《2020版高考物理大二轮培优通用版专题强化练：（八） 动量定理和动量守恒定律 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理大二轮培优通用版专题强化练：（八） 动量定理和动量守恒定律 Word版含解析.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 1 页 共 10 页 专题强化练专题强化练(八八) 动量定理和动量守恒定律动量定理和动量守恒定律 (满分:100分 时间:50分钟) 一、选择题(共 7小题,每小题 8分,共 56分) 1.(考点 1)(2019广西南宁模拟)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
2、冲量等大反向 解析根据动量定理可知,运动员在空中动量的改变量等于重力的冲量,选项 A 正确;运动员整个向下 运动过程中,初速度为零,末速度为零,因此合外力的冲量为零,选项 B 正确;运动员在水中动量的改变 量等于重力和水的作用力的合力的冲量,选项 C 错误;由于整个过程合外力的冲量为零,因此运动员整 个过程中重力冲量与水的作用力的冲量等大反向,选项 D 正确。 答案 C 2. (考点 2)(2019江苏徐州八校联考)如图所示,A、B 两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧, 放在平板小车 C 上后,A、B、C 均处于静止状态。若地面光滑,则在细绳被剪断后,A、B 从 C 上未滑 离之前,A
3、、B 在 C 上向相反方向滑动的过程中( ) A.若 A、B与 C 之间的摩擦力大小相同,则 A、B 及弹簧组成的系统动量守恒,A、B、C 及弹簧组成 的系统动量不守恒 第 2 页 共 10 页 B.若 A、B与 C 之间的摩擦力大小相同,则 A、B 及弹簧组成的系统动量不守恒,A、B、C 及弹簧组成 的系统动量守恒 C.若 A、B与 C 之间的摩擦力大小不相同,则 A、B 及弹簧组成的系统动量不守恒,A、B、C 及弹簧组 成的系统动量不守恒 D.若 A、B与 C 之间的摩擦力大小不相同,则 A、B 及弹簧组成的系统动量不守恒,A、B、C 及弹簧 组成的系统动量守恒 解析当 A、B 两物体及弹
4、簧组成一个系统时,弹簧的弹力为内力,而 A、B 与 C 之间的摩擦力为外 力。当 A、B 与 C 之间的摩擦力大小不相等时,A、B及弹簧组成的系统所受合外力不为零,动量不守 恒;当 A、B与 C之间的摩擦力大小相等时,A、B 及弹簧组成的系统所受合外力为零,动量守恒。对 A、B、C及弹簧组成的系统,弹簧的弹力及 A、B与 C 之间的摩擦力均属于内力,无论 A、B 与 C 之 间的摩擦力大小是否相等,系统所受的合外力均为零,系统的动量守恒。故选项 D 正确。 答案 D 3. (考点 1)(2019广东佛山二模)拍皮球是大家都喜欢的体育活动,既能强身又能健体。已知皮球质量为 0.4 kg,为保证皮
5、球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为 1.25 m,小明需每次在球到达最高点时拍 球,每次拍球作用距离为 0.25 m,使球在离手时获得一个竖直向下 4 m/s 的初速度。若不计空气阻力 及球的形变,g 取 10 m/s2,则每次拍球( ) A.手给球的冲量为 1.6 kgm/s B.手给球的冲量为 2.0 kgm/s C.人对球做的功为 3.2 J D.人对球做的功为 2.2 J 第 3 页 共 10 页 解析根据题述,使球在离手时获得一个竖直向下 4 m/s 的初速度,根据动量定理,合外力给皮球的冲量 为 I=mv=0.44 kgm/s=1.6 kgm/s,选项 A错误;手给球的冲量与重力
6、冲量之和等于合外力冲量,手给 球的冲量小于 1.6 kgm/s,选项 B 错误;设人对球做的功为 W,由动能定理,W+mgh= mv2,解得 W=2.2 J, 1 2 选项 C错误、D 正确。 答案 D 4.(考点 3)(多选)(2019 江西高安中学模拟)质量为 m 的小球 A 沿光滑水平面以速度 v0与质量为 2m 的 静止小球 B 发生正碰,碰撞后,A 球的动能变为原来的 ,那么,小球 B 的速度可能是( ) 1 9 A.B.C.D. 0 3 20 3 40 9 50 9 解析根据碰后 A球的动能恰好变为原来的 ,得 mv2=,可得 v=v0;碰撞过程中 AB 动量守 1 9 1 2 1
7、 9 1 2 m 02 1 3 恒,则有 mv0=mv+2mvB;解得 vB= v0或 vB= v0,故选项 A、B 正确,选项 C、D 错误。 1 3 2 3 答案 AB 5. (考点 1、2、3)(多选)(2019 山东寿光模拟)如图所示,带有挡板的小车质量为 m,上表面光滑,静止于光 滑水平面上。轻质弹簧左端固定在小车上,右端处于自由伸长状态。质量也为 m 的小球,以速度 v 从 右侧滑上小车,在小球刚接触弹簧至与弹簧分离过程中,以下判断正确的是( ) A.弹簧的最大弹性势能为 mv2 1 4 B.弹簧对小车做的功为 mv2 1 4 C.弹簧对小球冲量的大小为 mv 第 4 页 共 10
8、 页 D.弹簧对小球冲量的大小为 mv 1 2 解析弹簧有最大弹性势能时,小球和小车有共同的速度,由动量守恒可知 mv=2mv共,由能量关系可得 Ep= mv2- 2mmv2,选项 A 正确;弹簧对小车做的功等于小车得到的动能 Ek= 1 2 1 2 共2= 1 4 1 2 m 共2= 1 2m( 2) 2 mv2,选项 B 错误;弹簧对小球冲量的大小为 I=m -mv=- mv,即弹簧对小球冲量的大小为 mv,选项= 1 8 2 1 2 1 2 C错误,D正确。 答案 AD 6. (考点 2、3)(多选)(2019 福建莆田第一中学月考)如图所示,水平光滑轨道宽和弹簧自然长度均为 d。 m2
9、的左边有一固定挡板。m1由图示位置静止释放,当 m1与 m2相距最近时 m1速度为 v1,则在以后的 运动过程中( ) A.m1的最小速度是 0 B.m1的最小速度是v1 1 - 2 1+ 2 C.m2的最大速度是 v1 D.m2的最大速度是v1 21 1+ 2 解析从小球 m1与小球 m1到达最近位置后继续前进,此后拉着 m2前进,m1减速,m2加速,达到共同速度 时两者相距最远。此后 m1继续减速,m2加速,当两球再次相距最近时,m1达到最小速度,m2达最大速 度,两小球水平方向动量守恒,速度相同时保持稳定,一直向右前进,m1v1=m1v1+m2v2, m1m1v12+ 1 2 12= 1
10、 2 第 5 页 共 10 页 m2;解得 v1=v1,v2=v1,故 m2的最大速度为v1,m1的最小速度为v1,选项 1 2 22 1 - 2 m1+ 2 21 1+ 2 21 1+ 2 1 - 2 1+ 2 B、D正确。 答案 BD 7.(考点 2、3)(2019福建南平第二次综合质量检查)在 2018 年平昌冬奥会冰壶比赛中,某队员利用红 壶去碰撞对方静止的蓝壶,如图 a 所示,两壶发生对心正碰,碰后运动员用冰壶刷擦蓝壶前进方向上的 冰面来减小阻力,碰撞前后两壶的速度时间图象如图 b 中的实线所示,两冰壶质量相同,则( ) A.两壶碰撞为弹性碰撞 B.碰后两壶相距的最远距离为 1.1
11、m C.碰后红、蓝两壶的滑动摩擦力相同 D.碰后蓝壶的加速度大小为 0.10 m/s2 解析由图知碰前红壶的速度 v0=1.0 m/s,碰后速度为 v0=0.4 m/s,设碰后蓝壶的速度为 v,取碰撞前红 壶的速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得 mv0=mv0+mv,解得 v=0.6 m/s,碰撞前的总动能为 Ek= m,碰撞后的总动能 Ek= mv02+ mv2= m0.52Ek,故两壶碰撞为非弹性碰撞,选项 A 错误; 1 2 m 02= 1 2 1 2 1 2 1 2 由图可知,若红壶不碰撞,则加速度为 a1= m/s2=-0.2 m/s2,经时间 t s 速度变为零,则 t= 1
12、- 1.2 1 0 - 1.2 1 = s=6 s,即图中红壶和蓝壶图线横坐标交点为 t=6 s;碰撞后红壶移动的位移为 x1=2 m=0.4 m, 0 - 1.2 - 0.2 0.4 2 蓝壶移动的位移为 x1=5 m=1.5 m,故碰后两壶相距的最远距离为 x=x2-x1=1.5 m-0.4 m=1.1 m,选 0.6 2 项 B正确;根据图象的斜率表示加速度,知碰后红壶的加速度大于蓝壶的加速度,两者的质量相等,由 第 6 页 共 10 页 牛顿第二定律知碰后红壶所受摩擦力大于蓝壶所受的摩擦力,选项 C 错误;碰后蓝壶的加速度大小为 a= m/s2=0.12 m/s2,选项 D 错误。 0
13、.6 5 答案 B 二、计算题(第 8题 10 分,第 9题 14 分,第 10题 20 分,共 44分) 8. (考点 2、3)(2019河南洛阳二模)如图,“冰雪游乐场”滑道上的 B 点左侧水平面粗糙,右侧是光滑的曲 面,左右两侧平滑连接。质量 m=30 kg 的小孩从滑道顶端 A 点由静止开始下滑,经过 B 点时被静止的 质量为 M=60 kg的家长抱住,一起滑行到 C点停下(C 点未画出)。已知 A 点高度 h=5 m,人与水平滑 道间的动摩擦因数 =0.2,g取 10 m/s2,求: (1)小孩刚到 B 点时的速度大小 vB; (2)B、C间的距离 s。 解析(1)小孩从最高点到最低
14、点,根据机械能守恒定律得 mgh= 1 2 m 2 得:vB=10 m/s。 (2)家长抱住小孩瞬间由动量守恒定律有 mvB=(m+M)v 解得:v= m/s 10 3 接着以共同速度 v向左做匀减速直线运动,由动能定理得-(m+M)gs=0- (m+M)v2 1 2 解得:s= m。 25 9 第 7 页 共 10 页 答案(1)10 m/s (2) m 25 9 9. (考点 2、3)(2019广东揭阳揭东一中检测)如图,水平面上相距为 L=5 m 的 P、Q 两点分别固定一竖 直挡板,一质量为 M=2 kg的小物块 B 静止在 O 点,OP 段光滑,OQ 段粗糙且长度为 d=3 m。一质
15、量为 m=1 kg的小物块 A 以 v0=6 m/s 的初速度从 OP 段的某点向右运动,并与 B 发生弹性碰撞。两物块与 OQ段的动摩擦因数均为 =0.2,两物块与挡板的碰撞时间极短且均不损失机械能。重力加速度 g 取 10 m/s2,求: (1)A 与 B 在 O 点碰后瞬间各自的速度; (2)两物块各自停止运动时的时间间隔。 解析(1)设 A、B在 O 点碰后的速度分别为 v1和 v2,以向右为正方向。 由动量守恒定律得:mv0=mv1+Mv2 碰撞前后动能相等,则得: 1 2 m 02= 1 2 m 12+ 1 2 M 22 解得:v1=-2 m/s,方向向左,v2=4 m/s,方向向
16、右。 (2)碰后,两物块在 OQ 段减速时加速度大小均为: a=g=2 m/s2。 B 经过 t1时间与 Q 处挡板相碰,由运动学公式: v2t1-=d 1 2 a 12 得:t1=1 s(t1=3 s 舍去) 与挡板碰后,B 的速度大小 v3=v2-at1=2 m/s,反弹后减速时间 t2=1 s 3 第 8 页 共 10 页 反弹后经过位移 s1=1 m,B停止运动。 32 2 物块 A 与 P 处挡板碰后,以 v4=2 m/s 的速度滑上 O点,经过 s2=1 m 停止。 42 2 所以最终 A、B 的距离 s=d-s1-s2=1 m, 两者不会碰第二次。 在 AB 碰后,A 运动总时间
17、 tA=3 s 2( - ) | 1| + 4 B 运动总时间 tB=t1+t2=2 s, 则时间间隔 tAB=tA-tB=1 s。 答案(1)2 m/s,方向向左 4 m/s,方向向右 (2)1 s 10. (考点 2、3)(2019安徽 1号卷 A10 联盟高三开学考试)如图所示,一根劲度系数为 k 的轻质弹簧竖直 放置,上下两端各固定质量均为 M 的物体 A 和 B(均视为质点),物体 B 置于水平地面上,整个装置处于 静止状态,一个质量 m1= M的小球 P 从物体 A 正上方距其高度 h 处由静止自由下落,与物体 A 发生 1 2 碰撞(碰撞时间极短),碰后 A和 P 粘在一起共同运
18、动,不计空气阻力,重力加速度为 g。 (1)求碰撞后瞬间 P与 A 的共同速度大小; (2)当地面对物体 B的弹力恰好为零时,求 P 和 A 的共同速度大小; 第 9 页 共 10 页 (3)若换成另一个质量 m2= M的小球 Q 从物体 A 正上方某一高度由静止自由下落,与物体 A发生弹 1 4 性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后物体 A 达到最高点时,地面对物块 B 的弹力恰好为零。求 Q 开始下落 时距离 A 的高度。(上述过程中 Q 与 A 只碰撞一次) 解析(1)设碰撞前瞬间 P的速度为 v0,碰撞后瞬间二者的共同速度为 v1 由机械能守恒定律,可得 m1gh= m1 1 2 02 由动
19、量守恒定律可得 m1v0=(m1+M)v1, 联立解得 v1=。 1 3 2 (2)设开始时弹簧的压缩量为 x,当地面对 B 的弹力为零时弹簧的伸长量为 x,由胡克定律可得 kx=Mg,kx=Mg,故 x=x 二者从碰撞后瞬间到地面对 B 的弹力为零的运动过程中上升的高度为 h=x+x= 2 由 x=x可知弹簧在该过程的始末两位置弹性势能相等,即 Ep1=Ep2 设地面对 B 的弹力为零时二者共同速度的大小为 v,由机械能守恒定律,得 (m+M) 1 2 12 =(m+M)gh+ (m+M)v2,解得 v=。 1 2 2 9 - 42 (3)设小球 Q 从距离 A高度为 H 时下落,Q 在碰撞前后瞬间的速度分别为 v2、v3,碰后 A 的速度为 v4, 由机械能守恒定律可得 m2gH= m2 1 2 22 由(2)可知碰撞后 A上升的最大高度为 h= 2 由能量守恒可得=Mgh 1 2 M 42 由动量守恒定律可得 m2v2=Mv4+m2v3 第 10 页 共 10 页 由能量守恒可得 m2m2, 1 2 22= 1 2 32+ 1 2 M 42 联立解得 H=。 25 2 答案(1) (2) (3) 1 3 2 2 9 - 42 25 2