高考总复习优化设计二轮用书物理L 专题分层突破练6　动量和能量观点的应用

专题分层突破练6动量和能量观点的应用高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025123456789101112基础巩固选择题:每小题6分,共48分1.(2024河南驻马店高三期末)某次冰球比赛中,甲、乙两运动员站在光滑的水平冰面上,甲将静止在冰面上的冰球传给乙,乙接到冰球后又将冰球传回甲。若甲、乙的质量相等,且为冰球质量的k(k>1)倍,甲接到冰球后,甲、乙两人的速度大小之比为(

)B1234567891011121234567891011122.(2024海南模拟预测)小明制作了一个火箭模型,火箭模型质量为m0(含燃料),开始火箭模型静置在地面上,点火后在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的燃气,喷气过程中忽略重力和空气阻力的影响,下列说法正确的是(

)A.火箭喷气过程机械能守恒B.火箭的推力来源于空气对它的反作用力C.喷气结束时火箭模型的动量大小为mv0C123456789101112解析

系统所受合外力为零,满足动量守恒,但机械能不守恒,A错误;火箭的推力是燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷出时对火箭的反作用力,B错误;开始总动量为零,规定气体喷出的方向为正方向,根据动量守恒定律得0=mv0+p,喷气结束时火箭模型的动量大小p=mv0,C正确;根据0=mv0-(m0-m)v,解得v=,D错误。1234567891011123.某实验小组用电池、电动机等器材自制风力小车,如图所示,叶片匀速旋转时将空气以速度v向后排开,叶片旋转形成的圆面积为S,空气密度为ρ,下列说法正确的是(

)A.风力小车的原理是将风能转化为小车的动能B.t时间内叶片排开的空气质量为ρSvC.叶片匀速旋转时,空气对小车的推力为ρSv2D.叶片匀速旋转时,单位时间内空气流动的动能为

ρSv2C123456789101112解析

风力小车的原理是消耗电能,先转化成风能,再推动小车运动,所以是电能转化为小车的动能,A错误;t时间内叶片排开的空气质量为m=ρvtS,B错误;1234567891011124.(2024江西赣州一模)如图甲所示,光滑水平地面上有A、B两物块,质量分别为2kg、6kg,B的左端拴接着一劲度系数为N/m的水平轻质弹簧,它们的中心在同一水平线上。A以速度v0向静止的B方向运动,从A接触弹簧开始计时至A与弹簧脱离的过程中,弹簧长度l与时间t的关系如图乙所示,弹簧始终处在弹性限度范围内,已知弹簧的弹性势能Ep=kx2(x为弹簧的形变量),则(

)A.在0~2t0内B物块先加速后减速B.整个过程中,A、B物块构成的系统机械能守恒C.v0=2m/sD.A物块在t0时刻时速度最小C123456789101112解析

在0~2t0内,弹簧始终处于压缩状态,即B受到的弹力始终向右,所以B物块始终做加速运动,A错误;整个过程中,A、B两物块和弹簧三者构成的系统机械能守恒,B错误;由图可知,在t0时刻,弹簧被压缩到最短,则此时A、B共速,此时弹簧的形变量为x=0.4

m-0.1

m=0.3

m,则根据A、B两物块系统动量守恒有m1v0=(m1+m2)v,根据A、B两物块和弹簧三者构成的系统机械能守恒有

,联立解得v0=2

m/s,C正确;在0~2t0内,弹簧始终处于压缩状态,即A受到弹力始终向左,所以A物块始终做减速运动,则A物块在2t0时刻时速度最小,D错误。1234567891011125.(多选)如图所示,用不可伸长的轻绳将质量为m1的小球悬挂在O点,绳长L=0.8m,轻绳处于水平拉直状态。现将小球由静止释放,下摆至最低点与静止在A点的小物块发生碰撞,碰后小球向左摆的最大高度h=0.2m,小物块沿水平地面滑到B点停止运动。已知小物块的质量为m2,小物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5,A点到B点的距离x=0.4m,重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的是(

)A.小球与小物块质量之比B.小球与小物块碰后小物块的速率v=2m/sC.小球与小物块的碰撞是弹性碰撞D.小球与小物块碰撞过程中有机械能损失BC1234567891011121234567891011126.(多选)(2024广西卷)如图所示,坚硬的水平地面上放置一木料,木料上有一个竖直方向的方孔,方孔各侧壁完全相同。木栓材质坚硬,形状为正四棱台,上下底面均为正方形,四个侧面完全相同且与上底面的夹角均为θ。木栓质量为m,与方孔侧壁的动摩擦因数为μ。将木栓对准方孔,接触但无挤压,锤子以极短时间撞击木栓后反弹,锤子对木栓冲量为I,方向竖直向下。木栓在竖直方向前进了Δx的位移,未到达方孔底部。123456789101112若进入的过程方孔侧壁发生弹性形变,弹力呈线性变化,最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,则(

)A.进入过程,木料对木栓的合力的冲量为-IBCD123456789101112解析

锤子撞击木栓到木栓进入的过程,合力的冲量为零,重力冲量不为零,则木料对木栓的冲量不为-I,选项A错误。1234567891011121234567891011127.(10分)(2024广东卷)汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。(1)安全带能通过感应车的加速度自动锁定,其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过程中,敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a,同时顶起敏感臂,使之处于水平状态,并卡住卷轴外齿轮,锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为FN,敏感球的质量为m,重力加速度为g,忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值tanθ。甲123456789101112(2)如图乙所示,在安全气囊的性能测试中,可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动,与正下方的气囊发生碰撞。以头锤刚到气囊表面为计时起点,气囊对头锤竖直方向的作用力F随时间t的变化规律,可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量m0=30kg,H=3.2m,重力加速度大小g取10m/s2,求:①碰撞过程中F的冲量大小和方向;②碰撞结束后头锤上升的最大高度。乙丙123456789101112解析

本题考查牛顿第二定律、动量定理等。(1)敏感球受向下的重力mg和敏感臂对它向下的压力FN以及斜面对它的支持力F支,则由牛顿第二定律可知(mg+FN)tan

θ=ma123456789101112123456789101112综合提升8.(2024山东青岛高三期末)如图所示,质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一长为L的细线,细线另一端系一质量为m0的球C,现将球C拉起使细线水平伸直,并由静止释放球C,则下列说法正确的是(重力加速度为g)(

)A.运动过程中,A、B、C组成的系统动量守恒B123456789101112解析

木块A、B和球C组成的系统水平方向动量守恒,总动量不守恒,A错误;小球C下落到最低点时,A、B将要开始分离,此过程水平方向动量守恒,设当C向左运动,达到最大高度时,A、C共速,设此时A、C速度为v共,B的速度依然为vAB。全程水平方向动量守恒,规定向左为正方向,即m0vC-mvAB=(m+m0)v共,整个过程中,系统机械能守恒,C的重力势能转化为A、B、C的动能,1234567891011121234567891011129.(多选)(2024湖北卷)如图所示,在光滑水平面上静止放置一质量为m0、长为L的木块,质量为m的子弹水平射入木块。设子弹在木块内运动过程中受到的阻力不变,其大小Ff与射入初速度大小v0成正比,即Ff=kv0(k为已知常数)。改变子弹的初速度大小v0,若木块获得的速度最大,则(

)AD123456789101112解析

本题考查子弹打木块模型。设子弹射入木块后,子弹和木块的速度分别为v1、v2,由动量守恒定律有mv0=mv1+m0v2,子弹和木块相互作用过程中受到的合力都为Ff=kv0,由牛顿第二定律得子弹和木块的加速度大小分12345678910111212345678910111210.(12分)(2024黑吉辽卷)如图所示,高度h=0.8m的水平桌面上放置两个相同物块A、B,质量mA=mB=0.1kg。A、B间夹一压缩量Δx=0.1m的轻弹簧,弹簧与A、B不连接。同时由静止释放A、B,弹簧恢复原长时A恰好从桌面左端沿水平方向飞出,水平射程xA=0.4m,B脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离xB=0.25m后停止。A、B均视为质点,重力加速度g取10m/s2。求:(1)脱离弹簧时A、B的速度大小vA和vB;(2)物块与桌面间的动摩擦因数μ;(3)整个过程中,弹簧释放的弹性势能ΔEp。123456789101112答案

(1)1m/s

1m/s(2)0.2(3)0.12J123456789101112设脱离弹簧时A、B速度大小为vA和vB。由于A、B组成的系统在弹簧恢复原长过程中,系统合外力为零,动量守恒,由动量守恒可知mAvA=mBvB解得vB=1

m/s。12345678910111212345678910111211.(14分)(2024浙江1月选考)某固定装置的竖直截面如图所示,由倾角θ=37°的直轨道AB,半径R=1m的圆弧轨道BCD,长度L=1.25m、倾角为θ的直轨道DE,半径为R、圆心角为θ的圆弧管道EF组成,轨道间平滑连接。在轨道末端F的右侧光滑水平面上紧靠着质量m=0.5kg滑块b,其上表面与轨道末端F所在的水平面平齐。质量m=0.5kg的小物块a从轨道AB上高度为h静止释放,经圆弧轨道BCD滑上轨道DE,轨道DE由特殊材料制成,小物块a向上运动时动摩擦因数μ1=0.25,向下运动时动摩擦因数μ2=0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当小物块a在滑块b上滑动时动摩擦因数恒为μ1,小物块a运动到滑块右侧的竖直挡板能发生弹性碰撞。(其他轨道均光滑,小物块视为质点,不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度取10m/s2)123456789101112(1)若h=0.8m,求小物块①第一次经过C点的向心加速度大小;②在DE上经过的总路程;③在DE上向上运动时间t上和向下运动时间t下之比。(2)若h=1.6m,滑块至少多长才能使小物块不脱离滑块。答案

(1)①16m/s2

②2m

③1∶2

(2)0.2m123456789101112123456789101112②小物块a在DE上时,因为μ2mgcos

θ<mgsin

θ,所以小物块a每次在DE上升至最高点后一定会下滑,之后经过若干次在DE上的滑动使机械能损失,最终小物块a将在B、D间往复运动,且小物块每次在DE上向上运动和向下运动的距离相等,设其在DE上经过的总路程为s,根据功能关系有123456789101112③根据牛顿第二定律可知小物块a在DE上向上运动和向下运动的加速度大小分别为a上=gsin

θ+μ1gcos

θ=8

m/s2a下=gsin

θ-μ2gcos

θ=2

m/s2将小物块a在DE上的若干次运动看作是一次完整的上滑和下滑,则根据运动学公式有12345678910111212345678910111212.(16分)(2023山东卷改编)如图所示,物块A和木板B置于水平地面上,固定光滑弧形轨道末端与B的上表面所在平面相切,竖直挡板P固定在地面上。作用在A上的水平外力,使A与B以相同速度v0向右做匀速直线运动。当B的左端经过轨道末端时,从弧形轨道某处无初速度下滑的滑块C恰好到达最低点,并以水平速度v滑上B的上表面,同时撤掉外力,此时B右端与P板的距离为s。已知v0=1m/s,v=4m/s,mA=mC=1kg,mB=2kg,A与地面间无摩擦,B与地面间动摩擦因数μ1=0.1,C与B间动摩擦因数μ2=0.5,B足够长,使得C不会从B上滑下