2019高考物理二轮复习专题测试练（三）动量和能量.docx

专题测试卷(三)动量和能量(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分。)1在检测某款电动汽车性能的某次试验中，电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速启动，当功率达到额定功率时保持功率不变，最终做匀速运动，设整个运动过程受到的阻力Ff不变，图中v、a、F、Ff和P分别表示电动汽车速度大小、加速度大小、牵引力大小、阻力大小和功率，其中不正确的是()解析 开始电动汽车功率逐渐增加，PFvFat，故图线为过原点的直线，后来功率恒定，选项A正确；电动汽车牵引力开始大小不变，然后逐渐减小，最后牵引力等于阻力，选项B正确；在vt图像中斜率表示加速度，电动汽车开始加速度不变，后来逐渐减小至零，选项C正确，选项D错误。答案 D2如图所示，在光滑斜面上的A点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2，不计空气阻力，最终两小球在斜面上的B点相遇，在这个过程中()A小球1重力做的功大于小球2重力做的功B小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化C小球1到达B点的动能大于小球2到达B点的动能D两小球到达B点时，在竖直方向的分速度相等解析 重力做功只与初、末位置的高度差有关，与物体经过的路径无关，所以重力对1、2两小球所做的功相等，A错误；1、2两小球从A点运动到B点的过程中，只有重力对其做功，所以它们的机械能均守恒，B错误；由动能定理可得，对小球1有：mghEk1Ek0，对小球2有：mghEk20，显然Ek1Ek2，C正确；由上面的分析可知，两小球到达B点时，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向与竖直方向的夹角小于小球2速度方向与竖直方向的夹角，因此，小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度，D错误。答案 C3如图所示，质量均为m的A、B两个小球，用长为2L的轻质杆相连接，在竖直平面内，绕固定轴O沿顺时针方向自由转动(转动轴在杆的中点)，不计一切摩擦，某时刻A、B球恰好在如图所示的位置，A、B球的线速度大小均为v，下列说法正确的是()A运动过程中B球机械能守恒B运动过程中B球速度不变CB球在运动到最高点之前，单位时间内机械能的变化量保持不变DB球在运动到最高点之前，单位时间内机械能的变化量不断改变解析 以A、B球为系统，两球在运动过程中，只有重力做功(轻杆对两球做功的和为零)，两球的机械能守恒。以过O点的水平面为重力势能的参考平面时，系统的总机械能为E2mv2mv2。假设A球下降h，则B球上升h，此时两球的速度大小是v，由机械能守恒定律知mv2mv22mghmgh，得到vv，故运动过程中B球速度大小不变，方向变化。当单独分析B球时，B球在运动到最高点之前，动能保持不变，重力势能在不断增加。由几何知识可得单位时间内机械能的变化量是不断改变的。综上所述，D正确。答案 D4如图所示，圆心在O点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为60，轨道最低点a与桌面相切。一轻绳两端系着质量为m1和m2的小球(均可视为质点)，挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时，m1位于c点，然后从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦。则()A在m1由c下滑到a的过程中，两球速度大小始终相等B在m1由c下滑到a的过程中，重力的功率先增大后减小C若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，则m13m2D若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，则m14m2解析 小球m1沿绳的方向的分速度与m2的速度大小相等，A错误；重力m1g的功率P1m1gv1竖，小球m1在竖直方向的分速度v1竖先增大后减小，故P1也先增大后减小，B正确；由m1和m2组成的系统机械能守恒可得：m1gR(1cos 60)m2gR，故m12m2，C、D错误。答案 B5如图所示，小车A放在一个倾角为30的足够长的固定的光滑斜面上，A、B 两物体由绕过轻质定滑轮的细线相连，已知重力加速度为g，滑轮质量及细线与滑轮之间的摩擦不计，小车A的质量为3m，小球B的质量为m，小车从静止释放后，在小球B竖直上升h的过程中，小车受绳的拉力大小FT和小车获得的动能Ek 分别为()AFTmg，EkmghBFTmg，EkmghCFTmg，EkmghDFTmg，Ekmgh解析 小车A与小球B构成的系统做加速运动，隔离分析小车，据牛顿第二定律得3mgsin30FT3ma。隔离分析小球B，据牛顿第二定律得FTmgma。联立可得小车受绳的拉力大小 FT。当小球B上升h高度时，根据动能定理有 3mghsin 30mgh(3mm)v2。解得 v。小车的最大动能为 Ek3m，综合上述可知，A、B、C错误，D正确。答案 D6(多选)如图所示，质量为2 kg的足够长平板车Q上表面水平，原来静止在光滑水平面上，平板车左端静止着一块质量为2 kg的物体P，一颗质量为0.01 kg的子弹以700 m/s的速度水平瞬间射穿P后，速度变为100 m/s，若P、Q之间的动摩擦因数为0.5，则()A由于P、Q之间不光滑，子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统，动量不守恒B子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统，动量守恒，能量守恒C子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统，动量守恒，能量不守恒D子弹瞬间射穿P后，P的速度为3 m/s解析 取子弹的初速度v0的方向为正方向，子弹瞬间射穿物体P的过程满足动量守恒条件。由动量守恒，可知mv0mvMvP，解得vP3 m/s，选项A错误，D正确；子弹瞬间射穿P的过程，机械能不守恒，但能量守恒，选项B正确，C错误。答案 BD7(2018辽宁朝阳三校协作体联考)如图所示，轻杆AB长l，两端各连接一个小球(可视为质点)，两小球质量关系为mAmBm，轻杆绕距B端处的O轴在竖直平面内顺时针自由转动。当轻杆转至水平位置时，A球速度为 ，则在以后的运动过程中()AA球机械能守恒B当B球运动至最低点时，球A对杆作用力等于0C当B球运动到最高点时，杆对B球作用力等于0DA球从图示位置运动到最低点的过程中，杆对A球做功等于0解析 由题意可知A、B 系统机械能守恒，A球机械能不守恒，选项A错误；由于轻杆转动过程中，A球重力势能变化量总是与B球重力势能变化量相等，所以A、B两球均做匀速圆周运动，当A球运动至最高点时，B球运动至最低点，由于F向mmg，知轻杆此时对球A作用力等于0，选项B正确；当B球运动到最高点时，向心力F向2mmgmBg，故杆对B球作用力为支持力，选项C错误；A球从图示位置运动到最低点的过程中，动能不变，重力做正功，故杆的弹力做等量的负功，选项D错误。答案 B8(多选)如图所示，倾角为的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B，两球之间用一根长为L的轻杆相连，下面的小球B离斜面底端的高度为h。两球从静止开始下滑，不计球与水平面碰撞时的机械能损失，且水平面光滑，下列叙述正确的是()A小球A的机械能守恒B小球B的机械能增加C杆对A球做负功D两球在光滑水平面上运动的速度大小v解析 以A、B组成的系统为研究对象，只有重力做功，系统的机械能守恒，当B球到达水平面时，B的动能在增加，说明杆对B做正功，B的机械能增加，可知A的机械能减少，选项A错误，B正确；根据功能关系可知A的机械能减少，杆对A球做负功，选项C正确；由系统的机械能守恒得 mghmg(hLsin )2mv2，解得两球的速度 v，选项D正确。答案 BCD9.(2018江苏无锡联考)(多选)如图所示，轻质弹簧上端固定，下端系一物体。物体在A处时，弹簧处于原长状态。现用手托住物体使它从A处缓慢下降，到达B处时，手和物体自然分开，此过程中，物体克服手的支持力所做的功为W。不考虑空气阻力，关于此过程，下列说法正确的有()A物体重力势能减小量一定大于WB弹簧弹性势能增加量一定小于WC物体与弹簧组成的系统机械能增加量为WD若将物体从A处由静止释放，则物体到达B处时的动能为W解析 物体在向下运动的过程中，要克服弹簧拉力做功W弹力，根据动能定理知 mghWW弹力0，故物体重力势能减小量一定大于W，故A正确。根据动能定理知mghWW弹力0，由平衡知khmg，即 mghWkh2mgh，弹簧弹性势能增加量一定等于W，B错误；物体克服手的支持力所做的功为W，机械能减少W，故C错误；物体从静止下落到B处速度最大的过程中，根据动能定理，有mghkh2Ek，结合B选项知EkmghW，故D正确。答案 AD10如图所示，两质量分别为m1和m2的弹性小球A、B叠放在一起，从高度为h处自由落下，h远大于两小球半径，落地瞬间，B先与地面碰撞，后与A碰撞，所有的碰撞都是弹性碰撞，且都发生在竖直方向、碰撞时间均可忽略不计。已知m23m1，则A反弹后能达到的高度为()Ah B2hC3h D4h解析 所有的碰撞都是弹性碰撞，所以不考虑能量损失。设竖直向上为正方向，根据机械能守恒定律和动量守恒定律可得，(m1m2)gh(m1m2)v2，m2vm1vm1v1m2v2，(m1m2)v2m1vm2v，m1vm1gh1，将m23m1代入，联立可得h14h，选项D正确。答案 D二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)11(8分)(2018浙江东阳中学期末)某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_电源(选填“交流”或“直流”)。(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是_。A放开小车，能够自由下滑即可B放开小车，能够匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是_。A橡皮筋处于原长状态B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处D小车已过两个铁钉的连线解析 (1)打点计时器使用的是交流电源。(2)实验时，必须使重力的下滑分力与摩擦力平衡，而摩擦力包括纸带受到的摩擦力和与长木板间的摩擦力，故选D。(3)小车先做加速度逐渐减小的加速运动，当合力减为零时，速度达到最大，故选A。答案 (1)交流(2)D(3)A12(8分)与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102s、2.00102 s。已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的宽度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.540 m，g9.80 m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。(1)滑块通过光电门1时的速度v1 _m/s，通过光电门2时的速度v2_m/s(取3位有效数字)。(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为_J，重力势能的减少量为_J(取3位有效数字)。解析 (1)滑块通过光电门1时的速度 v11.00 m/s，通过光电门2时的速度 v22.50 m/s。(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量 EkEk2Ek1mvmv5.25 J。重力势能减少量 EpmgLsin 302.09.80.540 J5.29 J。答案 (1)1.002.50(2)5.255.2913(10分)如图甲所示，质量均为m0.5 kg的相同物块P和Q(可视为质点)分别静止在水平地面上A、C两点。P在按图乙所示随时间变化的水平力F作用下由静止开始向右运动，3 s末撤去力F，此时P运动到B点，之后继续滑行并与Q发生弹性碰撞。已知B、C两点间的距离L3.75 m，P、Q与地面间的动摩擦因数均为0.2，取g10 m/s2，求：(1)P到达B点时的速度大小v及其与Q碰撞前瞬间的速度大小v1；(2)Q运动的时间t。解析 (1)在03 s内，对P由动量定理有：F1t1F2t2mg(t1t2)mv0，其中F12 N，F23 N，t12 s，t21 s解得：v8 m/s设P在B、C两点间滑行的加速度大小为a，由牛顿第二定律有：mgmaP在B、C两点间做匀减速直线运动，有：v2v2aL解得：v17 m/s(2)设P与Q发生弹性碰撞后瞬间的速度大小分别为v1、v2，有：mv1mv1mv2mvmv12mv碰撞后Q做匀减速直线运动，有：t解得：t3.5 s答案 (1)v8 m/sv17 m/s(2)t3.5 s14(10分)如图所示，质量M1.5 kg的小车静止于光滑水平面上，并紧靠固定在水平面上的桌子右边，其上表面与水平桌面相平，小车的左端放有一质量为0.5 kg的滑块Q。水平放置的轻弹簧左端固定，质量为0.5 kg的小物块P置于光滑桌面上的A点并与弹簧的右端接触，此时弹簧处于原长。现用水平向左的推力F将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内)，推力做功WF4 J，撤去F后，P沿桌面滑到小车左端并与Q发生弹性碰撞，最后Q恰好没从小车上滑下。已知Q与小车表面间动摩擦因数0.1。(取g10 m/s2)求：(1)P刚要与Q碰撞前的速度是多少？(2)Q刚在小车上滑行时的初速度v0是多少？(3)为保证Q不从小车上滑下，小车的长度至少为多少？解析 (1)推力F通过P压缩弹簧做功，根据功能关系有EpWF当弹簧完全推开物块P时，有EpmPv2由式联立解得v4 m/s(2)P、Q之间发生弹性碰撞，设碰撞后Q的速度为v0，P的速度为v，由动量守恒和能量守恒得mPvmPvmQv0mPv2mPv2mQv由式解得v0v4 m/s，v0(3)设滑块Q在小车上滑行一段时间后两者的共同速度为u，由动量守恒可得mQv0(mQM)u根据能量守恒，系统产生的摩擦热mQgLmQv(mQM)u2联立解得L6 m答案 (1)4 m/s(2)4 m/s(3)6 m15(12分)如图所示，质量M4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上，滑板右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端的距离L0.5 m，可视为质点的小木块A质量m1 kg，原来静止于滑板的左端，滑板与木块A之间的动摩擦因数0.2。当滑板B受水平向左恒力F14 N作用时间t后撤去F，这时木块A恰好到达弹簧自由端C处，此后运动过程中弹簧的最大压缩量为s5 cm。g取10 m/s2。求：(1)水平恒力F的作用时间t；(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能；(3)当小木块A脱离弹簧且系统达到稳定后，整个运动过程中系统所产生的热量。解析 (1)木块A和滑板B均向左做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得aAaB根据题意有sBsAL即aBt2aAt2L将数据代入联立解得t1 s(2)1 s末木块A和滑板B的速度分别为vAaAtvBaBt当木块A和滑板B的速度相同时，弹簧压缩量最大，具有最大弹性势能，根据动量守恒定律有mvAMvB(mM)v由能的转化与守恒得mvMv(mM)v2Epmgs代入数据求得最大弹性势能Ep0.3 J(3)二者同速之后，设木块相对木板向左运动离开弹簧后系统又能达到共同速度v，相对木板向左滑动