A正确。

4.在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t时刻发生正碰，两球在碰撞前后的速度图像如图2所示，下列关系正确的是( )

图2

A．ma>mb B．ma

C．ma＝mb D．无法判断

解析：选B 由v­t图像可知，两球碰撞前a球运动，b球静止，碰后a球反弹，b球沿a球原来的运动方向运动，由动量守恒定律得mava＝－mava′＋mbvb′，解得mamb＝vb′va＋va′<1，故有ma

5.如图3所示，半径为R的光滑圆槽质量为M，静止在光滑水平面上，其内表面有一质量为m的小球被细线吊着位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑行到最低点向右运动时，圆槽的速度为( )

图3

A．0 B.mM 2MgRM＋m，向左

C.mM 2MgRM＋m，向右 D．不能确定

解析：选B 以水平向右为正方向，设在最低点时m和M的速度大小分别为v和v′，根据动量守恒定律得：0＝mv－Mv′，根据机械能守恒定律列方程得：mgR＝12mv2＋12Mv′2，联立以上两式解得v′＝mM 2MgRM＋m，向左，故选项B正确。

6．杂技演员做高空表演时，为了安全，常在下面挂起一张很大的网，当演员失误从高处掉下落在网上时，与从相同高度落在地面上相比较，下列说法正确的是( )

A．演员落在网上时的动量较小

B．演员落在网上时的动量变化较小

C．演员落在网上时的动量变化较慢

D．演员落在网上时受到网的作用力较小

解析：选CD 演员落到网上和地面上时的速度相同，所以两种情况下，动量的变化相同，但落在网上时，作用时间较长，由动量定理可知，作用力较小，故A、B错误，C、D正确。 7．在橄榄球比赛中，一个85 kg的前锋队员以5 m/s的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分。就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名均为65 kg的队员，一个速度为2 m/s，另一个速度为4 m/s，然后他们就扭在了一起，则( )

A．他们碰撞后的共同速度是0.2 m/s

B．碰撞后他们动量的方向仍向前

C．这名前锋能得分

D．这名前锋不能得分

解析：选BC 取前锋队员跑动的速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得：Mv1－mv2－mv3＝(M＋m＋m)v，代入数据得：v≈0.16 m/s。所以碰撞后的速度仍向前，故这名前锋能得分，B、C两项正确。

8．如图4所示，一个质量为0.18 kg的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45 m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s。下列说法正确的是( )

图4

A．球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 N

B．球棒对垒球的平均作用力大小为360 N

C．球棒对垒球做的功为126 J

D．球棒对垒球做的功为36 J

解析：选AC 设球棒对垒球的平均作用力为F，由动量定理得F·t＝m(vt－v0)，取vt＝45 m/s，则v0＝－25 m/s，代入上式，得F＝1 260 N，由动能定理得W＝12mvt2－12mv02＝126 J，选项A、C正确。

二、实验题(本题共2小题，共16分)

9. (8分)某同学采用如图5所示的装置探究碰撞中的不变量，把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1和两球碰撞后摆起的最大角度θ2之外，还需测量______________(写出物理量的名称和符号)才能进行验证。用测量的物理量表示碰撞中的不变量的关系式是________________________。

图5

解析：A球由静止释放到两球碰撞前，根据机械能守恒定律，有mAgl(1－cos θ1)＝12mAvA2 两球碰撞后到一起运动到最高点，根据机械能守恒定律，有(mA＋mB)gl(1－cos θ2)＝12(mA＋mB)v2

又碰撞中的不变量满足mAvA＝(mA＋mB)v

所以用测得的物理量表示碰撞中的不变量的关系式为

mA1－cos θ1＝(mA＋mB)1－cos θ2。

答案：A球的质量mA和B球的质量mB mA1－cos θ1＝(mA＋mB)1－cos θ2

10．(8分)某同学用如图6甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中厘米刻度尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，厘米刻度尺的零点与O点对齐。

甲 乙

图6

(1)碰撞后B球的水平射程应取________cm。

(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是________。

A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离

B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离

C．测量A球与B球的质量

D．测量G点相对于水平槽面的高度

解析：(1)题图中画出了B球的10个落点位置，实验中应取平均位置。方法是：用最小的圆将所有点圈在里面，圆心位置即为落点平均位置，找准平均位置，读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位。答案为64.7 cm(从64.2 cm到65.2 cm的范围内都正确)。

(2)本实验把被碰小球放在靠近槽末端的地方，使得被碰小球B和入射小球A都从O点开始做平抛运动，且两球平抛时间相同，以平抛时间为时间单位，则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度。设A未碰B，平抛水平位移为xA；A、B相碰后，A、B两球的水平位移分别为xA′、xB′；A、B质量分别为mA、mB，则碰前：mAxA，碰后mAxA′＋mBxB′，要验证mv的矢量和在碰撞中是否守恒，即验证以上两式中质量与位移的乘积之和是否相等。所以该实验应测量的物理量有：mA、mB、xA、xA′、xB′，选项A、B、C正确。

答案：(1)64.7(64.2～65.2都正确) (2)ABC

三、计算题(本题共2小题，共36分)

11．(16分)一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如图7所示，一物块以v0＝9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止，g取10 m/s2。

图7

(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ。

(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F。

(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。

解析：(1)由动能定理，有－μmgs＝12mv2－12mv02

可得μ＝0.32。

(2)由动量定理：有FΔt＝mv′－mv

可得F＝130 N。

(3)W＝12mv′2＝9 J。

答案：(1)0.32 (2)130 N (3)9 J

12．(20分)两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v02向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图8所示。现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为m4，速度为v0，子弹射入木块A并留在其中。求：

图8

(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小。

(2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能。

解析：(1)在子弹打入木块A的瞬间，由于相互作用时间极短，弹簧来不及发生形变，A、B都不受弹力的作用，故vB＝v02； 由于此时A不受弹力，木块A和子弹构成的系统在这极短过程中不受外力作用，选向左为正方向，系统动量守恒：mv02－mv04＝m4＋mvA，解得vA＝v05。

(2)由于木块A、木块B运动方向相同且vA

设弹簧压缩量最大时共同速度为v，弹簧的最大弹性势能为Epm，

由动量守恒定律得54mvA＋mvB＝54m＋mv，

由机械能守恒定律得

12×54mv 2A＋12mv 2B＝1254m＋mv2＋Epm，

联立解得：v＝13v0，Epm＝140mv 20。

答案：(1)v05 v02 (2)140mv 20

阶段验收评估（二） 波粒二象性

(时间：50分钟 满分：100分)

一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。1～5小题只有一个选项符合题目要求，6～8小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于( )

A．等效替代 B．控制变量

C．科学假说 D．数学归纳

解析：选C 为了解释光电效应的实验规律，由于当时没有现成的理论，爱因斯坦就提出了“光子说”来解释光电效应的规律，并取得成功。从科学研究的方法来说，这属于科学假说。C正确，A、B、D错误。

2．关于德布罗意波，下列说法正确的是( )

A．所有物体不论其是否运动，都有对应的德布罗意波

B．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波