2023年高考物理高考题和高考模拟题分项版汇编专题03机械能和动量（含解析）

专题03机械能和动量1．【2023·新课标Ⅰ卷】将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/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．30 B．5.7×102C．6.0×102 D．6.3×102【答案】A【解析】设火箭的质量〔不含燃气〕为m1，燃气的质量为m2，根据动量守恒，m1v1=m2v2，解得火箭的动量为：p=m1v1=m2v2=30，所以A正确，BCD错误。【考点定位】动量、动量守恒【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．【2023·新课标Ⅱ卷】如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力A．一直不做功 B．一直做正功C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心【答案】A【考点定位】圆周运动；功【名师点睛】此题关键是知道小圆环在大圆环上的运动过程中，小圆环受到的弹力方向始终沿大圆环的半径方向，先是沿半径向外，后沿半径向里。3．【2023·江苏卷】一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为，与斜面间的动摩擦因数不变，那么该过程中，物块的动能与位移的关系图线是【答案】C【解析】向上滑动的过程中，根据动能定理：，同理，下滑过程中，由动能定理可得：，故C正确；ABD错误．【考点定位】动能定理【名师点睛】此题考查动能定理及学生的识图能力，根据动能定理写出Ek–x图象的函数关系，从而得出图象斜率描述的物理意义．4．【2023·新课标Ⅲ卷】如图，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为A． B． C． D．【答案】A【解析】将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，PM段绳的机械能不变，MQ段绳的机械能的增加量为，由功能关系可知，在此过程中，外力做的功，应选A。【考点定位】重力势能、功能关系【名师点睛】重点理解机械能变化与外力做功的关系，此题的难点是过程中重心高度的变化情况。5．【2023·新课标Ⅲ卷】A．t=1s时物块的速率为1m/sB．t=2s时物块的动量大小为4kg·m/sC．t=3s时物块的动量大小为5kg·m/sD．t=4s时物块的速度为零【答案】AB【考点定位】动量定理【名师点睛】求变力的冲量是动量定理应用的重点，也是难点。F–t图线与时间轴所围面积表示冲量。6．【2023·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；在最高点对乘客受力分析，根据牛顿第二定律有：，座椅对他的支持力，故B正确；乘客随座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，故C错误；乘客重力的瞬时功率，其中θ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θ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〞。7．【2023·新课标Ⅱ卷】如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时。对应的轨道半径为〔重力加速度大小为g〕A． B． C． D．【答案】B【解析】物块由最低点到最高点有：；物块做平抛运动：x=v1t；；联立解得：，由数学知识可知，当时，x最大，应选B。【考点定位】机械能守恒定律；平抛运动【名师点睛】此题主要是对平抛运动的考查；解题时设法找到物块的水平射程与圆轨道半径的函数关系，即可通过数学知识讨论；此题同时考查学生运用数学知识解决物理问题的能力。8．【2023·江苏卷】如下图，三个小球A、B、C的质量均为m，A与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现A由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g．那么此下降过程中〔A〕A的动能到达最大前，B受到地面的支持力小于mg〔B〕A的动能最大时，B受到地面的支持力等于mg〔C〕弹簧的弹性势能最大时，A的加速度方向竖直向下〔D〕弹簧的弹性势能最大值为mgL【答案】AB【考点定位】物体的平衡能量守恒牛顿第二定律【名师点睛】此题的重点是当A球的动能最大时，受合外力为零，在竖直方向整体加速度为零，选择整体为研究对象，分析AB两个选项；弹性势能最大对应A球下降至最低点，根据能量守恒定律，可求最大的弹性势能．9．【2023·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1m/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1m/s和2m/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，解得代入数据得【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．10．【2023·天津卷】〔16分〕如下图，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA=2kg、mB=1kg。初始时A静止于水平地面上，B悬于空中。先将B竖直向上再举高h=1.8m〔未触及滑轮〕然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g=10m/s2。空气阻力不计。求：〔1〕B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；〔2〕A的最大速度v的大小；〔3〕初始时B离地面的高度H。【答案】〔1〕〔2〕〔3〕【解析】〔1〕B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有：解得：〔2〕设细绳绷直前瞬间B速度大小为vB，有细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，总动量守恒：绳子绷直瞬间，A、B系统获得的速度：之后A做匀减速运动，所以细绳绷直瞬间的速度v即为最大速度，A的最大速度为2m/s〔3〕细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有：解得，初始时B离地面的高度【考点定位】自由落体运动，动量守恒定律，机械能守恒定律【名师点睛】此题的难点是绳子绷紧瞬间的物理规律——是两物体的动量守恒，而不是机械能守恒。1．【2023·广东省惠州市4月模拟】如下图，绕过光滑钉子O的细绳，两端分别拴有A、B两个小球，A球的质量是B球的2倍．现将两球从距地面高度为h处由静止释放．假设细绳足够长，细绳的质量、空气的阻力均不计．那么B球上升到距地面的最大高度为A．B．C．D．【答案】C2．【2023·安徽省江淮十校第三次联考】如下图，A、B、C是水平面上同一直线上的三点，其中AB=BC，在4点正上方的O点以初速度v0水平抛出一小球，刚好落在B点，小球运动的轨迹与OC的连线交与D点，不计空气阻力，重力加速度为g，那么以下说法正确的选项是()A．小球经过D点的水平位移是落到B点水平位移的1/2B．小球经过D点的水平位移是落到B点水平位移的1/3C．小球经过D点与落在B点时重力做功的比为1/4D．小球经过D点与落在B点时重力做功的比为1/3【答案】AC点睛：此题关键是明确物体的运动性质是平抛运动，然后结合平抛运动的分运动公式列式求解，注意D点是轨迹与OC直线的交点，要结合“速度偏转角正切值等于位移偏转角正切值的2倍〞这个结论分析．3．【2023·郑州市第三次质量预测】如图甲所示为杂技中的“顶竿〞表演、水平地面上演员B用肩部顶住一根长直竹竿，另一演员A爬至竹竿顶端完成各种动作。某次顶竿表演结束后，演员A自竿顶由静止开始下落。滑到竿底时速度正好为零，然后曲腿跳到地面上，演员A、B质量均为50kg，长竹竿质量为5kg，A下滑的过程中速度随时间变化的图象如图乙所示。重力加速度g取10m/s2，以下判断正确的选项是A．竹竿的总长度约为3mB．0-6s内，演员B对地面的压力大小始终为1050NC．0-6s内，竹竿对演员B的压力的冲量大小为3300N·sD．演员A落地时向下曲腿，是为了缩短作用时间以减小地面的冲击力【答案】C【解析】A、v-t图像的面积等于演员A下滑过程的位移，，A错误；B、0-4s内演员A加速下滑，加速度为0．5m/s2，处于失重状态，演员B对地面的压力大小，4-6s内演员A减速下滑，加速度为1m/s2，处于超重状态，演员B对地面的压力大小，B错误；C、0-4s内演员B对竹竿的支持力大小为竹竿对演员B的压力的冲量大小为，4s-6s内演员B对竹竿的支持力大小为竹竿对演员B的压力的冲量大小为，0-6s内，竹竿对演员B的压力的冲量大小为，C正确；D、演员A落地时向下曲腿，是为了延长作用时间以减小地面的冲击力，D错误。应选C。【名师点睛】v-t图像的面积等于位移，求出竹竿的总长度；0-4s，人做匀加速运动，4-6s过程中，人做匀减速运动。先根据图像由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律和第三定律求解人的肩部受到的压力．根据冲量公式分别求出两段时间内的冲量，求出0-6s内竹竿对演员B的压力的冲量大小；演员A落地时向下曲腿，是为了延长作用时间以减小地面的冲击力。4．【2023·郑州市第三次质量预测】如下图，位于竖直平面内的光滑轨道由一段抛物线AB组成，A点为抛物级顶点，h=0．8m，x=0．8m，重力加速度g取10m/s2一小环套在轨道上的A点，以下说法正确的选项是A．小环以初速度v0=2m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力B．小环以初速度v0=1m/s从A点水平抛出后，与轨通无相互作用力C．假设小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的速度为4m/sD．假设小环从A点由静止因微小扰幼而滑下，到达B点的时间为0．4s【答案】AC5．【2023·河南省南阳、信阳等六市高三第二次联考】如下图，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等．C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OC=h，重力加速度为g．开始时A位于P点，PO与水平方向的夹角为30°，现将A、B由静止释放，以下说法正确的选项是A．物块A由P点出发第一次到达C点过程中，速度先增大后减小B．物块A经过C点时的速度大小为C．物块A在杆上长为捂^的范围内做往复运动D．在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做的功小于B重力势能的减少量【答案】B【解析】A、物块A由P点出发第一次到达C点过程中，绳子拉力对A做正功，动能不断增大，速度不断增大，A错误；B、设物块A经过C点时的速度大小为v，此时B的速度为0，根据系统的机械能守恒得：，得，B正确；C、由几何知识可得h，由于AB组成的系统机械能守恒，由对称性可得物块A在杆上长为的范围内做往复运动，C错误；D、到C点时B的速度为零．那么根据功能关系可知，在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克服细线拉力做的功等于B重力势能的减少量，D错误；应选B。6．【2023·日照市高三下学期二模】图甲为竖直固定在水平面上的轻弹簧，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正