三年高考(2015_2017)高考物理試題分項版解析專題07能量和動量

1、、選擇題1 .【2017新課標I卷】 將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點火升空，50 g燃燒的燃氣以大小為600 m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出。在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為（噴出過 程中重力和空氣阻力可忽略）2A.30kg m/sB.5.7x10kg m/s2 2C. 6.0 x10kg m/sD. 6.3x10kg m/s【答案】A【解析】設火箭的質(zhì)量（不含燃氣）為沏，燃氣的質(zhì)量為 f 根據(jù)動量守恒，吋】=期解得火箭的動量 為：p=m1v1=in2v2=3O kg m/s 所以 A 正確，BCD 錯誤?！究键c定位】動量、動量守恒【名師點睛】本題主要考查動量即反沖類動量守恒問

2、題，只要注意動量的矢量性即可，比較簡單。2.【2015福建30（2）】如圖，兩滑塊A B在光滑水平面上沿同一直線相向運動，滑塊A的質(zhì)量為m速度為2vo,方向向右，滑塊B的質(zhì)量為2m速度大小為vo,方向向左，兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運動狀態(tài)是。A.A和B都向左運動C. A靜止，B向右運動【答案】D【解析】取向右為正方向，根據(jù)動量守恒：m2v0-2mv0二mvA2mvB，知系統(tǒng)總動量為零,所以碰后總動量也為零，即A B的運動方向一定相反，所以D正確；AB、C錯誤?！究键c】原子結(jié)構(gòu)和原子核【方法技巧】本題主要考察動量守恒，在利用動量守恒解決問題時，注意動量是矢量，要先選 擇正方向。3.【2015北京1

3、8】“蹦極”運動中，長彈性繩的一端固定，另一端綁在人身上，人從幾十 米高處跳下，將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運動。從繩恰好伸直，到人第一次下降至最低 點的過程中，下列分析正確的是（）A.繩對人的沖量始終向上，人的動量先增大后減小B.繩對人的拉力始終做負功，人的動能一直減小C.繩恰好伸直時，繩的彈性勢能為零，人的動能最大專題07能量和動量B.A和B都向右運動D.A向左運動，B向右運動Zile叩 “D.人在最低點時，繩對人的拉力等于人所受的重力【答案】A【解析】A、C.D、繩子從俾直到第一次下降至最低點的過程中拉力逐漸增大，由牛頓第二定律叱-化加可得,人先做加速度減小的加速運動，當咋二時加速度減

4、小到 6 人的速度最大，艮勵量 最大，動能也最大。此后人繼續(xù)向下運動(丁噸)，人做加速虞埴大的減遠運動，動量一直減小到黑 全程拉力向上，其沖量一直向上，選項 A 正確、詵項 C 和 D 錯誤 B、拉力與運動方向才皈，一直做負功, 但動能先増大后減小，選項 B 錯誤。故選 A 【考點定位】牛頓運動定律、動量定理、功能關系。【規(guī)律總結(jié)】涉及運動中的位移問題，優(yōu)先選擇動能定理；涉及運動的時間問題，優(yōu)選選擇動量定理；涉及運動的加速度和勻變速直線運動，選擇牛頓第二定律和運動學公式。4.【2017新課標川卷】一質(zhì)量為2 kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運動。F隨時間t變化的圖線如圖所示，則+

5、FZN2 -1 =I6 i-1 r.1A.t=1 s時物塊的速率為1 m/sB.t=2 s時物塊的動量大小為4 kgm/sC.t=3 s時物塊的動量大小為5 kgm/sD.t=4 s時物塊的速度為零【答案】AB【解析】由動量定理有尸冃叫解得“ 一 ,f=l s 時物塊的速率 h =1兇兇bA 正確；E 團線與時間mm軸所圍面積表示沖翼 所以 42$時物塊的動重犬小為 = 2x2fcg-W/s = 4kg m/s, B 正確$t=3w 時物 塊的動童大小為 y = (2x2-lxl)kE-m/3= 3kfiC 錯誤Is 時物塊的動量大小為/?,= (2x2-ix2fcgim/s2kgJm/sf速

6、度不為零，D 錯誤?！究键c定位】動量定理【名師點睛】求變力的沖量是動量定理應用的重點，也是難點。F-t圖線與時間軸所圍面積表示沖量。5.【2017天津卷】“天津之眼”是一座跨河建設、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。下列敘述正確的是A.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機械能保持不變B.在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力C.摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客重力的沖量為零D.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客重力的瞬時功率保持不變【答案】B【解析】機械能等于動能和重力勢能之和，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，動能不變，重力勢能時刻發(fā)生變化，則機械能在變化

7、，故A錯誤；在最高點對乘客受力分析，根據(jù)牛頓第2 2二定律有：mg - N = m ，座椅對他的支持力N =mg m : mg，故B正確；乘客隨座rr艙轉(zhuǎn)動一周的過程中，動量不變，是所受合力的沖量為零，重力的沖量I二mgt = 0,故C錯誤；乘客重力的瞬時功率P =mgv cosr，其中0為線速度和豎直方向的夾角，摩天輪轉(zhuǎn)動 過程中，乘客的重力和線速度的大小不變，但0在變化，所以乘客重力的瞬時功率在不斷變化，故D錯誤?！究键c定位】機械能，向心力，沖量和動量定理，瞬時功率【名師點睛】本題的難點在于對動量定理的理解，是“物體所受合力的沖量等于動量的變化”，而學生經(jīng)常記為“力的沖量等于物體動量的變化

8、”。6.【2015北京17】實驗觀察到，靜止在勻強磁場中A點的原子核發(fā)生衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)勻速圓周運動，運動方向和軌跡示意如圖，則（）A.軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面向里B.軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面向外D.軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面向里A【答案】D【解析】靜止的核發(fā)生卩衰變（彳工 t由內(nèi)力作用，滿斥動童守恒，則新核F和電子的動量等大反冋,垂直射入勻強議場后均做勻速圓周運動，由qvBm-可知心工,則兩個新核的運動半徑與 rqB電量成反比，即則新核為小圓，電子為大圓而新核帶正電，電子帶員電由左手定貝冋知磁G1場方向垂直塊面

9、向里，選項 D 正確?！究键c定位】衰變、動量守恒定律、帶電粒子在磁場中的運動、左手定則?！疽?guī)律總結(jié)】:衰變形成外切圓，一：衰變形成內(nèi)切圓，大圓都是射線的軌跡。二、非選擇題7.【2016上海卷】如圖，粗糙水平面上，兩物體A B以輕繩相連，在恒力F作用下做勻速運動。某時刻輕繩斷開，在F牽引下繼續(xù)前進，B最后靜止。則在B靜止前，A和B組成的系統(tǒng)動量_ （選填：“守恒”或“不守恒”）。在B靜止后，A和B組成的系統(tǒng)動量。（選填：“守恒”或“不守恒“）【答案】守恒；不守恒【解析】輕繩斷開前，A、B做勻速運動，系統(tǒng)受到的拉力F和摩擦力平衡，合外力等于零，即F -fA-fB=0，所以系統(tǒng)動量守恒；當輕繩斷開B

10、靜止之前，A B系統(tǒng)的受力情況不變，即F - fA- fB=0,所以系統(tǒng)的動量依然守恒；當B靜止后，系統(tǒng)的受力情況發(fā)生改變，即F -fA =mAa，系統(tǒng)合外力不等于零，系統(tǒng)動量不守恒。【考點定位】動量守恒條件【方法技巧】先通過勻速運動分析A B整體的合外力，再分析輕繩斷開后A B整體的合外力，只要合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，反之不守恒。&【2016天津卷】如圖所示，方盒A靜止在光滑的水平面上，盒內(nèi)有一個小滑塊B,盒的質(zhì) 量是滑塊質(zhì)量的2倍，滑塊與盒內(nèi)水平面間的動摩擦因數(shù)為 。若滑塊以速度v開始向左運動， 與盒的左右壁發(fā)生無機械能損失的碰撞，滑塊在盒中來回運動多次，最終相對盒靜止，則此時盒

11、的速度大小為_ ，滑塊相對于盒運動的路程為 _?！敬鸢浮縱丄【解析】設滑塊質(zhì)量為也貝 U 盒的質(zhì)量為 2 衢；對整個過程由動量守恒走律可得 miTffv 和解得卯滬訂【考點定位】動量守恒定律、能量守恒定律【名師點睛】此題是對動量守恒定律及能量守恒定律的考查；關鍵是分析兩個物體相互作用的物理過程，選擇好研究的初末狀態(tài)，根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律列出方程；注意系統(tǒng)的 動能損失等于摩擦力與相對路程的乘積。&【2015上海22A】兩小孩在冰面上乘坐“碰碰車”相向運動。A車總質(zhì)量為50kg，以2m/s的速度向右運動；B車總質(zhì)量為70kg，以3m/s的速度向左運動；碰撞后，A以1.5m/s的速

12、度 向左運動，則B的速度大小為_m/s，方向向 _ (選填“左”或“右”)【答案】0.5;左【解析】由動量守恒定律得：規(guī)定向右為正方向，mAvA-mBvB- -mAvA mBvB，解得：VB二-0.5m/s，所以B的速度大小是0.5m/s，方向向左?！究键c定位】動量守恒定律【名師點睛】本題考查動量守恒定律，在應用動量守恒定律時，要特別注意動量的方向。10.【2015天津9(1)】如圖所示，在光滑水平面的左側(cè)固定一豎直擋板，A球在水平面上靜止放置，B球向左運動與A球發(fā)生正碰，B球碰撞前、后的速率之比為3:1,A球垂直撞向擋 板，碰后原速率返回，兩球剛好不發(fā)生碰撞，AB兩球的質(zhì)量之比為 _ ,AB

13、碰撞前、后兩球總動能之比為 _【答案】4:1;9:5由能量守恒走律可知 Wgx=-m*rA【解折】因兩球剛好不發(fā)生碰撞，說明 AB 碰撞后速率犬小相同規(guī)定向左為正方向，由動量守恒定律可知 梯皿=叫卩-性叭而: v = 3:1,解得也：蝕=4:1；砸撞前后總動能之比為考點：動量守恒定律【名師點睛】 高中階段的動量守恒考查最多的一類模型就是碰撞，本題屬于容易題，難度不大，需要注意的是“題眼”的尋找，“剛好不發(fā)生碰撞”說明兩球碰撞后的速率大小相同，代入題 目已知條件，利用動量守恒定律很容易得出結(jié)果。_ _ _. . .2727. . . .272711.【2015江蘇12C( 3)】取質(zhì)子的質(zhì)量np

14、=1.6726X10-kg,中子的質(zhì)量m=1.6749X10-kg,a粒子的質(zhì)ma=6.6467X10-27kg，光速c=3X108m/s，請計算a粒子的結(jié)合能。(計算結(jié)果保留 兩位有效數(shù)字)【答案】4.3 1012J【解析】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程AE = Amc2，可求：UE=：i2mp2mm. c4.3 10_12J【考點】核能的計算【方法技巧】本題主要是公式，即愛因斯坦質(zhì)能方程.IE二人me2，要注意所給原子核質(zhì)量的單位。12.【2015海南17(2)】運動的原子核AX放出a粒子后變成靜止的原子核丫。已知X、Y和ot粒子的質(zhì)量分別是M m和m2，真空中的光速為c,ot粒子的速度遠小于光速。

15、求反應后與反應前的總動能之差以及:粒子的動能?！敬鸢浮?Ek二M -m -m2c2,M M-m2c2M m2【解析】反應后由于存在質(zhì)量虧損，所以反應前后總動能之差等于質(zhì)量虧損而釋放出的能量,故根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得；屈=(M_=(M_叫_小丄X反應過程中三個粒子組成的系統(tǒng)動量守恒，故有MvMvx x,聯(lián)立可得；他記=2Af _眄【考點定位】質(zhì)能方程，動量守恒定律【方法技巧】在解決核反應問題時要掌握在核反應過程中，遵循兩大守恒：動量守恒和能量守恒。13.【2015山東39(2)】如圖，三個質(zhì)量相同的滑塊A B、C,間隔相等地靜置于同一水平摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時間極短。求B C碰后瞬間

16、共同速度的大小。13軌道上?，F(xiàn)給滑塊A向右的初速度V。，一段時間后A與B發(fā)生碰撞，碰后AB分別以v0、-v084的速度向右運動，B再與C發(fā)生碰撞，碰后B、C粘在一起向右運動?；瑝KA、B與軌道間的動21【答案】解得vA1從A開始運動到與B相碰的過程，根據(jù)動能定理：Wfmv：mv2 2解得Wf=丄5mv：128則對物體B從與A碰撞完畢到與C相碰損失的動能也為W，由動能定理可知：1212mvBmvB，2 2BC碰撞時滿足動量守恒，則mvB= 2mv共，解題的關鍵是掌握動量守恒定律，搞清楚物理過程并搞清不同階段的能量轉(zhuǎn)化關14.【2017江蘇卷】甲、乙兩運動員在做花樣滑冰表演，沿同一直線相向運動，速度

17、大小都是1 m/s,甲、乙相遇時用力推對方， 此后都沿各自原方向的反方向運動，速度大小分別為1 m/s和2 m/s.求甲、乙兩運動員的質(zhì)量之比.【答案】3:2m3代入數(shù)昨冇【考點定位】動量守恒定律【名師點睛】考查動量守恒，注意動量的矢量性，比較簡單.【解析】根據(jù)動量守恒定律,AB碰撞過程滿足mvA= m.也.亠m83vo解得:_21_vB1l28v0；解得v共=1vB2、-21Vo16【考點定位】 動量守恒定律；動能定理【方法技巧】【解析】由動15.【2016全國新課標I卷】（10分）某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計算方便起見，假設水柱從橫截面積為

18、S的噴口持續(xù)以速度Vo豎直向上噴出；玩具底部為平板（面積略大于S）;水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開。忽略空氣阻力。已知水的密度為p，重力加速度大小為g。求（i）噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；（ii）玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度。2 2【答案】（i）ZoS（ii）巴【解析】（i）設：t時間內(nèi)，從噴口噴出的水的體積為V，質(zhì)量為：m，則UV -V二VoSt由式得，單位時間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為m=v0S（ii）設玩具懸停時其底面相對于噴口的高度為，水從噴口噴出后到達玩具底面時的速度大小1212為。對于Lt時間內(nèi)噴出的水，有能量守恒得（，m）v

19、+（.；m）gh = Cm）v02 2在高度處，Lt時間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎直方向的動量變化量的大小為=p=（m）v設水對玩具的作用力的大小為F,根據(jù)動量定理有F：t = Ap由于玩具在空中懸停，由力的平衡條件得F =Mg【考點定位】動量定理、機械能守恒定【名師點睛】本題考查了動量定理的應用，要知道玩具在空中懸停時，受力平衡，合力為零， 也就是水對玩具的沖力等于玩具的重力。本題的難點是求水對玩具的沖力，而求這個沖力的關 鍵是單位時間內(nèi)水的質(zhì)量，注意空中的水柱并非圓柱體，要根據(jù)流量等于初刻速度乘以時間后 再乘以噴泉出口的面積S求出流量，最后根據(jù)n=pV求質(zhì)量。16.【2016全國新課標H卷】

20、（10分）如圖，光滑冰面上靜止放置一表面光滑的斜面體，斜面體右側(cè)一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰塊均靜止于冰面上。某時刻小孩將冰塊以相對冰面3m/s的速度向斜面體推出，冰塊平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的最大高度為h=0.3 m（h小于斜面體的高度）。已知小孩與滑板的總質(zhì)量為m=30 kg，冰塊的質(zhì)量為m=10 kg,小孩與滑2板始終無相對運動。取重力加速度的大小g=10 m/s。2g 2VoS（i）求斜面體的質(zhì)量；（ii）通過計算判斷，冰塊與斜面體分離后能否追上小孩?【答案】（i）20 kg（ii）不能【解析】規(guī)定向右為速度正方向。冰塊在斜面體上運動到最犬高度時兩者達到共同速度，設此共同速 度為巧斜面體的質(zhì)量為 E 由水平方向動量守恒和機械能守恒定律得；叭迅二+如 2 十碼）/ +嗎 01JUJ-式中 Vac3 mZs 冰塊推出時的速度&聯(lián)立式并代入.題紿數(shù)據(jù)得 kg（ii）設小孩推出冰塊后的速度為Vi,由動量守恒定律有mvi+mv2o=O代入數(shù)據(jù)得vi=1 m/s設冰塊與斜面體分離后的速度分別為V2和V3,由動量守恒和機械能守恒定律有mv2o=m2V2+m3Va1212丄12仆m2v20m2v2+ m3v322 2聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得V2=1 m/s由于冰塊與斜面體分離后的速度與小孩推出冰塊