2020届高考物理全优二轮复习集训：考前十天必考热点冲刺 热考8　动量、能量综合计算 Word版含解析.doc

1、 第 - 1 - 页 共 10 页 - 1 - 热考热考 8 动量、能量综合计算动量、能量综合计算 一、选择题 1(2019 年汕头模拟)从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在毛毯上就不易 碎，这是因为玻璃杯掉在水泥地上时( ) A受到的冲量大 B受到地面的作用力大 C动量的变化量大 D动量大 【答案】B 2(2019 年广西南宁测试)跳水运动员在跳台上由静止直立落下，落入水中后在水中减速 运动到速度为零时并未到达池底，不计空气阻力，则关于运动员从静止落下到水中向下运动 到速度为零的过程中，下列说法不正确的是( ) A运动员在空中动量的改变量等于重力的冲量 B运动员整个向下运动过程中合

2、外力的冲量为零 C运动员在水中动量的改变量等于水的作用力的冲量 D运动员整个运动过程中重力冲量与水的作用力的冲量等大反向 【答案】C 3(多选)(2019 年福建龙岩质检)如图所示，在粗糙水平面上，用水平轻绳相连的两个相 同的物体 A、B 质量均为 m，在水平恒力 F 作用下以速度 v 做匀速运动在时轻绳断开，A 在 F 作用下继续前进，则下列说法正确的是( ) At0 至 tmv F 时间内，A、B 的总动量守恒 Bt2mv F 至 t3mv F 时间内，A、B 的总动量守恒 Ct2mv F 时，A 的动量为 2mv Dt4mv F 时，A 的动量为 4mv 【答案】AC 4(多选)(201

3、9 年安徽江淮十校联考)如图所示，质量为 m 的长木板 B 放在光滑的水平面 上，质量为1 4m 的木块 A 放在长木板的左端，一颗质量为 1 16m 的子弹以速度 v0射入木块并留在 木块中，当木块滑离木板时速度为1 8v0，木块在木板上滑行的时间为 t，则下列说法正确的是 ( ) 第 - 2 - 页 共 10 页 - 2 - A木块获得的最大速度为1 5v0 B木块滑离木板时，木板获得的速度大小为3 8v0 C木块在木板上滑动时，木块与木板间的滑动摩擦力大小为3mv0 128t D木块在木板上滑动时，因摩擦产生的热量等于子弹射人木块后子弹和木块减少的动能 【答案】AC 【解析】对子弹和木块

4、 A 系统，根据动量守恒定律 1 16mv0 1 16m 1 4m v1，解得 v1 1 5v0， 选项 A 正确；木块滑离木板时，对木板和木块(包括子弹)系统 1 16mv0 1 16m 1 4m 1 8v0mv2， 解得 v2 3 128v0，选项 B 错误；对木板，由动量定理 ftmv2，解得 f 3mv0 128t，选项 C 正确；由 能量守恒定律可知，木块在木板上滑动时，因摩擦产生的热量等于子弹射入木块后子弹和木 块减少的动能与木板增加的动能之差，选项 D 错误 二、计算题 5(2019 年福建福州模拟)如图所示，水平面 AB 与水平皮带 BC 平滑相切，右端有一个半 径为 R 的光

5、滑1 4圆弧 CD 与皮带水平相切AB 段和 BC 段的动摩擦因数均为 0.5，图中 AB BCR0.4 m，物体 P 和 Q 的质量均为 m1 kg(可看成质点)，皮带顺时针转动，皮带速率 恒为 v2 m/s.现给静止在 A 处物体 P 一个水平向右的初速度 v02 13 m/s， 一段时间后与静 止在 B 处的物体 Q 发生正碰并粘在一起，以后粘合体沿圆弧向上运动，取 g10 m/s2. (1)求物体 P 运动到 B 点与物体 Q 碰撞前的速度 v1； (2)当粘合体第一次到达传送带末端 C 点时的速度 v2； (3)通过计算判断粘合体能否到达 D 点？ 【答案】(1)4 3 m/s (2

6、)2 2 m/s (3)可以 【解析】(1)由 A 到 B 过程，由动能定理得 mg R1 2mv 2 11 2mv 2 0 解得 v14 3 m/s. (2)P 与 Q 在 B 处相碰，由动量守恒定律得 mv12mv共 解得 v共2 3 m/s 第 - 3 - 页 共 10 页 - 3 - 粘合体由 B 到 C 过程由动能定理得 2mgR1 22mv 2 21 22mv 2 共 解得 v22 2 m/s (3)粘合体由 C 到 D 过程，由机械能守恒定律得 1 22mv 2 22mR1 22mv 2 D 解得 vD0 所以粘合体恰好可以到达 D 点 6 (2019 年福建龙岩质检)一质量为

7、M 的同学站在粗糙的水平地面上将质量为 m 的铅球水 平推出，推出后人保持静止，铅球落地时的位移大小为 L，方向与水平成 角第二次该同学站 在光滑的水平冰面上将此铅球水平推出，假设两次推铅球过程中出手高度及推球动作相同， 人做功输出的机械能也相同，求： (1)第一次推铅球时，铅球的水平初速度大小； (2)先后两次铅球刚落时，铅球与人的水平距离之比 【答案】(1) 1 2tan 2gLsin (2) M Mm 【解析】(1)设铅球的水平初速度为 v0，铅球做平抛运动 水平方向有 Lcos v0t 竖直方向有 Lsin 1 2gt 2 联立解得 v0 1 2tan 2gLsin . (2)在光滑的

8、水平冰面上推出铅球过程，人与铅球组成的系统在水平方向动量守恒，以铅 球的速度方向为正方向，由动量守恒定律得 mv1Mv20 在推铅球过程，由能量守恒定律得 1 2mv 2 01 2mv 2 11 2Mv 2 2 铅球被推出后最平抛运动，人做匀速直线运动，铅球落地时，人与铅球间的水平距离 x2 (v1v2)t 在粗糙水平面上，铅球落地时，人与铅球间的水平距离 x1v0t 联立解得x1 x2 M Mm. 7(2019 年贵州名校质检)如图所示，半径为 R 的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定在水平 地面上，下端与水平地面在 P 点相切，一个质量为 2m 的物块 B(可视为质点)静止在水平地面 第 - 4

9、 - 页 共 10 页 - 4 - 上，左端固定有轻弹簧，Q 点为弹簧处于原长时的左端点，P、Q 间的距离为 R，PQ 段地面 粗糙、滑动摩擦因数为 0.5，Q 点右侧水平地面光滑，现将质量为 m 的物块 A(可视为质点) 从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑，重力加速度为 g，求： (1)物块 A 沿圆弧轨道滑至 P 点时对轨道的压力； (2)弹簧被压缩的最大弹性势能(未超过弹性限度)； (3)物块 A 最终停止位置到 Q 点的距离 【答案】(1)3mg (2)1 3mgR (3) 1 9R. 【解析】(1)物块 A 从静止沿圆弧轨道滑至 P 点，设速度大小为 vP. 由机械能守恒定律有 mgR

10、1 2mv 2 P 在最低点轨道对物块的支持力为大小为 FN. 由牛顿第二定律有 FNmgmv 2 P R 联立解得 FN3mg 由牛顿第三定律可知物块轨道 P 点的压力大小为 3mg. (2)设物块 A 与弹簧接触前瞬间的速度大小为 v0. 由动能定理有 mgRmgR1 2mv 2 00 得 v0 gR. 当物块 A、物块 B 具有共同速度 v 时，弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律有 mv0(m 2m)v 1 2mv 2 01 2(m2m)v 2E pm 联立解得 Epm1 3mgR. (3)设物块 A 与弹簧分离时，A、B 的速度大小分别为 v1、v2，规定向右为正，则有 mv0 mv1

11、2mv2 1 2mv 2 01 2mv 2 11 2(2m)v 2 2 联立解得 v11 3 gR 设 A 最终停在 Q 点左侧 x 处，由动能定理有 第 - 5 - 页 共 10 页 - 5 - mgx01 2mv 2 1 解得 x1 9R. 8(2019 年贵州贵阳一模)如图所示，一辆小型货车静止在水平地面上，车厢底板离地面 的高度为 h1.25 m 车上有一可视为质点的货物，距车厢尾部的距离为 l1 m，货物与车厢底 板间的动摩擦因数 0.2，司机发动货车从静止以恒定加速度行驶距离为 x05 m 时，发现货 物从车尾部滑落(落地无弹跳)，司机便立即刹车直至停止去捡拾货物已知货车行驶过程中

12、受地 面的摩擦力恒为车对地面正压力的 0.2 倍，重力加速度 g 取 10 m/s2，若不计司机的反应时间 和空气阻力，求： (1)货物滑落时，车和货物的速度大小； (2)车停止时，货物落地点到车尾的水平距离 【答案】(1)5 m/s 4 m/s (2)4.25 m 【解析】(1)因车以恒定加速运动，设车的水平牵引力为 F，货物与车板间的摩擦力为 f1， 车受地面的摩擦力为 f2，自车启动至货物滑落经历的时间为 t，货物滑落时车的速度为 v1，货 物的速度为 v2，车与货物的质量分别为 m1、m2 由动能定理 对车有(Ff1f2)x01 2m1v 2 1 对货物有 f1(x0l)1 2m2v

13、2 2 联立得Ff1f2x0 f1x0l m1v 2 1 m2v22 由动量定理 对车有(Ff1f2)tm1v1 对货物有 f1tm2v2，且 f1m2g 联立解得Ff1f2 f1 m1v1 m2v2 联立解得 v1 5 m/s，v24 m/s. (2)货物滑落离开车后做平抛运动，设落地时间为 t1，水平方向的位移为 x1 第 - 6 - 页 共 10 页 - 6 - 则有 x1v2t1，h1 2gt 2 1 得到 t10.5 s，x12 m 货物离开车后，设车的加速度为 a，从刹车到停止运动的位移为 x2 则有 0.2m1gm1a，v212ax2 联立解得 x26.25 m 货物落地点到车尾

14、的水平距离 xx2x14.25 m. 9(2019 年黔东南州一模)如图，足够长的水平直道与倾斜光滑轨道 BC 平滑连接，B 为 光滑轨道的最低点小球从直道上的 A 点以 v0 10 m/s 的初速度向右运动，与静止在 B 点的 小球 b 发生弹性正碰， 碰撞后小球 b上升的最大高度h0.2 m 已知 A、 B两点的距离 x0.5 m， 小球与水平直道的摩擦阻力 f 为重力的 0.1 倍，空气阻力忽略不计，重力加速度 g10 m/s2， 求： (1)两球相碰前的瞬间小球 a 的速度大小； (2)两球相碰后的瞬间小球 b 的速度大小； (3)小球 a 和小球 b 的质量之比 【答案】(1)3 m

15、/s (2)2 m/s (3)1 2 【解析】(1)设小球 a 与小球 b 碰撞前瞬间的速度为 v1，由动能定理fx1 2mv 2 11 2mv 2 0 其中 f0.1mg 代入数据得 v13 m/s. (2)设 a、b 两球碰撞后 b 球的速度为 vb，小球 b 碰后沿光滑轨道上升的过程中机械能守恒 由机械能守恒定律 1 2mv 2 bmgh 解得 vb 2gh2 m/s. (3)a、b 两球发生弹性碰撞设碰撞后 a 球的速度为 va，由动量和机械能守恒定律有 mav1mavambvb 1 2mav 2 11 2mav 2 a1 2mbv 2 b 得 vb 2ma mambv1，得 ma m

16、b 1 2. 10如图所示，水平传送带的两端 B、C 与水平面平滑连接，传送带长 l0.8 m，以恒定 第 - 7 - 页 共 10 页 - 7 - 速度 v2 m/s 逆时针转动，传送带左侧水平面上有一轻弹簧左端固定在竖直墙上，某物块将 弹簧压缩并锁定处于静止状态，现解除对弹簧的锁定，物块被推开并向右滑到传送带正中间 时，一颗子弹以 80 m/s 的速率向左射入物块，并留在物块中，物块刚好不能滑到右边水平面 上，已知物块的质量为 m10.45 kg，子弹的质量为 m250 g，物块与水平面和传送带的动摩 擦因数均为 0.5，子弹和物块的大小可以忽略重力加速度 g10 m/s2，求： (1)如

17、果子弹不射入物块，物块会运动到右边水平面上离 C 点多远的位置？(保留 3 位有效 数字) (2)子弹射入物块后，物块在传送带上第一次运动到 B 点时所用时间及物块与传送带摩擦 产生的热量； (3)若物块从 B 点滑离传送带并向左运动一段距离再次压缩弹簧，被弹簧弹开后向右运动 到 B 点左侧 0.1 m 处停下来，则该过程中弹簧获得的最大弹性势能为多少？ 【答案】(1)x11.9 m (2)Q4 J (3) Epm3 8 J 【解析】(1)设子弹射入物块前一瞬间，物块的速度大小为 v1，射入后的一瞬间速度大小 为 v2，根据动量守恒定律有 m1v1m2v0(m1m2)v2 由于子弹射入后物块刚

18、好能运动到 C 点，根据功能关系有(m1m2)g 1 2l0 1 2(m1 m2)v22 得 v22 m/s，v1100 9 m/s 如果子弹不射入物块，设物块运动到右边水平面上的位置离 C 点的距离为 x， m1g 1 2lx 0 1 2m1v 2 1 得 x11.9 m. (2)子弹射入物块后向右运动1 2l 1 2v2t1 求得 t0.4 s 物块再从 C 点运动到 B 点的过程中，假设物块先加速后匀速，则加速过程的加速度大小 ag5 m/s2 匀加速的位移 x1v 2 2a 0.4 ml 假设成立，物块从 C 点运动到 B 点，所用时间 t2v a lx1 v 0.6 s 第 - 8

19、- 页 共 10 页 - 8 - 因此运动的总时间 tt1t21 s 物块从子弹射入后运动到 C 点因摩擦产生的热量 Q1(m1m2)g 1 2lvt1 3 J 从 C 到 B 的过程中因摩擦产生的热量 Q2(m1m2)g v v ax1 1 J 因此产生的总热量 QQ1Q24 J. (3)设物块从 B 点向左运动到停下来，运动的路程为 x2， 根据功能关系可知 (m1m2)gx201 2(m1m2)v 2 求得 x20.4 m 设物块从 B 点向左运动的最大距离为 x3，则 2x30.1 mx2 求得 x30.25 m 物块从 B 点向左运动最远的过程中，根据功能关系 (m1m2)gx3Ep

20、m1 2(m1m2)v 2 求得 Epm3 8 J 11 (2019 年河北石家庄模拟)如图所示， 劲度系数 k100 N/m 的弹簧一端固定于地面上， 另一端连接绝缘物体 A，物体 B 置于 A 上不粘连，A 不带电，B 的带电量 q10 4 C、A、B 质量均为 2 kg 且都可看做质点，整个装置处于静止状态物体 B 正上方有一带圆孔的挡板， 质量为 4 kg 的不带电绝缘物体 C 放于圆孔上方不掉落，现在挡板与地面之间加上竖直向上、 大小 E2 105 N/C 的匀强电场使 A、B 开始运动，A、B 分离时，A 在某装置作用下迅速在该 位置处于静止状态，以后此装置不再对 A 作用；A、B

21、 分离后，B 向上运动并与 C 发生碰撞， 且以后每次磁撞前 C 均已静止在圆孔上方， 已知弹簧的弹性势能 Ep1 2kx 2(x 为弹簧的形变量)， 重力加速度为 10 m/s2，B 与 A、C 碰撞时为弹性碰撞且没有电荷转移求： (1)A、B 两物体从开始运动到分离时上升的高度； (2)A、B 第一次碰后物体 A 向下运动的最大距离 s1； 第 - 9 - 页 共 10 页 - 9 - (3)从 A、B 第一次碰撞开始，A 物体运动的总路程 【答案】(1)0.2 m (2) 2 30 m (3) 2 10 m 【解析】(1)初态 A、B 静止，kx1(mAmB)g 得 x10.4 m 加电

22、场，A、B 分离时，加速度相等 对 A：k2x2mAgmAa 对 B：qEmBgmBa 可得 x20.2 m，hx1x20.2 m. (2)从开始运动到 A、B 分离，对 A、B 由功能关系得 qEh(mAmB)gh 1 2kx 2 21 2kx 2 11 2(mAmB)v 2 0 得 v01 m/s 分离后，由于 EqmBg，B 物体匀速上升，直至 BC 碰撞 mBv0mBv1mCvC 1 2mBv 2 01 2mBv 2 11 2mCv 2 C 得 v11 3 m/s 即 B 向下匀速运动，B、A 弹性碰撞可知 mBv1mBv1mAvA 1 2mBv 2 11 2mBv 2 11 2mAv

23、 2 A 得 v10，vA1 3 m/s，可知碰后速度互换 A 从平衡位置(向下压缩了 x2)向下运动，由能量守恒 1 2mAv 2 AmAgs11 2k(x2s1) 21 2kx 2 2 可得1 2mAv 2 A1 2ks 2 1，解得 s1 2 10vA 2 30 m. (3)撞后 A 向下减速，反向加速，回到原位后，与 B 碰撞，A、B 交换速度 B 再次匀速上升碰 C，由碰撞结论可知，碰后 vA21 9 m/s，解得 s2 2 90 m 归纳可得 vAn 1 3n m/s，sn 1 3 n2 10 m A 运动的总路程 s2(s1s2sn) 2 10 m. 第 - 10 - 页 共 10 页 - 10 -