2014届高考物理一轮复习 第六章 专题5 力学三大观点的综合应用备考典题精炼 粤教版

1 第六章第六章 专题专题 5 5 力学三大观点的综合应用力学三大观点的综合应用 课时活页卷 一 单项选择题 1 A B两球在光滑水平面上做相向运动 已知mA mB 当两球相碰后 其中一球停 止 则可以断定 A 碰前A的动量与B的动量大小相等 B 碰前A的动量大于B的动量 C 若碰后A的速度为零 则碰前A的动量大于B的动量 D 若碰后B的速度为零 则碰前A的动量大于B的动量 答案 C 解析 A B两球动量守恒 有mAvA mBvB mAvA mBvB 若vA 0 则碰前A 的动量大于B的动量 若vB 0 则碰前A的动量小于B的动量 2013 广东高州中学月考 2 如图所示 质量为M的小车静止在光滑的水平面上 小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧 BC部分是粗糙的水平面 现把质量为m 的小物体从A点由静止释放 m与BC部分间的动摩擦因数为 最终小物体与小车相对静 止于B C之间的D点 则B D间的距离x随各量变化的情况是 A 其他量不变 R越大x越大 B 其他量不变 越大x越大 C 其他量不变 m越大x越大 D 其他量不变 M越大x越大 答案 A 解析 两个物体组成的系统水平方向的动量是守恒的 所以当两物体相对静止时 系统水平方向的总动量为零 则两物体最终会停止运动 由能量守恒得 mgx mgR 解得 x 故选项 A 是正确的 R 经典题 3 如图所示 设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0 突然炸 成两块 质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去 则另一块的运动 2 A 一定沿v0的方向飞去 B 一定沿v0的反方向飞去 C 可能做自由落体运动 D 以上说法都不对 答案 C 解析 根据动量守恒得v mv可能大于 小于或等于Mv0 所以v 可 Mv0 mv M m 能小于 大于或等于零 4 一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳 经 t时间 身体伸直并刚好离开地 面 速度为v 在此过程中 A 地面对他的冲量为mv mg t 地面对他做的功为mv2 1 2 B 地面对他的冲量为mv mg t 地面对他做的功为零 C 地面对他的冲量为mv 地面对他做的功为mv2 1 2 D 地面对他的冲量为mv mg t 地面对他做的功为零 答案 B 解析 在运动员从下蹲状态向上起跳过程中 由动量定理I mg t mv 即 I mv mg t 在此过程中 运动员双脚受地面弹力作用 但未离开地面 故地面对运动员 不做功 故 B 项正确 二 双项选择题 2013 广东梅州中学月考 5 如图所示为甲 乙两物体碰撞相互作用前后的v t图 像 则由图像可知 A 一定是甲物体追击乙物体发生碰撞 B 可能是乙物体追击甲物体发生碰撞 C 甲 乙两物体的质量比为 3 2 D 甲 乙两物体作用前后总动能有损失 答案 AC 解析 由v t图像可知 是甲物体追击乙物体发生碰撞 A 项正确 B 项错误 甲 3 乙两物体相互作用 系统所受合外力为零 动量守恒 由动量守恒定律得 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 解得m1 m2 3 2 C 项正确 计算出碰撞前后甲 乙两物体 的动能 可知甲 乙两物体作用前后总动能不变 D 项错误 6 如图所示 子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块 子弹未穿透木块 此过 程木块动能增加了 6 J 那么此过程产生的内能可能为 A 16 J B 12 J C 6 J D 4 J 答案 AB 解析 设子弹的质量为m0 初速度为v0 木块质量为m 则子弹打入木块过程中 子弹与木块组成的系统动量守恒 即 m0v0 m m0 v 此过程产生的内能等于系统损失的 动能 即 E m0v m m0 v2 m0v 而木块获得的动能E木 1 22 0 1 2 1 2 m m m0 2 0 m 2 6 J 两式相除得 1 所以 A B 项正确 1 2 m0 m m0v0 E E木 m m0 m0 7 2011 全国高考 质量为M 内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上 箱子中 间有一质量为m的小物块 小物块与箱子底板间的动摩擦因数为 初始时小物块停在箱 子正中间 如图所示 现给小物块一水平向右的初速度v 小物块与箱壁碰撞N次后恰又 回到箱子正中间 并与箱子保持相对静止 设碰撞都是弹性的 则整个过程中 系统损失 的动能为 A mv2 B v2 1 2 1 2 mM m M C N mgL D N mgL 1 2 答案 BD 解析 小物块与箱子作用过程中满足动量守恒 最后恰好又回箱子正中间 二者 相对静止 即为共速 设速度为v1 mv m M v1 系统损失动能Ek mv2 M m v 1 2 1 22 1 A 项错误 B 项正确 由于碰撞为弹性碰撞 故碰撞时不损失能量 系统损失的动 1 2 Mmv2 M m 能等于系统产生的热量 即 Ek Q N mgL C 项错误 D 项正确 8 在一条直线上 运动方向相反的两球发生正碰 以球 1 的运动方向为正 碰前球 1 球 2 的动量分别是p1 6 kg m s p2 8 kg m s 若两球所在水平面是光滑的 碰 4 后各自的动量可能是 A p1 4 kg m s p2 6 kg m s B p1 4 kg m s p2 2 kg m s C p1 8 kg m s p2 6 kg m s D p1 12 kg m s p2 10 kg m s 答案 BC 解析 解答本题时要注意 两球的碰撞不一定是弹性碰撞 所以 它们在碰撞过程中动量守 恒 但动能不一定守恒 一般情况下 要有一部分机械能转化为内能 除此之外 还要注 意它们的速度关系 经过计算可知 4 种情况均符合动量守恒 一般来说 在碰撞过程中 要有一部分机械能转化为内能 即系统会损失一部分机械 能 即有 p2 1 2m1 p2 2 2m2 p1 2 2m1 p2 2 2m2 经计算知 选项 D 不符合上述关系 所以选项 D 错误 再仔细分析选项 A B C 中的速度关系 发现在选项 A 中 碰后两小球的速度方向不 变 好像二者相互穿过一样 如图所示 这显然是不可能的 所以选项 A 错误 同样对选 项 B C 进行分析 可以判断 B C 是正确的 9 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 mv0 M m 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 m2v2 0 2g M m 2 5 答案 BD 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 项正确 之后子弹和木块一起上升 该阶段由机械能守恒可得上升的最大高度 mv0 M m 为 D 项正确 m2v2 0 2g M m 2 三 非选择题 10 在实验室里为了验证动量守恒定律 一般采用如图甲 乙所示的两种装置 1 若入射小球质量为m1 半径为r1 被碰小球质量为m2 半径为r2 则 A m1 m2 r1 r2 B m1 m2 r1 r2 C m1 m2 r1 r2 D m1 m2 r1 r2 2 若采用图乙所示装置进行实验 以下所提供的测量工具中必需的是 A 直尺 B 游标卡尺 C 天平D 弹簧测力计 E 停表 3 设入射小球的质量为m1 被碰小球的质量为m2 则在用图甲所示装置进行实验时 P为碰前入射小球落点的平均位置 所得 验证动量守恒定律 的结论为 用装置图中的字母表示 答案 1 C 2 AC 3 m1OP m1OM m2O N 解析 1 为防止反弹造成入射球返回斜槽 要求入射球质量大于被碰球质量 即 m1 m2 为使入射球与被碰球发生对心碰撞 要求两小球半径相同 故 C 项正确 2 设a球碰前的速度为v1 a b相碰后的速度分别为v1 v2 由于两球都从同一 高度做平抛运动 当以运动时间为一个计时单位时 可以用它们平抛的水平位移表示碰撞 前后的速度 因此 验证的动量守恒关系m1v1 m1v1 m2v2 可表示为 m1x1 m1x1 m2x2 所以需要直尺 天平 而无需弹簧测力计 停表 由于题中两个小球 都可认为是从槽口开始做平抛运动的 两球的半径不必测量 故无需游标卡尺 3 得出验证动量守恒定律的结论应为m1 OP m1 OM m2 O N 6 11 两个质量分别为M1和M2的劈A和B 高度相同 放在光滑水平面上 A和B的倾 斜面都是光滑曲面 曲面下端与水平面相切 如图所示 一质量为m的物块位于劈A的倾 斜面上 距水平面的高度为h 物块从静止开始滑下 然后又滑上劈B 求物块在B上能够达 到的最大高度 答案 h M1M2 M1 m M2 m 解析 设物块到达劈A的底端时 物块和A的速度大小分别为v和V 由机械能 守恒和动量守恒得 mgh mv2 M1V2 1 2 1 2 M1V mv 设物块在劈B上达到的最大高度为h 此时物块和B的共同速度大小为V 由机械 能守恒和动量守恒得 mgh M2 m V 2 mv2 1 2 1 2 mv M2 m V 联立 式得 h h M1M2 M1 m M2 m 12 在原子核物理中 研究核子与核关联的最好途径是 双电荷交换反应 这类反 应的前半部分过程和下述力学模型类似 两个小球A和B用轻质弹簧相连 在光滑的水平 直轨道上处于静止状态 在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P 右边有一小球C沿轨 道以速度v0射向B球 如图所示 C与B发生碰撞并立即结成一个整体D 在它们继续向左 运动的过程中 当弹簧长度变到最短时 长度突然被锁定 不再改变 然后 A球与挡板 P发生碰撞 碰后A D都静止不动 A与P接触而不粘连 过一段时间 突然解除锁定 锁 定及解除锁定均无机械能损失 已知A B C三球的质量均为m 1 求弹簧长度刚被锁定时A球的速度 2 求在A球离开挡板P之后的运动过程中 弹簧的最大弹性势能 7 答案 1 v0 2 mv 1 3 1 362 0 解析 1 设C球与B球粘结成D时 D的速度为v1 由动量守恒定律得 mv0 m m v1 当弹簧压缩至最短时 D与A的速度相等 设此速度为v2 由动量守恒定律得 2mv