能量和动量-三高考(-)物理试题分项版解析+Word版含解析

1、三年2022-2022丨高考物理试题分项版解析专题疔能量和动量(选修3,)一、选择题1 .【2022 新课标I卷】将质量为 1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为 600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为喷出过 程中重力和空气阻力可忽略A. 30kgm/sB.5.7 x1(kgm/sC. 6.0 x1(kgm/sD.6.3 x1(kgm/s【答案】A【解析】设火箭的馬臺穌含燃P为m燃啊的质臺为呱根4E动臺守恒，加旳=吨怕輕得火箭的动臺 为；尸啊卩1=碣力=30 krg no/s ;所以A正确BCD错误卩【考点定位】动量、动量守恒

2、【名师点睛】此题主要考查动量即反冲类动量守恒问题，只要注意动量的矢量性即可，比拟简 单。2. 【2022 福建 302】如图，两滑块 A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m,速度为2V0，方向向右，滑块 B的质量为2m，速度大小为V0,方向向左，两滑块 发生弹性碰撞后的运动状态是。B. A和B都向右运动A. A和B都向左运动D. A向左运动，B向右运动C. A静止，B向右运动【答案】D【解析】取向右为正方向，根据动量守恒：m2v0 2mv0 mvA 2mvB，知系统总动量为零,所以碰后总动量也为零，即 A、B的运动方向一定相反，所以 D正确；A、B、C错误。【考点】原子结构和

3、原子核【方法技巧】此题主要考察动量守恒，在利用动量守恒解决问题时，注意动量是矢量，要先选 择正方向。3. 【2022 北京 18】蹦极运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，以下分析正确的选项是A. 绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小B. 绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小C. 绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大D. 人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力【答案】A【解折】A. C. D.绳子从佃直到第一灰下降至最低点的过程中，拉力逐渐增大，由牛顿第二定律吨二

4、叱可得，的加速运动，当哑二厂时加速度濟创6人的速度員大?即动量 最大，动龍也聶大<> 此后険奠叵TF运动(T?人做抑速度増天的减速运动，一直;喊小到露，全程按力向上，亘冲量一直向上 选项H正确、选项c和D错误克B、扌立力§运动方向相更一直做负功 但动能先增大后湛小，选项B错愎。应选A.【考点定位】牛顿运动定律、动量定理、功能关系。【规律总结】涉及运动中的位移问题，优先选择动能定理；涉及运动的时间问题，优选选择动量定理；涉及运动的加速度和匀变速直线运动，选择牛顿第二定律和运动学公式。4. 【2022 新课标川卷】一质量为 2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动

5、。F随时间t变化的图线如下列图，那么1111I1Nu12 3“ Z/s -A. t=1 s时物块的速率为1 m/sB. t=2 s时物块的动量大小为 4 kg m/sC. t=3 s时物块的动量大小为 5 kg m/sD. t=4 s时物块的速度为零【答案】ABFtFtt解析】由动ES理有丹=耐，解得“一t=汀寸物块的速率w A正确；E囲线占时间mm轴所围面积表示冲量，所5时输块的动重丈小为尸炖-m旳=4 k.m/s , B正确扌E艸寸糊块的动量犬小为其l)k边“3吨“広，O错误芳吋物块的动量大小药=(2y2-N2) kg m7s=2lg m/s 速度不为零：D 错误9【考点定位】动量定理【名

6、师点睛】 求变力的冲量是动量定理应用的重点，也是难点。F-图线与时间轴所围面积表示冲量。5. 【2022 天津卷】“天津之眼是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。 摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。以下表达正确的选项是A. 摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B. 在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力C. 摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D. 摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】B【解析】机械能等于动能和重力势能之和，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能时刻发生变化，那么机械能在变化，故A错误；在最高点对乘客

7、受力分析，根据牛顿第22二定律有：mg N m，座椅对他的支持力 N mg m mg，故B正确；乘客随座rr舱转动一周的过程中，动量不变，是所受合力的冲量为零，重力的冲量I mg t 0，故C错误；乘客重力的瞬时功率 P mgv cos ，其中B为线速度和竖直方向的夹角，摩天轮转动过 程中，乘客的重力和线速度的大小不变，但B在变化，所以乘客重力的瞬时功率在不断变化，故D错误。【考点定位】机械能，向心力，冲量和动量定理，瞬时功率【名师点睛】此题的难点在于对动量定理的理解，是“物体所受合力的冲量等于动量的变化，而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化。6. 【2022 北京 17】实验观察到，静

8、止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，那么A.轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B. 轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向C. 轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D.轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里【答案】D【解析】静止的核发生尸衰变9駱F +一牯?由内力作用，満足动量守恒，那么新核F和电子的动量 等大反向/垂直射入匀强磁场后均俶匀速圆周运动由須=删兰可知尸=答，那么两个靳核的运动習瓷芍 fqB电量成反比；即那么新核为小圆电子为大圆'而新核带正电；电子带员电，由左手走贝冋知晞珂 1场方向垂直紙面向里，选项DIE确A

9、【考点定位】衰变、动量守恒定律、带电粒子在磁场中的运动、左手定那么。【规律总结】衰变形成外切圆，衰变形成内切圆，大圆都是射线的轨迹。二、非选择题7. 【2022 上海卷】如图，粗糙水平面上，两物体A、B以轻绳相连，在恒力 F作用下做匀速运动。某时刻轻绳断开，在 F牵引下继续前进，B最后静止。那么在 B静止前，A和B组成的系统动量选填：“守恒或“不守恒在B静止后，A和B组成的系统动量。选填：“守恒或“不守恒“【答案】守恒；不守恒【解析】轻绳断开前， A、B做匀速运动，系统受到的拉力 F和摩擦力平衡，合外力等于零，即F fA fB 0，所以系统动量守恒；当轻绳断开B静止之前，A、B系统的受力情况不

10、变,即F fA fB 0，所以系统的动量依然守恒；当B静止后，系统的受力情况发生改变，即F fA mA a，系统合外力不等于零，系统动量不守恒。【考点定位】动量守恒条件【方法技巧】 先通过匀速运动分析 A、B整体的合外力，再分析轻绳断开后 A、B整体的合外力， 只要合外力为零，系统动量守恒，反之不守恒。&【2022 天津卷】如下列图，方盒 A静止在光滑的水平面上，盒内有一个小滑块 B,盒的质量 是滑块质量的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为 。假设滑块以速度v开始向左运动， 与盒的左右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动屡次，最终相对盒静止，那么此时盒的速度大小为，滑块相对

11、于盒运动的路程为 。【答案】【解析】谡谓块质量为也那么盒的馬量为加；对整个过昆由动量守恒走律可得眄3耐心睥得屮尸二 由能量守恒定律可知側疥=；滋,；如 & '解得八匸。【考点定位】动量守恒定律、能量守恒定律【名师点睛】此题是对动量守恒定律及能量守恒定律的考查；关键是分析两个物体相互作用的物理过程，选择好研究的初末状态，根据动量守恒定律和能量守恒定律列出方程；注意系统的动能损失等于摩擦力与相对路程的乘积。&【2022 上海 22A】两小孩在冰面上乘坐 碰碰车目向运动。A车总质量为50kg，以2m/s的速度向右运动；B车总质量为70kg,以3m/s的速度向左运动；碰撞后，A

12、以的速度向左运动，那么B的速度大小为 m/s，方向向 选填 左或 右【答案】；左【解析】由动量守恒定律得：规定向右为正方向，mAvA mBvBmAvA mBvB，解得：Vb0.5m/s，所以B的速度大小是，方向向左。【考点定位】动量守恒定律【名师点睛】此题考查动量守恒定律，在应用动量守恒定律时，要特别注意动量的方向。10 .【2022 天津 9 1】如下列图，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与 A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3:1 , A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回，两球刚好不发生碰撞，AB两球的质量之比为 , AB碰撞前、后两球总动能之比为X

13、 10kg，中子的质量 mn=1.6749 X 10kg,a粒子的质 m°=6.6467 X 10kg，光速 c=3 X fhn/s，请计算a粒子的结合能。计算结果保存两位【答案】4: 1;9: 5【解析】因两球刚好不发生砸撞，说明ABffli后速率大引啪同，衆定向左为正万向，由动量守亘走律可轴酬爲巾=削丫一删罔卩，而1,解=4:1; tit撞前后总动育伪= 9:5考点：动量守恒定律此题属于容易题，难度不大,【名师点睛】高中阶段的动量守恒考查最多的一类模型就是碰撞, 需要注意的是 题眼的寻找， 刚好不发生碰撞说明两球碰撞后的速率大小相同，代入题目已 知条件，利用动量守恒定律很容易得出

14、结果。11 .【2022 江苏 12C3】取质子的质量mp=1.6726有效数字【答案】4.3 10 12 J【解析】根据爱因斯坦质能方程Emc2，可求:2mp 2mn2 12m c 4.3 10 J【考点】核能的计算【方法技巧】此题主要是公式，即爱因斯坦质能方程Emc2，要注意所给原子核质量的单位。12 .【2022 海南 17 2】运动的原子核AX放出粒子后变成静止的原子核丫。X、Y和 粒子的质量分别是m和m2，真空中的光速为c,粒子的速度远小于光速。求反响后与反响前的总动能之差以及粒子的动能。【答案】 EkM m2m2 cMm2 c ,Mm2【解析】反响后由于存在质量亏损所以反响前后总动

15、言吐差等于质量亏损而释放出的能量, 故根据爱因斯坦质能方程可得+和丘-+M咗一 W -叫-叫匕丄©-Xr反响过程中三个粒子组咸的系统动童守恒匸故有叭=加讥，麻立可得丄叫记=扯-叫码02Af-ZMj【考点定位】质能方程，动量守恒定律【方法技巧】在解决核反响问题时要掌握在核反响过程中，遵循两大守恒：动量守恒和能量守恒。13 .【2022 山东 39 2如图，三个质量相同的滑块 A、B、C,间隔相等地静置于同一水平13轨道上。现给滑块A向右的初速度vo, 段时间后A与B发生碰撞，碰后AB分别以 Vo、 Vo84的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后 B、C粘在一起向右运动。滑块 A、B与轨

16、道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求B、C碰后瞬间共同速度的大小。【答案】2116Vo【解析】根据动量守恒定律,解得vA7 VoAB碰撞过程满足mvAVo83Vo4一 1 2 1 2从A开始运动到与B相碰的过程，根据动能定理：Wf mVo -mV；,2 2152解得Wf mV。128那么对物体B从与A碰撞完毕到与C相碰损失的动能也为 Wf,由动能定理可知：1 2 1 '2WfmVB mVB ,2 2解得：VBBC碰撞时满足动量守恒，那么 mVB 2 mV共,解得雅=如16【考点定位】动量守恒定律；动能定理【方法技巧】解题的关键是掌握动量守恒定律，搞清楚物理过程并搞清不同阶

17、段的能量转化关系14 .【2022 江苏卷】甲、乙两运发动在做把戏滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是1 m/s ,甲、乙相遇时用力推对方， 此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1 m/s和2 m/s 求甲、乙两运发动的质量之比.【答案】3:2【解析】由动量守恒定律得玛耳码乃=叫阴斗，解得2=节¥m 3代入数据得【考点定位】动量守恒定律【名师点睛】考查动量守恒，注意动量的矢量性，比拟简单.15 .【2022 全国新课标I卷】10分某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度vo竖直向上

18、喷出；玩具底部为平板面积略大于S；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。水的密度为P,重力加速度大小为g。求i喷泉单位时间内喷出的水的质量；ii玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。【答案】iv°S ii2 伫22g 2 v°S【解析】i设t时间内，从喷口喷出的水的体积为V，质量为 m，那么m= VV =VoS t 由式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为-y= V0Sii设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为。、 1 2 1 2 对于 t时间内喷出的水，有能量守恒得(m)v +(

19、 m)gh= ( m)v02 2在高度处，t时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为p=( m)v设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有 F t= p由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F=Mg联立式得2Vo2gM2g2 2Vo2S2【考点定位】动量定理、机械能守恒定【名师点睛】此题考查了动量定理的应用，要知道玩具在空中悬停时，受力平衡，合力为零， 也就是水对玩具的冲力等于玩具的重力。此题的难点是求水对玩具的冲力，而求这个冲力的关 键是单位时间内水的质量，注意空中的水柱并非圆柱体，要根据流量等于初刻速度乘以时间后 再乘以喷泉出口的面积 S求出流量，最后根据 m = pV求质

20、量。16【2022 全国新课标n卷】10分如图，光滑冰面上静止放置一外表光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 mh小于斜面体的高度。小孩与滑板的总质量为 mi=30 kg,冰块的质量为 m2=io kg,小孩与 滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g=10 m/s2。i求斜面体的质量；ii通过计算判断，冰块与斜面体别离后能否追上小孩？【答案】i20 kg ii不能【解析】规定问右为速度正方冋。冰块在斜面休上运动到最大高度时两者到达共同速度设此共同速 度为旳斜面体的质量为 叫 由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得盹谢+曲? 叫述=丄叫 十叫1/十 吗01 0 2式中恤 j m/s为那块推出时的速度。联立血®式并代入題给数据得ii设小孩推出冰块后的速度为V!,由动量守恒定律有 mivi+m2V20=0代入数据得vi=i m/s设冰块与斜面体别离后的速度分别为V2和V3,由动量守恒和机械能守恒定律有m2V20= m2V2+ m3V3 1 2 i2 i2 _m2V20m2V2 + m3V3 2 2 2联立式并代入数据得V2=i m/s由于冰块与斜面体别离后的速度与小孩推出冰块后的