北京专用2019版高考物理一轮复习第七章动量第3讲动量守恒和能量守恒的综合应用检测.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 3 讲 动量守恒和能量守恒的综合应用 基础巩固 1.(2017北京朝阳期中 ,12,3分 )小铁块置于薄木板右端 ,薄木板放在光滑的水平地面上 ,铁块的质量大于木板的质量。 t=0时使两者获得等大反向的初速度开始运动 ,t=t1时铁块刚好到达木板的左端并停止相对滑动 ,此时与开始运动时的位置相比较 ,下列示意图符合实际的是 ( ) 2.一中子与一质量数为 A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止 ,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为 ( ) A. B. C. D. 3.(多选 )矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成 ,将其放在光滑的水平面上 ,质量

2、为 m的子弹以速度 v水平射向滑块。若射击下层 ,子弹刚好不射出 ;若射击上层 ,则子弹刚好能射穿一半厚度 ,如图所示。则上述两种情况相比较 ( ) A.子弹的末速度大小相等 B.系统产生的热量一样多 C.子弹对滑块做的功不相同 D.子弹和滑块间的水平作用力一样大 4.(2016 北京东城零模 ,17)如图所示 ,在光滑的水平面上有两物体 A、 B,它们的质量均为 m。在物体 B上固定一个轻弹簧处于静止状态。物体 A以速度 v0沿水平方向向右运动 ,通过弹簧与物体 B发生作用。下列说法正确的是 ( ) A.当弹簧获得的弹性势能最大时 ,物体 A的速度为零 【 精品教育资源文库 】 B.当弹簧

3、获得的弹性势能最大时 ,物体 B的速度为零 C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中 ,弹簧对物体 B所做的功为 m D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中 ,弹簧对物体 A和物体 B的冲量大小相等 ,方向相反 5.(2017 北京海淀零模 ,18)如图所示 ,在光滑水平地面上有 A、 B两个小物块 ,其中物块 A的左侧连接一轻质弹簧。物块 A处于静止状态 ,物块 B以一定的初速度向物块 A运动 ,并通过弹簧与物块 A发生弹性正碰。对于该作 用过程 ,两物块的速率变化可用速率 -时间图像进行描述 ,在选项图所示的图像中 ,图线 1表示物块 A 的速率变化情况 ,图线 2 表示物块 B的速率变化情况。

4、则在这四个图像中可能正确的是 ( ) 6.(2017北京朝阳期中 ,18,6分 )如图所示 ,光滑水平冰面上固定一足够长的光滑斜面体 ,其底部与水平面相切 ,左侧有一滑块和一小孩 (站在冰车上 )处于静止状态。在某次滑冰游戏中 ,小孩将滑块以相对冰面v1=4 m/s的速度向右推出 ,已知滑块的质量 m1=10 kg,小孩与冰车的总质量 m2=40 kg,小孩与冰车始终无相对运动 ,取重 力加速度 g=10 m/s2,求 : (1)推出滑块后小孩的速度大小 v2; (2)滑块在斜面体上上升的最大高度 H; (3)小孩推出滑块的过程中所做的功 W。 【 精品教育资源文库 】 7.(2017 北京

5、东城一模 ,23,18 分 )能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等是自然界普遍遵循的规律 ,在微观粒子的相互作用过程中也同样适用。 卢瑟福发现质子之后 ,他猜测 :原子核内可能还存在一种不带电的粒子。 (1)为寻找这种不带电的粒子 ,他的学生查德威克用 粒子轰击一系列元素进行实验。当他用 粒子 He)轰击铍原子核 Be)时发现了一 种未知射线 ,并经过实验确定这就是中子 ,从而证实了卢瑟福的猜测。请你完成此核反应方程 He Be n。 (2)为了测定中子的质量 mn,查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核和静止的氮核发生弹性正碰。实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是 vN=

6、 vH。已知氮核质量与氢核质量的关系是 mN=14mH,将中子与氢核、氮核的碰撞视为弹性碰撞。请你根据以上数据计算中子质量 mn与氢核质量mH的比值。 (3)以铀 235为裂变燃料的 “ 慢中子 ” 核反应堆中 ,裂变时放出的中子有的速度很大 ,不易被铀 235俘 获 ,需要使其减速。在讨论如何使中子减速的问题时 ,有人设计了一种方案 :让快中子与静止的粒子发生碰撞 ,他选择了三种粒子 :铅核、氢核、电子。以弹性正碰为例 ,仅从力学角度分析 ,哪一种粒子使中子减速效果最好 ,请说出你的观点并说明理由。 综合提能 1.(2018 北京西城期末 )(多选 )如图甲所示 ,一轻弹簧的两端与质量分别是

7、 m1和 m2的两物块相连 ,它们静止在光滑水平地面上。现给物块 m1一个瞬时冲量 ,使它获得水平向右的速度 v0,从此时刻开始计时 ,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则下列判断正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.t1时刻弹簧长度最短 B.t2时刻弹簧恢复原长 C.在 t1t3时间内 ,弹簧处于压缩状态 D.在 t2t4时间内 ,弹簧处于拉长状态 2.(2017北京海淀期中 ,17,10分 )建筑工程中的 “ 打桩 ” 是利用重锤的冲击克服泥土对桩柱的阻力 ,使桩柱插入泥土到达预定深度的过程。如图甲所示 ,设打桩机重锤的质量为 m,桩柱的质量为 M。打桩过程可简化如下 :

8、桩柱下端开始时在地表面没有进入泥土 ,提升重锤到距离桩柱上端 h高度后使其自由落下 ,重锤撞击桩柱上端 ,经极短时间的撞击使两者以共同的速度一起向下移动一段距离后停止。然 后再次提升重锤 ,重复打桩过程 ,逐渐把桩柱打到预定深度。设桩柱向下移动的过程中泥土对桩柱的阻力 f的大小与桩柱打入泥土中的深度 x成正比 ,其函数表达式 f=kx(k为大于 0的常量 ,具体值未知 ),f-x图像如图乙所示。已知重力加速度大小为 g。 (1)求重锤与桩柱第一次碰撞后瞬间的共同速度大小 ; (2)图像法和比较法是研究物理问题的重要方法 ,例如从教科书中我们明白了由 v-t图像求直线运动位移的思想和方法 ,请你

9、借鉴此方法 ,根据图示的 f-x图像结合函数式 f=kx,分析推导在第一次打桩将桩柱打入泥土的过程中阻力所做的功与桩柱 打入泥土深度的关系式 ;并将泥土对桩柱的阻力与你熟悉的弹簧弹力进行比较 ,从做功与能量转化的角度简要说明泥土对桩柱的阻力做功和弹簧弹力做功的不同 ; (3)若重锤与桩柱第一次的撞击能把桩柱打入泥土中的深度为 d,试求常量 k的大小。 【 精品教育资源文库 】 3.(2017北京朝阳一模 ,24,20分 )动量守恒定律是一个独立的实验定律 ,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。运用动量守恒定律解决二维问题时 ,可以在相互垂直的 x、 y两个方向上分别研究。 (1)如图 1所

10、示 ,质量分别为 m1、 m2的球 1和球 2构成的系统 ,不考虑系统的外 力作用。球 1以速度v1(方向沿 x轴正向 )与静止的球 2碰撞 ,若速度 v1不在两球球心的连线上 ,碰撞之后两球的速度 v1、 v2都会偏离 v1的方向 ,偏角分别为 和 , 且 v1、 m1、 m2、 、 均已知。 图 1 a.请写出计算 v1、 v2的大小时主要依据的关系式 ; b.请分析说明球 1对球 2的平均作用力 F的方向。 图 2 (2)如图 2所示 ,美国物理学家康普顿及其团队将 X射线入射到石墨上 ,发现被石墨散射的 X射线中除了有与入射波长相同的成分外 ,还有与入射波长不同的成分。我国物理学家吴有

11、训在此项研究中也做出了突出 贡献 ,因此物理学界也把这一效应称为 “ 康普顿吴效应 ” 。由于这一现象很难用经典电磁理论解释 ,所以康普顿提出光子不仅具有能量 ,也具有动量 ,光子的动量 p与其对应的波长 之间的关系为p= (h为普朗克常量 )。进一步研究表明 X射线的散射实质是单个光子与单个电子发生碰撞的结果。由于电子的速度远小于光的速度 ,可认为电子在碰撞前是静止的。现探测到散射 X射线的波长不同于入射 X 射线的波长 ,请你构建一个合理的相互作用模型 ,解决以下问题 : a.请定性分析散射 X射线的波长 与入射 X射线的波长 的大小关系 ; 【 精品教育资源文库 】 b.若已知入射 X

12、射线的波长 为 , 散射 X射线的波长为 。设散射 X射线相对入射方向的偏转角为 。求 = 时电子获得的动量。 答案精解精析 基础巩固 1.A 铁块质量大于木板质量 ,系统所受合外力为零 ,动量守恒 ,根据初动量情况 ,可知末动量方向向左。具体运动情况如以下分析 :根据牛顿第二定律 f=ma可知 ,铁块的加速度较小 ,因此 ,铁块向左以较小的加速度匀减速运动 ,木板以较大的加速度向右匀减速运动 ,木板的速度先减为零 ,然后反向运动 ,当两者速度相等时 ,停止相对运动 ,由动量守恒可得出 vE,即 h h ,所以 b.设散射后电子获得的动量为 pe,方向与 X射线入射方向夹角为 , 由 (1)结论可知 , 【 精品教育资源文库 】 代入 = 解得 pe=h