高考物理第二轮复习 升级训练篇4 动量和能量知识在力学问题中的综合应用(1).doc

专题升级训练四动量和能量知识在力学问题中的综合应用（时间：60分钟满分：100分）一、单选题（本题共4小题，每小题4分，共16分）1如图所示，水平传送带保持1 m/s的速度运动，一质量为1 kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。现将该物体无初速地放到传送带上的a点，然后运动到了距a点1 m的b点，则传送带对该物体做的功为（）a0.5 j b2 j c2.5 j d5 j2如图所示，竖直放置的劲度系数为k的轻质弹簧上端与质量为m的小球连接，下端与放在水平桌面上的质量为m的绝缘物块相连。小球带正电，电荷量为q，且与弹簧绝缘，物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态。现突然加上一个竖直向上的大小为e的匀强电场，小球向上运动，某时刻物块对水平面的压力为零。从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中，小球电势能的改变量为（）a bc d3如图所示，质量分别为m1、m2的两个小球a、b，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上。突然加一水平向右的匀强电场后，两球a、b将由静止开始运动，对两小球a、b和弹簧组成的系统，在以后的运动过程中，以下说法正确的是（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用，且弹簧不超过弹性限度）（）a系统机械能不断增加 b系统机械能守恒c系统动量不断增加 d系统动量守恒4如果一个物体在运动的过程中克服重力做了80 j的功，则（）a物体的重力势能一定增加80 jb物体的机械能一定增加80 jc物体的动能一定减少80 jd物体的机械能一定减少80 j二、双选题（本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中只有两个选项符合题目要求，选对不全的得3分，有选错或不答的得0分）5将物体p从置于光滑水平面上的斜面体q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，如图所示。在下滑过程中，p的速度越来越小，最后相对斜面静止，那么由p和q组成的系统（）a动量守恒b水平方向动量守恒c最后p和q以一定的速度共同向左运动d最后p和q以一定的速度共同向右运动6（2012四川理综，21）如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力f缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去f后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则（）a撤去f后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动b撤去f后，物体刚运动时的加速度大小为gc物体做匀减速运动的时间为2d物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg（x0）7（2012大纲全国理综，21改编）如图，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触。现摆球a向左拉开一小角度后释放。若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是（）a第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等b第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等c第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同d第一次碰撞后，两球的最大摆角相同8用不可伸长的细线悬挂一质量为m的小木块，木块静止，如图所示。现有一质量为m的子弹自左方水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为v0，则下列判断正确的是（）a从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒b子弹射入木块瞬间动量守恒，故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为c忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能等于子弹射入木块前的动能d子弹和木块一起上升的最大高度为9如图所示，小车上有固定支架，一可视为质点的小球用轻质细绳拴在支架上的o点处，且可以绕o点在竖直平面内做圆周运动，线长为l。现使小车与小球一起以速度v沿水平方向向左匀速运动，某时刻小车突然碰到矮墙后，车立即停止运动，则下列说法正确的是（）a碰到矮墙瞬间小球的速度是2vb碰到矮墙后小球上升的最大高度可能小于c碰到矮墙后小球上升的最大高度可能等于d碰到矮墙后小球上升的最大高度可能大于2l三、实验题（18分，把答案填在相应的横线上或按题目要求作答）10（1）（10分）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1m2。按照如图所示的那样，安装好实验装置，将斜槽ab固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面bc连接在斜槽末端。先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端a处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端a处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置。用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点b的距离。图中d、e、f点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到b点的距离分别为ld、le、lf。根据该同学的实验，回答下列问题：小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的_点，m2的落点是图中的_点。下列关系式中只要满足_，则说明碰撞中动量是守恒的。（填关系式前的字母代号）am1lem1ldm2lfbm2lfm1ldm2lecm1m1m2dm2m1m2只要再满足关系式_，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。（填关系式前的字母代号）am1lem1ldm2lfbm2lfm2ldm2lecm2m1m2dm1m1m2（2）（8分）在“验证机械能守恒定律”实验中，打出的纸带如图所示。设重锤质量为m，交变电源周期为t，则打第4点时重锤的动能可以表示为_。为了求起点0到第4点重锤的重力势能变化，需要知道重力加速度g的值，这个g值应该是_（填选项的序号即可）。a取当地的实际g值b根据打出的纸带，用sgt2求出c近似取10 m/s2即可d以上说法均不对四、计算题（本题共2小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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（18分）（2012江苏单科，14）某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。（1）若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；（2）求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm；（3）讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v和撞击速度v1的关系。12（18分）如图所示，凹槽的水平底面宽度s0.3 m，左侧高度h0.45 m，右侧高度h0.25 m。凹槽的左侧竖直面与半径r0.2 m的1/4光滑圆弧轨道相接，a和b分别是圆弧的端点，右侧竖直面与水平面mn相接。小球p1由静止开始从a点沿圆弧轨道滑下，与静置于b点的小球p2发生弹性碰撞。p2的质量m1kg，p1的质量是p2质量的k倍。已知重力加速度g10 m/s2，不计空气阻力。（1）求小球p1从圆弧轨道滑至b点时的速度大小；（2）若小球p2碰撞后第一落点在m点，求碰撞后p2的速度大小；（3）设小球p2的第一落点与凹槽左侧竖直面的水平距离为x，试求x的表达式。参考答案1a解析：物块加速度ag2 m/s2，经0.5 s速度达到1 m/s，位移为0.25 m，然后随传送带匀速运动，故传送带对物体做功wmv20.5 j。2b解析：加电场前，弹簧的压缩量x1，当物块对水平面的压力为零时，弹簧的伸长量x2，故这一过程中小球沿电场方向运动的距离为x1x2电势能的变化ew电。3d解析：对a、b组成的系统，所受电场力为零，这样系统在水平方向上所受外力为零，系统的动量守恒；对a、b及弹簧组成的系统，有动能、弹性势能、电势能三者的相互转化，故机械能不守恒。4a解析：物体重力势能的改变量由重力做功决定，克服重力做了80 j的功，即重力做了80 j的负功，重力势能增加80 j，a正确。机械能的变化量由除重力之外的力做功决定，动能的变化量由合外力做功决定，由于本题除重力之外的力未知，故b、c、d均错。5bc解析：本题系统水平方向不受外力，仅仅是水平方向上动量守恒，竖直方向q的动量不变，p的动量越来越小，所以系统竖直方向动量减小，由于水平方向动量守恒，最后p和q水平方向上动量向左，所以它们以一定的速度共同向左运动，选项b、c正确。6bd解析：撤去f后的一段时间内，由于运动过程中弹力不断变化，物体先做变加速运动，后做变减速运动，再做匀减速运动，a错误；设撤去f后，物体刚运动时加速度为a，根据牛顿第二定律：kx0mgma，解得ag，b正确；物体离开弹簧后做匀减速运动，位移为3x0，由3x0gt2，解得t，c错误；当弹力与摩擦力大小相等时，速度最大，此时kx1mg，该过程物体向左运动的位移为xx0x1x0，克服摩擦力做的功wmg（x0），d正确。7ad解析：设摆球a到达最低点恰未发生碰撞时的速度为v0，碰撞过程动量守恒且动能守恒，碰后速度v1v0v0；v2v0v0，所以a正确，b错误；第一次碰撞后的瞬间，两球的速度v大小相等，摆起的高度h满足v22gh，所以两球上升的高度相同，选项c错，d对。8bd解析：从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能，因此a、c错误；由子弹射入木块瞬间动量守恒可得子弹射入木块后的共同速度为，b正确；之后子弹和木块一起上升，该阶段机械能守恒可得上升的最大高度为，d正确。9bc解析：碰到矮墙后瞬间小球的速度为v，选项a错误；碰到矮墙后若小球的速度较小，最大摆角若不超过90，则在最高点速度为0，由机械能守恒：mv2mgh，h，选项c正确；最大摆角若超过90，则在最高点速度大于0，由机械能守恒：mv2mgh，h，选项b正确；碰到矮墙后小球上升的最大高度只能等于2l，选项d错误，所以正确选项为b、c。10答案：（1）dfca（2）m（）2或m（）2a解析：（1）两球碰撞后，m1的落点是图中的d点，m2的落点是图中的f点。设球在斜面上落点，到b点的距离为s，斜面倾角为，则有水平方向：scos vt，竖直方向：ssin gt2，由二式得：v2gs，即v，因此选项c正确。如果碰撞是弹性碰撞，则，又v2s，所以m1lem1ldm2lf，选项a正确。（2）打第4点时的速度为v435，所以ek4m（）2；g值应该是取当地的实际g值，选a。11答案：（1）（2）（3）见解析解析：（1）轻杆开始移动时，弹簧的弹力fkx 且ff 解得x （2）设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为w，则小车从撞击到停止的过程中，由动能定理得 同理，小车以vm撞击弹簧时，由动能定理得 解得 （3）设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为v1，由能量转化与守恒定律，得 由解得当时，杆未动vv当时，vv112答案：（1）2 m/s（2）1.5 m/s（3）见解析解析：（1）p1从a点滑至b点过程中，根据机械能守恒有：kmv2km