高考物理100考点最新模拟题千题精练专题6.19与动量相关的功能问题（基础篇）（含解析）.docx

专题6.19与动量相关的功能问题（基础篇）一、选择题1（6分）（2019河北邯郸一模）质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经时间t身体伸直并刚好离开水平地面，该过程中，地面对他的冲量大小为I，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A运动员在加速上升过程中处于超重状态B运动员离开地面时的速度大小为C该过程中，地面对运动员做的功为D该过程中，人的动量变化大小为Imgt【参考答案】AD【名师解析】运动员在加速上升过程中加速度向上，处于超重状态，故A正确；取向上为正，根据动量定理可得Imgtmv，解得vgt，故B错误；C、该过程中，地面对运动员做的功为0，故C错误；根据动量定理可得：该过程中，人的动量变化大小为PImgt，故D正确。2（2018福建质检）为了进一步探究课本中的迷你小实验，某同学从圆珠笔中取出轻弹簧，将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端套上笔帽，用力把笔帽往下压后迅速放开，他观察到笔帽被弹起并离开弹簧向上运动一段距离。不计空气阻力，忽略笔帽与弹簧间的摩擦，在弹簧恢复原长的过程中（ ）A笔帽一直做加速运动B弹簧对笔帽做的功和对桌面做的功相等C弹簧对笔帽的冲量大小和对桌面的冲量大小相等D弹簧对笔帽的弹力做功的平均功率大于笔帽克服重力做功的平均功率【参考答案】 CD【考查内容】本题以课本中迷你小实验为载体，主要考查位移、速度和加速度，功和功率，动量、动能定理及其应用等知识，侧重考查理解能力，要求考生理解力与运动的关系以及功、功率和冲量等概念。体现运动观念、相互作用观念、能量观念与建立轻弹簧模型等物理核心素养的考查。【名师解析】弹簧恢复原长的过程中，笔帽向上加速运动，弹簧压缩量减小，弹力减小，当弹力等于重力时，加速度为零，速度最大，此后弹力小于重力，合力向下，加速度与速度反向，笔帽做减速运动，选项A错误；笔帽向上运动，受到的弹力方向向上，力与位移同向，故弹力对笔帽作正功，重力方向向下，与位移反向，对笔帽做负功，由于笔帽动能增加，所以弹簧对笔帽做的功大于笔帽克服重力做的功，时间相同，根据功率的定义，选项D正确；弹簧对桌面虽然有弹力，但没有位移，所以不做功，选项B错误；由于轻弹簧质量不计，所以弹簧对桌面的弹力等于对笔帽的弹力，作用时间相同，冲量大小相等，选项C正确。本题的解题关键是正确分析各过程的力与运动的关系，理解各物理概念、公式的确切含义以及适用条件。【教学建议】教学应加强审题能力训练，引导学生理解题中“轻弹簧”的含义；教学中要注重引导学生理解物理概念如“功”“功率”“冲量”等；引导学生根据题意建立弹簧模型，对与弹簧相关问题的过程与状态分析应加强训练，要注意培养学生分析物体的运动过程中各物理量的变化的能力。对多过程运动相关的物理问题进行拓展变化，如运动对象离开弹簧后的过程研究、弹簧水平放置等。3.(2018届安徽省合肥四中段考)如图所示，（a）图表示光滑平台上，物体A以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车上，车与水平面间的动摩擦因数不计；（b）图为物体A与小车B的v-t图象，由此可知（ ）A. 小车上表面长度 B. 物体A与小车B的质量之比C. A与小车B上表面的动摩擦因数 D. 小车B获得的动能【参考答案】BC【名师解析】由图象可知，AB最终以共同速度匀速运动，不能确定小车上表面长度，故A错误；由动量守恒定律得，解得：，故可以确定物体A与小车B的质量之比，故B正确；由图象可以知道A相对小车B的位移，根据能量守恒得：，根据B中求得质量关系，可以解出动摩擦因数，故C正确；由于小车B的质量不可知，故不能确定小车B获得的动能，故D错误。二计算题1.(25分)(2018鹰潭模拟)如图所示是某游乐场过山车的娱乐装置原理图,弧形轨道末端与一个半径为R的光滑半圆轨道平滑连接,两辆质量均为m的相同小车(大小可忽略),中间夹住一轻弹簧后连接在一起,两车从光滑弧形轨道上的某一高度由静止滑下,当两车刚滑入半圆最低点时连接两车的挂钩突然断开,弹簧将两车弹开,其中后车刚好停下,前车沿半圆轨道运动恰能越过半圆轨道最高点,求: (1)前车被弹出时的速度。(2)前车被弹出的过程中弹簧释放的弹性势能。(3)两车从静止下滑到最低点的高度h。【名师解析】(1)设前车在最高点速度为v2,依题意有:mg=m设前车在最低位置与后车分离后速度为v1,根据机械能守恒得:m+mg2R=m解得:v1=(2)设两车分离前速度为v0,由动量守恒定律得:2mv0=mv1解得:v0=设分离前弹簧弹性势能为Ep,根据系统机械能守恒得:Ep=m-2m=mgR(3)两车从h高处运动到最低处机械能守恒,则:2mgh=2m解得:h=R答案:(1)(2)mgR(3)R2.(25分)如图,质量为6m、长为L的薄木板AB放在光滑的平台上,木板B端与台面右边缘齐平。B端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C,C与木板之间的动摩擦因数为=。质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点,细绳竖直时小球恰好与C接触。现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放,小球运动到最低点时细绳恰好断裂,小球与C碰撞后反弹速率为碰前的一半。(1)求细绳能够承受的最大拉力。(2)若要使小球落在释放点的正下方P点,平台高度应为多大?(3)通过计算判断C能否从木板上掉下来。【名师解析】(1)设小球运动到最低点的速率为v0,小球向下摆动过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgL=m解得:v0=小球在圆周运动最低点,由牛顿第二定律得:FT-mg=m由牛顿第三定律可知,小球对细绳的拉力:FT=FT解得:FT=3mg(2)小球碰撞后做平抛运动,则:在竖直方向上:h=gt2水平方向:L=t解得:h=L(3)小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒,设C碰后速率为v1,以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv0=m+3mv1假设木板足够长,在C与木板相对滑动直到相对静止过程,设两者最终共同速率为v2,以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:3mv1=(3m+6m)v2由能量守恒定律得:3m=(3m+6m)+3mgs联立解得:s=L由sL可知,滑块C不会从木板上掉下来答案:(1)3mg(2)L(3)C不会从木板上掉下来3.(25分)如图所示,质量M=1.0 kg的木块随传送带一起以v=2.0 m/s的速度向左匀速运动,木块与传送带间的动摩擦因数=0.50。当木块运动至最左端A点时,一颗质量为m=20 g的子弹以v0=3.0102 m/s水平向右的速度击穿木块,穿出时子弹速度v1=50 m/s。设传送带的速度恒定,子弹击穿木块的时间极短,且不计木块质量变化,g取10 m/s2。求:(1)在被子弹击穿后,木块向右运动距A点的最大距离。(2)子弹击穿木块过程中产生的内能。(3)从子弹击穿木块到最终木块相对传送带静止的过程中,木块与传送带间由于摩擦产生的内能。【名师解析】(1)设木块被子弹击穿时的速度为v,子弹击穿木块过程动量守恒,则:mv0-Mv=mv1+Mv解得:v=3.0 m/s设子弹穿出木块后,木块向右做匀减速运动的加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:Mg=Ma解得:a=5.0 m/s2木块向右运动到离A点最远时,速度为零,设木块向右移动最大距离为s1,则:v2=2as1解得:s1=0.90 m(2)根据能量守恒定律可知子弹射穿木块过程中产生的内能为:E=m+Mv2-m-Mv2解得:E=872.5 J(3)设木块向右运动至速度减为零所用时间为t1,然后再向左做加速运动,经时间t2与传送带达到相对静止,木块向左移动的距离为s2。根据运动学公式得:v2=2as2解得:s2=0.40 mt1=0.60 st2=0.40 s木块向右减速运动的过程中相对传送带的位移为:s=vt1+s1=2.1 m产生的内能: Q1=Mgs=10.5 J木块向左加速运动的过程中相对传送带的位移为:s=vt2-s2=0.40 m产生的内能:Q2=Mgs=2.0 J所以整个过程中木块与传送带摩擦产生的内能:Q=Q1+Q2=12.5 J答案:(1)0.90 m(2)872.5 J(3)12.5 J4.(25分)(2018唐山模拟)如图所示,半径R=1.0 m 的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=0.5 m的水平面BC相切于B点,BC离地面高h=0.45 m,C点与一倾角为=37的光滑斜面连接,质量m=1.0 kg的小滑块从圆弧上某点由静止释放,到达圆弧B点时小滑块对圆弧的压力刚好等于其重力的2倍,当小滑块运动到C点时与一个质量M=2.0 kg的小球正碰,碰后返回恰好停在B点,已知滑块与水平面间的动摩擦因数=0.1。(sin37=0.6,cos37=0.8, g取10 m/s2)求:(1)小滑块应从圆弧上离地面多高处释放。(2)小滑块碰撞前与碰撞后的速度。(3)碰撞后小球的速度。【名师解析】(1)设小滑块运动到B点的速度为vB,由机械能守恒定律得:mg(H-h