高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題能力訓(xùn)練7動量動量的綜合應(yīng)用

專題能力訓(xùn)練7動量動量的綜合應(yīng)用(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分。在每小題給出的四個選項中,1~5題只有一個選項符合題目要求,6~7題有多個選項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.(2022·廣西五市聯(lián)考二模)1966年人類曾在地球以外的太空完成了以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的測定物體質(zhì)量的實驗。實驗時,用質(zhì)量為m1的雙子星座號宇宙飛船去接觸可視為靜止的質(zhì)量為m2的火箭組(發(fā)動機已熄火),接觸以后,開動雙子星座號飛船的推進(jìn)器,使飛船和火箭組共同加速。某一次實驗推進(jìn)器的平均推力F為895N,推進(jìn)器開動時間為8s,測出飛船和火箭組的速度變化量是0.80m/s。雙子星號宇宙飛船的質(zhì)量是已知的,m1=3400kg,根據(jù)這次實驗可知()A.火箭組的質(zhì)量為m2=5550kgB.飛船和火箭組共同加速的加速度為0.80m/s2C.雙子星座號宇宙飛船對火箭組的推力大于火箭組對雙子星座號宇宙飛船的推力D.火箭組在這次實驗過程中所受合外力的沖量為零2.(2022·廣東高考沖刺模擬)水刀切割具有精度高、無熱變形、無毛刺、無需二次加工以及節(jié)約材料等特點,因而得到廣泛應(yīng)用。如圖所示,若橫截面直徑為d的圓柱形水流垂直射到要切割的鋼板上,碰到鋼板后水的速度減為零。已知水的流量(單位時間流出水的體積)為Q,水的密度為ρ,則鋼板受到水的平均沖力大小為 ()A.4Qρ B.QρC.16ρQπd3.(2021·重慶一中高三一模)新型冠狀病毒主要傳播方式為飛沫傳播。有關(guān)專家研究得出打噴嚏時氣流噴出的速度可達(dá)50m/s,假設(shè)一次打噴嚏人受到的平均反沖力約為0.16N,時間大約為0.03s,估算打一次噴嚏噴出空氣的質(zhì)量約為()A.9.6×103kg B.9.6×105kgC.1.92×103kg D.1.92×105kg4.(2021·河北石家莊二模)一戰(zhàn)斗機以速度v0水平向東飛行,到達(dá)目的地時,將總質(zhì)量為m0的導(dǎo)彈自由釋放瞬間,導(dǎo)彈向西噴出質(zhì)量為m、對地速率為v1的燃?xì)?則噴氣后導(dǎo)彈的速率為()A.m0v0C.m0v05.(2021·北京北理工附中高三三模)根據(jù)量子理論:光子既有能量也有動量;光子的能量E和動量p之間的關(guān)系是E=pc,其中c為光速。由于光子有動量,照到物體表面的光子被物體吸收或被反射時都會對物體產(chǎn)生一定的沖量,也就對物體產(chǎn)生了一定的壓強。根據(jù)動量定理可近似認(rèn)為:當(dāng)動量為p的光子垂直照到物體表面,若被物體反射,則物體受到的沖量大小為2p;若被物體吸收,則物體受到的沖量大小為p。某激光器發(fā)出激光束的功率為P0,光束的橫截面積為S。當(dāng)該激光束垂直照射到某物體表面時,物體對該激光的反光率為η,則激光束對此物體產(chǎn)生的壓強為()A.(1+η)C.(1-η6.(2022·廣西南寧二模)無限長的水平面上放置有A、B兩滑塊,其質(zhì)量mA>mB。一根輕質(zhì)彈簧,一端與A固定連接,另一端與B緊靠(不固定連接)。用細(xì)線把兩滑塊拉緊,彈簧被壓縮,如圖所示。如果把細(xì)線燒斷,兩滑塊與彈簧分離后,繼續(xù)運動。不計空氣阻力,把A、B和彈簧看作系統(tǒng),下列說法正確的是()A.若水平面光滑,系統(tǒng)動量守恒,系統(tǒng)機械能守恒B.若水平面粗糙,系統(tǒng)動量一定不守恒,機械能一定不守恒C.若A、B受到的摩擦力大小相等,B運動的總路程較長D.若A、B受到的摩擦力大小相等,B運動的總時間較長7.如圖(a)所示,在粗糙的水平地面上有兩個大小相同但材質(zhì)不同的甲、乙物塊。t=0時刻,甲物塊以速度v0=4m/s向右運動,經(jīng)一段時間后與靜止的乙物塊發(fā)生正碰,碰撞前后兩物塊運動的vt圖像如圖(b)中實線所示,其中甲物塊碰撞前后的圖線平行。已知甲物塊質(zhì)量為5kg,乙物塊質(zhì)量為4kg。則()(a)(b)A.此碰撞過程為彈性碰撞B.碰后瞬間乙物塊速度為2.5m/sC.碰后乙物塊移動的距離為3.75mD.碰后甲、乙兩物塊所受摩擦力之比為6∶5二、非選擇題(本題共3小題,共58分)8.(18分)汽車A在水平冰雪路面上行駛。駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B,立即采取制動措施,但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖所示,碰撞后B車向前滑動了4.5m,A車向前滑動了2.0m,已知A和B的質(zhì)量分別為2.0×103kg和1.5×103kg,兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數(shù)均為0.10,兩車碰撞時間極短,在碰撞后車輪均沒有滾動,重力加速度大小g取10m/s2。求:(1)碰撞后的瞬間B車速度的大小;(2)碰撞前的瞬間A車速度的大小。9.(20分)(2021·江西師大附中高三三模)打樁船是海上風(fēng)電場、跨海大橋、港口碼頭等海洋工程建設(shè)的重要裝備。其工作原理等效簡化圖如圖所示,質(zhì)量為m'=200t的樁豎直放置,質(zhì)量為m=50t的打樁錘從離樁上端h=0.8m處靜止釋放,下落后垂直打在樁上,打樁錘與樁作用時間極短,然后二者以相同速度一起向下運動直到停止。樁向下運動過程中的阻力與進(jìn)入深度成正比(比例系數(shù)為k,k未知),g取10m/s2。(1)求打樁錘剛要打中樁前的速度大小。(2)求打樁錘擊中樁后二者一起向下運動的速度大小。(3)若第一次打樁后,樁向下運動的距離為x1=0.4m,求樁向下運動過程中的阻力與進(jìn)入深度成正比的比例系數(shù)k為多少?10.(20分)(2022·重慶渝北校級模擬)如圖所示,左右無限長的光滑水平地面上有2022個大小相同的小球排成一排,相鄰小球間的間距均為l,將其從左到右依次編號。1號小球質(zhì)量為m,2~2022號小球質(zhì)量均為km(k為比例系數(shù))。用一根不可伸長的輕繩拴住1號小球,上端連接于固定結(jié)點處,拴好后輕繩剛好豎直伸直且1號小球接觸水平地面。在輕繩旁邊固定一電熱絲,通電時可將輕繩瞬間燒斷。將1號小球向左上方提起H高度,此時輕繩伸直,與豎直方向的夾角為θ,所有小球仍在同一豎直面內(nèi),將電熱絲通電后再由靜止釋放1號小球。所有小球之間的碰撞均為彈性正碰,重力加速度為g,不計空氣阻力,忽略輕繩燒斷后對小球運動的影響。(1)求1號小球釋放后瞬間的加速度大小。(2)求1號小球與2號小球第一次碰撞中給2號小球的沖量大小以及對2號小球做的功。(3)1、2號小球間第一次碰撞后立即給1號小球施加水平向右的恒定外力F(圖中未畫出),使1號小球每次碰撞前瞬間的速度都相等,直到所有小球速度第一次相等時撤去外力,求外力F的大小以及最終1號和2022號小球間的距離(小球大小忽略不計)。

專題能力訓(xùn)練7動量動量的綜合應(yīng)用1.A解析:根據(jù)動量定理可得Ft=(m1+m2)v,解得m2=5550kg,選項A正確。根據(jù)加速度的定義式可知,飛船和火箭組共同加速的加速度為a=vt=0.808m/s22.D解析:設(shè)t時間內(nèi)有體積為V的水打在鋼板上,則這些水的質(zhì)量為m=ρV=ρSvt=14πd2ρvt,以這部分水為研究對象,它受到鋼板的作用力為F,以水運動的方向為正方向,由動量定理得Ft=0mv,解得F=14πd2ρv2,水流速度為v=QS=4Qπ3.B解析:設(shè)打一次噴嚏噴出空氣的質(zhì)量為m,由動量定理可得FΔt=mv,代入數(shù)據(jù)解得m=9.6×105kg,B正確。4.A解析:以導(dǎo)彈飛行的方向為正方向,導(dǎo)彈被飛機釋放后導(dǎo)彈噴出燃?xì)馇昂笏查g,根據(jù)動量守恒定律得m0v0=(m0m)vmv1,解得v=m05.B解析:時間t內(nèi)釋放光子的能量為E=P0t,光子的總動量為p=Ec=P0tc,根據(jù)題意,由動量守恒定律有2ηp+(16.AC解析:動量守恒的條件是系統(tǒng)不受外力或合外力為零,機械能守恒的條件是只有重力或彈力做功。若水平面光滑,系統(tǒng)的合外力為零,系統(tǒng)動量守恒;只有彈力做功,所以,系統(tǒng)機械能守恒,選項A正確。若水平面粗糙且兩者受到的摩擦力等大反向,則系統(tǒng)合外力為零,動量守恒,但要克服摩擦力做功,系統(tǒng)機械能不守恒;若水平面粗糙且兩者受到的摩擦力大小不等,則系統(tǒng)合外力不為零,動量不守恒,選項B錯誤。若A、B受到的摩擦力大小相等,系統(tǒng)的合外力為零,系統(tǒng)動量守恒,取向左為正方向,由動量守恒定律得pA=pB。兩滑塊與彈簧分離后滑行過程,根據(jù)動能定理,對A,有FfxA=0pA22mA對B,有FfxB=0pB22mB結(jié)合mA>mB得xA<xB,即B運動的總路程較長,選項C正確。兩滑塊與彈簧分離后滑行過程,由動量定理,對A,取初速度方向為正方向,有FftA=0pA對B,取初速度方向為正方向,有FftB=0pB對比可得tA=tB,則兩滑塊的運動總時間相等,選項D錯誤。7.BC解析:由題圖知,碰前瞬間甲物塊的速度為v=3m/s,碰后瞬間甲物塊的速度為v1=1m/s,設(shè)乙物塊碰后瞬間的速度為v2,取碰前甲物塊的速度方向為正方向,根據(jù)動量守恒定律得m甲v=m甲v1+m乙v2,解得v2=2.5m/s,故B正確;碰撞前后系統(tǒng)動能之差為ΔEk=12m甲v212m甲v12-12m乙v22,解得ΔEk=7.5J,所以,此碰撞過程為非彈性碰撞,故A錯誤;碰撞前后甲的加速度為a甲=1m/s2,若未發(fā)生碰撞,則甲速度從3m/s減為0的時間為t=31s=3s,由題圖可知,乙經(jīng)碰撞后到停止運動的時間與t相等,則碰后乙物塊移動的距離為s=v22t=2.52×3m=3.75m,故C正確;對碰后乙物塊滑行過程,根據(jù)動量定理得Ff乙t=0m乙v2,解得Ff乙=103N,甲物塊所受摩擦力大小為Ff甲=m8.答案:(1)3.0m/s(2)4.25m/s解析:(1)設(shè)B車的質(zhì)量為mB,碰后加速度大小為aB。根據(jù)牛頓第二定律有μmBg=mBaB ①式中μ是汽車與路面間的動摩擦因數(shù)。設(shè)碰撞后瞬間B車速度的大小為vB',碰撞后滑行的距離為sB。由運動學(xué)公式有vB'2=2aBsB ②聯(lián)立①②式并利用題給數(shù)據(jù)得vB'=3.0m/s。 ③(2)設(shè)A車的質(zhì)量為mA,碰后加速度大小為aA。根據(jù)牛頓第二定律有μmAg=mAaA ④設(shè)碰撞后瞬間A車速度的大小為vA',碰撞后滑行的距離為sA。由運動學(xué)公式有vA'2=2aAsA ⑤設(shè)碰撞前的瞬間A車速度的大小為vA,兩車在碰撞過程中動量守恒,有mAvA=mAvA'+mBvB'⑥聯(lián)立③④⑤⑥式并利用題給數(shù)據(jù)得vA=4.25m/s。 ⑦9.答案:(1)4m/s(2)0.8m/s(3)1.35×107N/m解析:(1)根據(jù)動能定理得mgh=12mv解得v=4m/s。(2)打樁錘與樁作用時間極短,相互作用過程動量守恒,則有mv=(m+m')v1解得v1=0.8m/s。(3)設(shè)樁向下運動過程中的阻力與進(jìn)入深度關(guān)系為Ff=kx則第一次擊打后,有(m'+m)gx112(0+kx1)x1=012(m'+m解得k=1.35×107N/m。10.答案:(1)gsinθ(2)2k(3)4k(1+k)2·解析:(1)1號小球釋放后瞬間,合外力垂直于輕繩向右下方,由牛頓第二定律有mgsinθ=ma得釋放后瞬間的加速度為a=gsinθ。(2)1號小球從釋放到與2號小球碰撞之前瞬間,由機械能守恒定律,有mgH=12解得v0=21、2號小球碰撞前后動量和機械能守恒,分別有mv0=mv1+kmv212mv聯(lián)立解得v1=1-k1+k2對2號小球,由動量定理,有I=kmv2對2號小球,由動能定理,有W=12·km聯(lián)立解得I=2W=4k((3)1、2號小球碰后