1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 12 冲量和动量守恒定律(二) 1 1、(2021(2021广东省丹阳市一中高三下学期开学考试广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )质量为 m 的翼装飞行爱好者乘飞机到达空中某处后，以 速度 0 v水平跳出，由于风力的影响，经时间 t，爱好者下落至跳出点的正下方时，其速度大小仍为 0 v，但方 向与初速度相反，其运动轨迹如图所示，重力加速度为 g，在此段时间 t内( ) A. 风力一定沿水平方向 B. 飞行爱好者机械能减少， 2 2 1 2 mg t C. 风力对爱好者的冲量大小为 0 2mv
2、D. 风力对爱好者的冲量大小为 2222 2 0 4m vm g t 【答案】D 【解析】 A在风力作用下，飞行爱好者做曲线运动，风力在水平方向提供与初速度方向相反的力，使飞行爱好者在 水平方向先减速在反向加速；同时风力对飞行爱好者还有向上的分作用力，故风对飞行爱好者作用力方向 大致沿初速度的后上方，故 A 错误； B假设物体在竖直方向做自由落体运动，t时间内下落高度为 2 1 2 hgt 物体的重力势能减小量为 2 2 p 2 mg t Emgh 减 但物体在下落h高度后竖直方向速度为零，故竖直方向不可能做自由落体运动，故 B错误； CD取物体开始时的速度方向为正方向，根据动量定理，水平方形
3、合力(即风力的水平分力)对物体的冲量 000 2 x Imvmvmv 设风力竖直方向的冲量为 y I ，竖直方向取向上为正，则竖直方向根据动量定理得 0 y Imgt 则风力的冲量为风力对对爱好者的冲量大小为 222222 2 0 4 xy IIIm vm g t 故 C 错误，D正确。 故选 D。 2 2、 (2021(2021 广东省河源市高三下学期开学考试 广东省河源市高三下学期开学考试) )内壁光滑的圆环管道固定于水平面上， 图为水平面的俯视图。 O 为圆环圆心， 直径略小于管道内径的甲、 乙两个等大的小球(均可视为质点)分别静置于 P、 Q处， POOQ， 甲、乙两球质量分别为 m、
4、km。现给甲球一瞬时冲量，使甲球沿图示方向运动，甲、乙两球发生弹性碰撞， 碰撞时间不计，碰后甲球立即向左运动，甲球刚返回到 P处时，恰好与乙球再次发生碰撞，则( ) A. k= 1 2 B. 5 3 k C. k=2 D. k=5 【答案】B 【解析】 设甲球初速度为 v0，初始时两球间的弧长为 l，则管道长为 4l，设碰撞后甲、 乙小球速度大小分别为 v1、v2， 两球发生弹性碰撞，由动量守恒定律得 021 mvkmvmv 由机械能守恒得 222 021 111 222 mvkmvmv 由于再次碰撞，则有 1 lvt 2 3lv t 联立方程，解得 5 3 k 故选 B。 3 3、(2021
5、(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开学考试) )高台跳水被誉为最富有冒险性的体育项目。质量为 m的高台 跳水运动员在一次训练中，从距离水面高 h的高台自由下落，在空中保持姿态不变，接触水面后在平均大 小等于 4倍重力的阻力作用下，竖直向下减速运动。若忽略空气阻力，重力加速度为 g。运动员在接触水面 到速度减为零的过程中( ) A. 动能的改变量与阻力做功大小相等 B. 阻力的冲量与重力的冲量相同 C. 重力势能减少了 1 4 mgh D. 机械能减少了 4 3 mgh 【答案】D 【解析】 A根据动能定理，重力做功与阻力做功之和等于动能的改变量。A错误； B根据动量
6、定理，阻力的冲量与重力的冲量之和等于运动员冲量的变化量，而运动员的动量的变化量不为 零，所以阻力的冲量与重力的冲量不仅方向相反，大小也不等。B错误； C从高台开始，至速度为零，全程由动能定理得 ()40mg hxmgx 所以在水中下落的深度为 1 3 xh 根据功能关系，重力势能的减少量等于重力做的功，即 p 1 3 Emgh C错误； D根据功能关系，机械能的减少量等于克服非重力做的功，即 4 3 Emgh D 正确。 故选 D。 4 4、(2021(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开学考试) )高台跳雪是冬奥会的比赛项目之一。如图所示，某高台跳雪 运动员(可视为
7、质点)从雪道末端先后以初速度之比 vl：v2=3：4沿水平方向飞出，不计空气阻力，则运动员 从飞出到落到雪坡上的整个过程中( ) A. 运动员先后在空中飞行的时间相同 B. 运动员先后落在雪坡上的速度方向不同 C. 运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比为 3:4 D. 运动员先后落在雪坡上动能的增加量之比为 3:4 【答案】C 【解析】 A由平抛运动规律有 2 0 1 ,tan 2 y xv t ygt x 解得 0 2tanv t g 运动员飞行的时间 t与 v0成正比，所以运动员先后在空中飞行的时间不相同。A 错误； B由平抛运动推论有速度夹角的正切值是位移夹角正切值的 2 倍， 落到雪坡
8、上位移夹角相同，则速度的 夹角也相同。所以 B错误； C由于运动员飞行的时间 t与 v0成正比得 12 :3:4tt 运动员飞行过程，由动量定理有 mgtp 故运动员先后落在雪坡上动量的变化量之比与时间成正比为 3:4，所以 C 正确； D运动员下落的高度为 2 1 2 hgt 由动能定理有 k mghE 解得 2 2 1 = 2 k Emg t 运动员先后落在雪坡上动能的增加量与时间的平方成正比，动能的增加量之比为 9:16，所以 D错误； 故选 C。 5 5、(2021(2021福建省名校联盟高三下学期开学考试福建省名校联盟高三下学期开学考试) )质量为 m 的运动员从下蹲状态向上起跳，经
9、时间 t身体伸 直并刚好离开水平地面， 该过程中， 地面对他的冲量大小为 I， 重力加速度大小为 g。 下列说法正确的是( ) A. 运动员在加速上升过程中处于超重状态 B. 运动员离开地面时的速度大小为 I m C. 该过程中，地面对运动员做的功为 2 2 I m D. 该过程中，人的动量变化大小为 Imgt 【答案】AD 【解析】 A运动员在加速上升过程中加速度向上，处于超重状态，故 A 正确； B取向上为正，根据动量定理可得 Imgt=mv 解得 v= I m gt 故 B 错误； C该过程中，地面对运动员做功为 0，故 C错误； D根据动量定理可得：该过程中，人的动量变化大小为 p=I
10、mgt 故 D 正确。 故选 AD。 6 6、(2021(2021福建省罗源一中高三下学期福建省罗源一中高三下学期开学考试开学考试) )如图是同一型号子弹以相同的初速度射入固定的、两种不 同防弹材料时完整的运动径迹示意图。由此图可判定，与第一次试验比较，第二次试验( ) A. 子弹克服阻力做功更少 B. 子弹与材料产生的总热量更多 C. 子弹的动量变化量更大 D. 防弹材料所受冲量相等 【答案】D 【解析】 A由于两次子弹的初速度相同，动能相同，则两次试验的动能变化量相同，根据动能定理可知，两次试验 子弹克服阻力做功相同，故 A 错误； B 由于两次子弹的初速度相同， 动能相同， 则根据能量守
11、恒可知， 两次试验子弹与材料产生的总热量相同， 故 B 错误； C由于两次子弹的初速度相同，则初动量相等，又两次试验的末动量均为零，则两次试验的子弹的动量变 化量相同，故 C错误； D由于两次试验的子弹的动量变化量相同，根据动量定理可知，两次试验防弹材料所受冲量相等，故 D正 确。 故选 D。 7 7、(2021(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开学考试) )如图所示，滑块 B 置于水平面上，木箱 C置于滑块 B顶端， 且木箱 C 的左端与 B 的左端对齐，B、C处于静止状态。与 B 完全相同的滑块 A以速度 v。与滑块 B 正碰， 碰撞时间极短，碰后二者粘在一起。
12、当 A、B、C三者达到共同速度时，木箱 C刚好从滑块 B 上滑动到滑块 A 上，即 C的右端与 A的右端对齐。已知：滑块 A、B 的量 MA=MB=m，木箱 C 的质量 MC=2m，A、B与水 平面间的动摩擦因素 1=2， C 与 A、 B顶部的动摩擦因素 2=， 重力加速度为 g， 运动过程中 C不会从 A、 B上滑落。求： (1)滑块 A与滑块 B碰后瞬间的共同速度 v； (2)碰撞瞬间 AB 整体的加速度大小，C的加速度大小，以及木箱 C的长度 L； (3)从滑块 A 与滑块 B碰后到滑块 A、B 速度减为 0的过程中，整个系统因摩擦而产生的热量 Q。 【答案】(1) 0 2 v ；(2
13、) g ，5 g ， 2 0 48 L g ；(3) 2 0 20 81 mv 【解析】 (1)滑块 A与滑块 B碰撞时，动量守恒，有 A 0AB M vMMv 带入数据解得 0 2 v v (2)碰撞后，木箱 C做加速运动，加速度大小为 a1；滑块 AB做减速运动，加速度大小为 a2；设经过 t1，三 者达到共速 v1，木箱 C加速 2CC 1 M gM a 解得 1 ag 滑块 A、B一起减速 1ABC2CAB2 MMMgM gMMa 解得 2 5ag 根据运动学关系，有 0 12 11 1 2 v va tat 解得 0 1 12 v v 0 1 12 v t g 木箱 C运动的位移为
14、1 C1 2 v xt 滑块 A、B运动的位移 1 AB1 2 vv xt 木箱 C的长度为 ABC Lxx 解得木箱 C的长度为 2 0 48 v L g (3)因为 21 木箱 C与滑块 AB 以不同的加速度做减速运动，木箱 C 的加速度大小为 a1，设滑块的加速度大小为 a3 1ABC2CAB3 MMMgM gMMa 解得 3 3ag 滑块 A、B一起继续减速直至减为 0，设减速时间为 t2 33 2 0va t 解得 0 2 36 v t g t2 时间后，木箱 C减速到 v2 211 2 vvat 解得 0 2 18 v v 由能量守恒定律有 22 ABC2 11 22 MMvM v
15、Q 解得 2 0 20 81 mv Q 8 8、(2021(2021广东省惠州市高三下学期开学考试广东省惠州市高三下学期开学考试) )如图所示，顺时针匀速转动的水平传送带两端分别与光滑水 平面平滑对接，左侧水平面上有一根被质量为 m10.5kg 的小物块 A 挤压的轻弹簧，弹簧左端固定；传送带 右侧有一质量为 m21.0kg 的长木板 B 静止放在水平地面上，质量为 m31.0kg 的物块 C(可视为质点)放在 长木板的最右端。现释放物块 A，物块离开弹簧后滑上传送带，一段时间后物块 A与长木板 B发生弹性正 碰(时间极短)，之后三者发生相对运动，整个过程物块 C始终在长木板上。已知传送带左右
16、两端间距 0.5mL，传送带速度大小恒为 4m/s，物块与传送带之间的动摩擦因数 1=0.5，物块 C与长木板间的动摩 擦因数 20.2，弹簧初始弹性势能 EP=1.0J，取 g=10m/s2。求： (1)物块 A与长木板 B碰前瞬间的速度大小； (2)物块 A后第一次与长木板 B 碰后在传送带上向左滑行的离传送带右端的最大距离 s； (3)长木板 B 的最小长度 Lb。 【答案】(1)3m/s；(2)0.1m；(3)0.5m 【解析】 (1)设物块 A 离开弹簧时的速度大小为 v0，在物块 A被弹簧弹出的过程中，由机能守恒定律得 2 p1 0 1 2 Em v 解得 v0=2m/s 假设物块
17、 A在传送带上始终做匀加速运动，加速度大小为 a，则由牛顿第二定律得 =Fmgma 合 得到 a=5m/s2 设物块到达传送带右端时速度大小为 v，由运动学公式得 22 0 2vvaL 解得 v=3m/s 可见3 /4/vm sm s，假设成立物块 A 与长木板 B 碰前速度大小为 v=3m/s (2)A与 B 发生弹性碰撞，假设碰撞后的瞬间速度分别为 v1、v2，由动量守恒定律得 11 12 2 mvmvm v 由机械能守恒定律得 222 11 122 111 222 mvmvm v 联立解得 12 1 12 1m/s mm v mm 1 2 12 2 2m/s m vv mm 物决 A被反弹回来后，假设在传送带上向左一直做匀减速运动向左滑行的最大距离 s，由运动学公式得 2 1 02vas 解得 s=0.1m0.5m 假设成立，则物块 A向左滑行的离传送带右端的最大距离 s=0.1m (3)木板 B与物块 C 相互作用过程动量守恒定律，最终达到共同速度，设为 v3 2 2233 ()m vmm v 可得 v3=1.0m/s 物块 A被传送带向右拉时速度 vA也为 1m/s，则物块 A 与长木板不再相碰由能量守恒定律得 22 2322233 11 () 22 B m gLm vmm v 解得 Lb=0.5m
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