最新版高考物理第七章動量第3講動量守恒和能量守恒的綜合應用檢測.doc

1、第3講 動量守恒和能量守恒的綜合應用基礎鞏固1.（2017北京朝陽期中，12,3分）小鐵塊置于薄木板右端，薄木板放在光滑的水平地面上，鐵塊的質量大于木板的質量。t=0時使兩者獲得等大反向的初速度開始運動，t=t 1時鐵塊剛好到達木板的左端并停止相對滑動，此時與開始運動時的位置相比較，下列示意圖符合實際的是（）2 . 一中子與一質量數為 A（A>1）的原子核發(fā)生彈性正碰。若碰前原子核靜止，則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為（）B. 一A-14 HC. D.3 .（多選）矩形滑塊由不同材料的上、下兩層粘合在一起組成，將其放在光滑的水平面上，質量為m的子彈以速度v水平射向滑塊。若射擊下層，子彈剛

2、好不射出；若射擊上層，則子彈剛好能射穿一半厚度 ，如圖所 示。則上述兩種情況相比較 （）A.子彈的末速度大小相等B.系統(tǒng)產生的熱量一樣多C.子彈對滑塊做的功不相同D.子彈和滑塊間的水平作用力一樣大A （VWW B力51%外Z線而外切力為初勿陶力5%我4.（2016北京東城零模,17）如圖所示，在光滑的水平面上有兩物體A B,它們的質量均為 m=在物體B上固定一個輕彈簧處于靜止狀態(tài)。物體A以速度vo沿水平方向向右運動，通過彈簧與物體 B發(fā)生作用。下列說法正確的是（）A.當彈簧獲得的彈性勢能最大時，物體A的速度為零B.當彈簧獲得的彈性勢能最大時，物體B的速度為零C.在彈簧的彈性勢能逐漸增大的過程中

3、，彈簧對物體B所做的功為工m$D.在彈簧的彈性勢能逐漸增大的過程中，彈簧對物體A和物體B的沖量大小相等，方向相反5.（2017北京海淀零模，18）如圖所示,在光滑水平地面上有A、B兩個小物塊，其中物塊A的左側連接一輕 質彈簧。物塊A處于靜止狀態(tài)，物塊B以一定的初速度向物塊 A運動，并通過彈簧與物塊 A發(fā)生彈性正碰。對于該作用過程，兩物塊的速率變化可用速率 -時間圖像進行描述，在選項圖所示的圖像中，圖線1表示物塊A的速率變化情況，圖線2表示物塊B的速率變化情況。則在這四個圖像中可能正確的是（）6.（2017北京朝陽期中，18,6分）如圖所示,光滑水平冰面上固定一足夠長的光滑斜面體，其底部與水平面

4、相切，左側有一滑塊和一小孩（站在冰車上）處于靜止狀態(tài)。在某次滑冰游戲中，小孩將滑塊以相對冰面V1=4 m/s的速度向右推出，已知滑塊的質量m=10 kg,小孩與冰車的總質量 m=40 kg,小孩與冰車始終無相對運動，取重力加速度g=10 m/s 2,求:推出滑塊后小孩的速度大小V2；(2)滑塊在斜面體上上升的最大高度H；小孩推出滑塊的過程中所做的功W7.（2017北京東城一模，23,18分）能量守恒定律、動量守恒定律、電荷守恒定律等是自然界普遍遵循的 規(guī)律,在微觀粒子的相互作用過程中也同樣適用。盧瑟福發(fā)現質子之后，他猜測：原子核內可能還存在一種不帶電的粒子。（1）為尋找這種不帶電的粒子，他的學

5、生查德威克用“粒子轟擊一系列元素進行實驗。當他用 a加子'川時轟擊破原子核4 Be）時發(fā)現了一種未知射線，并經過實驗確定這就是中子 ，從而證實了盧瑟福的猜測。請你完成此核反應方程HeBe-n。（2）為了測定中子的質量 m,查德威克用初速度相同的中子分別與靜止的氫核和靜止的氮核發(fā)生彈性1正碰。實驗中他測得碰撞后氮核的速率與氫核的速率關系是VN=Ih。已知氮核質量與氫核質量的關系是mN=14mH,將中子與氫核、氮核的碰撞視為彈性碰撞。請你根據以上數據計算中子質量m與氫核質量mH的比值。（3）以鈾235為裂變燃料的“慢中子”核反應堆中，裂變時放出的中子有的速度很大，不易被鈾235俘獲，需要使

6、其減速。在討論如何使中子減速的問題時，有人設計了一種方案：讓快中子與靜止的粒子發(fā)生碰撞，他選擇了三種粒子：鉛核、氫核、電子。以彈性正碰為例，僅從力學角度分析，哪一種粒子使中子減速效果最好，請說出你的觀點并說明理由。綜合提能1.（2018北京西城期末）（多選）如圖甲所示，一輕彈簧的兩端與質量分別是田和mi的兩物塊相連，它們靜止在光滑水平地面上?，F給物塊m一個瞬時沖量，使它獲得水平向右的速度V0,從此時刻開始計時，兩物 塊的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列判斷正確的是w+點一 f日 ,$孝， . .-/jp,zj,. . i1 ., z. r， f _ _i, 幗取mz.A.t i時刻彈簧長

7、度最短B.t 2時刻彈簧恢復原長C.在tlt3時間內，彈簧處于壓縮狀態(tài)D.在12r 4時間內，彈簧處于拉長狀態(tài)2.(2017北京海淀期中,17,10分)建筑工程中的“打樁”是利用重錘的沖擊克服泥土對樁柱的阻力，使樁柱插入泥土到達預定深度白過程。如圖甲所示，設打樁機重錘的質量為m,樁柱的質量為 M打樁過程可簡化如下：樁柱下端開始時在地表面沒有進入泥土，提升重錘到距離樁柱上端h高度后使其自由落下，重錘撞擊樁柱上端，經極短時間的撞擊使兩者以共同的速度一起向下移動一段距離后停止。然后再次提升重錘，重復打樁過程，逐漸把樁柱打到預定深度。設樁柱向下移動的過程中泥土對樁柱的阻力f的大小與樁柱打入泥土中的深度

8、x成正比，其函數表達式f=kx(k為大于0的常量，具體值未知),f-x圖像如圖乙所示。已知重力加速度大小為go(1)求重錘與樁柱第一次碰撞后瞬間的共同速度大??；(2)圖像法和比較法是研究物理問題的重要方法，例如從教科書中我們明白了由v-t圖像求直線運動位移的思想和方法，請你借鑒此方法，根據圖示的f-x圖像結合函數式f=kx,分析推導在第一次打樁將樁柱打入泥土的過程中阻力所做的功與樁柱打入泥土深度的關系式；并將泥土對樁柱的阻力與你熟悉的彈簧彈力進行比較，從做功與能量轉化的角度簡要說明泥土對樁柱的阻力做功和彈簧彈力做功的不同；(3)若重錘與樁柱第一次的撞擊能把樁柱打入泥土中的深度為d,試求常量k的

9、大小。3.（2017北京朝陽一模，24,20分）動量守恒定律是一個獨立的實驗定律，它適用于目前為止物理學研究的一切領域。運用動量守恒定律解決二維問題時，可以在相互垂直的x、y兩個方向上分別研究。（1）如圖1所示，質量分別為m、m2的球1和球2構成的系統(tǒng)，不考慮系統(tǒng)的外力作用。球 1以速度vi（方向沿x軸正向）與靜止的球2碰撞，若速度V1不在兩球球心'的連線上，碰撞之后兩球的速度 V1'、V2' 都會偏離V1的方向，偏角分別為0和4 ,且V1、m、m。、（）均已知。.壇 a -i t圖1a.請寫出計算V1'、V2'的大小時主要依據的關系式b.請分析說明球1

10、對王2的平均作用力F的方向。圖2X射線中（2）如圖2所示，美國物理學家康普頓及其團隊將X射線入射到石墨上，發(fā)現被石墨散射的 除了有與入射波長相同的成分外，還有與入射波長不同的成分。我國物理學家吳有訓在此項研究中也做 出了突出貢獻，因此物理學界也把這一效應稱為“康普頓吳效應”。由于這一現象很難用經典電磁理論解釋，所以康普頓提出光子不僅具有能量，也具有動量，光子的動量p與其對應的波長入之間的關系為p=工（h為普朗克常量）。進一步研究表明 X射線的散射實質是單個光子與單個電子發(fā)生碰撞的結果。由于電子的速度遠小于光的速度，可認為電子在碰撞前是靜止的。現探測到散射X射線的波長不同于入射X射線的波長，請你

11、構建一個合理白相互作用模型 ，解決以下問題：a.請定性分析散射 X射線的波長 入與入射X射線的波長入的大小關系；b.若已知入射X射線的波長為 入，散射X射線的波長為 入。設散射X射線相對入射方向的偏轉角為。求9 =一時電子獲得的動量。答案精解精析基礎鞏固1 .A 鐵塊質量大于木板質量，系統(tǒng)所受合外力為零，動量守恒，根據初動量情況，可知末動量方向向左。具體運動情況如以下分析：根據牛頓第二定律f=ma可知，鐵塊的加速度較小，因此，鐵塊向左以較小的加速度勻減速運動，木板以較大的加速度向右勻減速運動，木板的速度先減為零，然后反向運動，當兩者速度相等時，停止相又於！動，由動量守恒可得出v<v0,因

12、整個過程中木板所受摩擦力始終向左且不變，則木板的加速度不變，又木板初速度向右、末速度向左 ，則知木板先向右做勻減速運動 ，后向左做勻加速運動，因 v<V0,則知木板向右減速的位移大于向左加速的位移 ,選項A正確，選項B、C D錯誤。2 .A 設中子質量為 m,則原子核的質量為 Am設碰撞前后中子的速度分別為v。、Vi,碰后原子核的速度為ill1-A vd 4+1V2,由彈性碰撞可得一 一，A 一A77 4B1+1 花印二 A 十多mv)=mv+Am2, m = m + Am ,解得 vi= v。,故= ,A 正確。3 .AB 由動量守恒定律有 mv=(m+M)v共，得v共="死

13、,A正確；由能量守恒定律有 Q=m2-m+M) - ,知B正1或確；由動能定理有一M ：0=W,知C錯誤；產生的熱量Q=f - As,因As不同，則f也不同，故D錯誤。14 .D 當A、B速度相同時，彈簧獲得最大彈性勢能，故A、B均錯誤。系統(tǒng)機械能守恒，E總=m5,故當彈簧1具有彈性勢能時，物體的動能一定小于2m °,故C錯誤；彈簧對A、B的作用力始終大小相等方向相反，彈簧對物體A和物體B的沖量大小相等，方向相反，故D正確。5.B 由圖像知速度方向都為正。 B通過彈簧與A發(fā)生彈性碰撞，B減速,A加速，某一時刻兩者速度相等， 之后A繼續(xù)加速,B繼續(xù)減速，Vb<Va,當彈簧恢復到原

14、長時，A、B間無相互作用，兩者同時開始勻速運動，所 以選R6 .答案 (1)1 m/s (2)0.8 m (3)100 J 解析(1)對于滑塊、小孩以及冰車構成的系統(tǒng)，根據動量守恒定律可得：0=mivi-m2v2代入相關數據可得：v 2=1 m/s(2)對于，t塊,根據機械能守恒定律可得m=mgH代入相關數據可得：H=0.8 m(3)小孩在推出滑塊的過程中所做的功等于系統(tǒng)所獲得的總動能，即:W=-mi代入相關數據可得：W=100 J"衛(wèi)一7 .。答案(1 6 c (2/(3)見解析。解析(1)由質量數守恒、電荷數守恒可得，此核反應方程為:HeBe(2)設中子與氫核、氮核碰撞前的速率為

15、vo中子與氫核發(fā)生彈性碰撞時根據動量守恒定律有 mvo=mnvn+nHVHlit - - 根據能量守恒定律有-m ：=-mn+-rh解得碰后氫核的速率 VH=同理可得,中子與氮核發(fā)生彈性碰撞后,氮核的速率VN=Mil打f+f因此有解得叫中場(3)僅從力學角度分析，氫核減速效果最好。，碰撞后中子的速率中子與質量為m的粒子發(fā)生彈性正碰時，根據動量守恒定律、能量守恒定律有Vn'=ffin+n：由于鉛核質量比中子質量大很多，碰撞后中子幾乎被原速率彈回。由于電子質量比中子質量小很多，碰撞后中子基本不會減速。由于中子質量與氫核質量相差不多,碰撞后中子的速率將會減小很多。綜合提能1.ABD m與m2

16、速度相同時，動能損失最多，此時彈簧彈性勢能最大，0t i時間內，相當于m追m2,兩物塊相 距越來越近，t i時刻彈簧最短；t it2時間內，m2一直加速向右運動，mi先向右減速，后反向向左加速，兩物塊 相距越來越遠；由丫d圖像中斜率表示加速度，可知12時刻兩物塊的加速度為零，即彈簧恢復原長;t 2t 3 時間內，m2繼續(xù)向右運動，兩物塊相距越來越遠，彈簧伸長，t 3時刻兩物塊共速，彈性勢能最大，彈簧最 長;t 3t4時間內，兩物塊均向右運動，且m加速,m2減速,mi的速度大于 m的速度，兩物塊逐漸靠近，說明彈 簧處于拉長狀態(tài)。綜上可知A、B、D正確,C錯誤。帆函:2.答案（i）出（2）見解析解

17、析（i）設重錘落到樁柱上端時的速度為vo,對于重錘下落的過程，根據機械能守恒定律有？m*=mgh（i分）解得:V o=重錘與樁柱相互作用過程極為短暫，沖擊力遠大于它們所受的重力，重錘與樁柱組成的系統(tǒng)，沿豎直方向動量守恒，設二者碰撞后共同運動的速度為vi,根據動量守恒定律有mvo=（M+m）vi（i 分）一明每jj解得：V尸，"二）5（i分）（2）由直線運動的v-t圖像與橫坐標軸所圍的“面積”表示位移，比較阻力隨深度變化的f-x圖像可知,f-x圖像與橫坐標軸所圍成的三角形的“面積”表示阻力做功的大?。簒=kx2（i 分）阻力對樁柱做負功，所以W=-二kx2（1分）由題可知：彈簧彈力的大小和泥土對樁柱的阻力大小變化的規(guī)律一樣，都是大小與位移成正比。但是彈簧彈力做的功會使物體減少的機械能以彈性勢能的形式存儲起來，是不同形式的機械能之間的轉化而泥土對樁柱做的功會使物體減少的機械能轉化成內能，是機械能轉化為其他形式能的過程。泥土阻力一定做負功，彈簧彈力可以做正功，也可以做負功。（2分）（3）對于第一次碰撞后獲得共同速度到進入泥土深度為d的過程，根據動能定理有（M+m）gd-zkd2=0-氣M+m）%（2 分）可解得：k=2 d +。分）3.。答案見解析。解析（1）a.分別列出沿x軸、y軸方向的動量守恒表達式如下工：巧=加1口；+ mzvzJ cospb.對2,由動量定