高考物理 高频考点穿透卷 专题14 动量模块（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题14 动量模块第I卷一、选择题（本题共17小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）1一小球在水平面上移动，每隔0.02秒小球的位置如图所示。每一段运动过程分别以甲、乙、丙、丁和 戊标示。试问在哪一段，小球所受的合力为零A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 戊【答案】C【题型】选择题【难度】较易2如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达地面时，速度与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是A小球水平抛出时的初速度大小为gttan B小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为C若小球初速度增大，则平抛运动的时间变长D若小球初速度增大，则减小【答案】D【解析】速度与水平方向夹角的正切值，若小球初速度增大，下落时间不变，所以减小，即减小，故A正确；速度与水平方向夹角的正切值，位移与水平方向夹角的正切值，则有，但，故B错误；由知，平抛运动的落地时间由高度决定，与初速度无关，故C错误；落地时竖直方向上的速度，因为速度方向与水平方向的夹角为，所以小球的初速度，故D错误所以选A 【题型】选择题【难度】一般3如图甲所示，轻杆一端与质量为1kg、可视为质点的小球相连，另一端可绕光滑固定轴在竖直平面内自由转动，现使小球在竖直平面内做圆周运动，经最高点开始计时，取水平向右为正方向，小球的水平分速度v随时间t的变化关系如图乙所示，A、B、C三点分别是图线与纵轴、横轴的交点、图线上第一周期内的最低点，该三点的纵坐标分别是1、0、5。g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）A. 轻杆的长度为0.5mB. 小球经最高点时，杆对它的作用力方向竖直向上C. B点对应时刻小球的速度为3m/sD. 曲线AB段与坐标轴所围图形的面积为0.5m【答案】B机械能守恒： ，解得： ，故C错误；由于y轴表示的是小球在水平方向的分速度，所以曲线AB段与坐标轴所围图形的面积表示A到B的过程小球在水平方向的位移，大小等于杆的长度，即0.6m故D错误。所以B正确，ACD错误。【题型】选择题【难度】较难4如图所示，纸质圆桶以角速度绕竖直轴高速转动，一颗子弹沿直径穿过圆桶，若子弹在圆桶上留下两个弹孔a、b，已知Oa与Ob间的夹角为，圆桶的直径为d，则子弹速度的可能值为（ ）A. B. C. D. 【答案】BD【题型】多选题【难度】一般5如图所示，不可伸长的轻质细绳长为L下端栓一个质量为m、可视为质点的小球，固定细 细绳上端悬点，小球可在竖直面内做圆周运动。在最低点给小球一个水平方向的初速度v，在地球表面小球恰能运动到如虚线所不的水平位置；同样在最低点获得水平初速度v，在某星球表面小球恰能做完整的圆周运动。已知该星球的半径为地球半径的1/2，则下列关于该星球与地球的论述中正确的是 A. 质量之比是2:5B. 第一宇宙速度之比是1:5C. 近地卫星的周期之比为5:2D. 以相同的初速度竖直上抛，回到抛出点所用的时间之比为5: 2【答案】D【题型】选择题【难度】较难6双星系统是由两颗恒星组成的，在两者间的万有引力相互作用下绕其连线上的某一点做匀速圆周运动。研究发现，双星系统在演化过程中，两星的某些参量会发生变化。若某双星系统中两星运动周期为T，经过一段时间后，两星的总质量变为原来的m倍，两星的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为（ ）A. B. C. D. 【答案】C【解析】设m1的轨道半径为R1，m2的轨道半径为R2两星之间的距离为l由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也都相同由向心力公式可得：对m1： 对m2：  又因为R1十R2=l，m1+m2=M由式可得 所以当两星总质量变为mM，两星之间的距离变为原来的n倍，圆周运动的周期平方为 即，故ABD错误，C正确；故选C【题型】选择题【难度】一般7某地区的地下发现天然气资源，如图所示，在水平地面P点的正下方有一球形空腔区域内储藏有天然气假设该地区岩石均匀分布且密度为，天然气的密度远小于，可忽略不计如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为g；由于空腔的存在，现测得P点处的重力加速度大小为kg (其中k<l)已知引力常量为G，球形空腔的球心深度为d，则此球形空腔的体积是A. B. C. D. 【答案】C【解析】如果将近地表的球形空腔填满密度为的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此，如果将空腔填满，地面质量为m的物体的重力为mg，没有填满时是kmg，故空腔填满后引起的引力为（1-k）mg；根据万有引力定律，有： , 解得： 故选C. 【题型】选择题【难度】一般8物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m0的质点距质量为M0的引力中心为r0时，其万有引力势能 (式中G为引力常数)一颗质量为m的人造地球卫星以半径为r1圆形轨道环绕地球飞行，已知地球的质量为M，要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r2，则在此过程中A. 卫星势能增加了B. 卫星动能减少了C. 卫星机械能增加了D. 卫星上的发动机所消耗的最小能量为【答案】AC【题型】多选题【难度】较难9图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为，木箱在轨道A端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，在轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道A端，重复上述过程。下列选项正确的是( )A. m3MB. m2MC. 木箱不与弹簧接触时，上滑过程的运动时间大于下滑过程中的运动时间D. 若货物的质量减少，则木箱一定不能回到A处【答案】AD根据，木箱恰好被弹回到轨道A端，如果货物的质量减少，等号前边一定小于后边，即轻弹簧被压缩至最短时的弹性势能小于木箱回到A处所需的能量，则木箱一定不能回到A处，D正确；故选AD。【题型】多选题【难度】较难10如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中 A. 动量守恒,机械能守恒B. 动量不守恒,机械能不守恒C. 动量守恒,机械能不守恒D. 动量不守恒,机械能守恒【答案】B【解析】子弹水平射入置于光滑水平面上的木块后，木块压缩弹簧，对子弹、木块和弹簧系统受到的合力不为零，故动量不守恒；在子弹打中木块B有滑动摩擦力做功，系统机械能不守恒故ACD错误，B正确.【题型】选择题。 【难度】一般11如图所示，位于光滑水平桌面，质量相等的小滑块P和Q都可以视作质点，Q与轻质弹簧相连，设Q静止，P以某一初动能E0水平向Q运动并与弹簧发生相互作用，若整个作用过程中无机械能损失，用E1表示弹簧具有的最大弹性势能，用E2表示Q具有的最大动能，则A. B. C. D. 【答案】AC弹簧的最大弹性势能发生在P、Q的速度相等时，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得，由能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能为： ，解得，故A正确B错误；由于P、Q之间发生的是完全弹性碰撞，且P、Q的质量相等，最终P、Q将交换速度，即小滑块P将静止，小滑块Q以动能运动，故C错误D正确【题型】多选题【难度】较难12一个半径为r的光滑圆形槽装在小车上，小车停放在光滑的水平面上，如图所示，处在最低点的小球受击后获得水平向左的速度，开始在槽内运动，则下面判断正确的是A. 小球和小车总动量守恒B. 小球和小车总机械能守恒C. 小球沿槽上升的最大高度为rD. 小球升到最高点时速度为零【答案】B【题型】选择题【难度】一般13汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动， 秒末关闭发动机做匀减速直线运动，到秒末静止，动摩擦因数不变。其图象如图所示，图中，若汽车牵引力做功为，做功的平均功率为，汽车加速和减速过程中克服地面摩擦力做功分别为和，平均功率大小分别为和，忽略空气阻力的影响，下面结论正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】ACD【解析】由动能定理可知： ，故，A正确； 由于，t1与t2不相等，则，故B错误；由图可知，加速过程的位移要大于减速过程的位移，因摩擦力不变，故加速时摩擦力所做的功大于减速时摩擦力所做的功，即，C正确；根据匀变速直线运动规律知道加速和减速运动中平均速度相等，由可知，摩擦力的功率相等，故，D正确；故选ACD。 【题型】多选题【难度】一般14如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则：（ ）A. 两物体到达底端时的速度相同B. 到达底端时重力的瞬时功率PAPBC. 若斜面粗糙，摩擦力对斜面不做功D. 若斜面粗糙，摩擦力对A做负功【答案】BCD【题型】多选题【难度】一般15如图所示，质量为M表面光滑的斜面体放在粗糙的水平面上，其倾角为，斜面顶端与劲度系数为k自然长度为L的轻质弹簧相连，弹簧的下端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中斜面体始终处于静止状态，（重力加速度为g）则下列说法正确的是( )A. 物块下滑的过程中弹簧的弹性势能一直增大B. 物块下滑到速度最大时其重力势能减少C. 物块下滑过程中，地面对斜面体的摩擦力最大值为D. 斜面体与地面的摩擦因数【答案】BD【解析】因弹簧开始处于压缩状态，故当释放后物块下滑的过程中弹簧的弹性势能先减小后增大，选项A错误；根据平衡条件，处于平衡状态时：mgsin=kx得： ，则物块下滑到速度最大时其重力势能减少 ，选项B正确； 斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，所以有水平方向：f+FN1sin-Fcos=0竖直方向：FN2-Mg-FN1cos-Fsin=0又F=k（x+L），FN1=mgcos联立可得：f=kxcos，FN2=Mg+mg+kxsin为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有|f|FN2，所以 当x=-A时，上式右端达到最大值，于是有 ；选项D正确；故选BD.【题型】多选题【难度】一般16如图所示，M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块，abcd为3/4圆周的光滑轨道，a为轨道的最高点，de面水平且有一定长度。今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放，让其自由下落到d处切入轨道内运动，不计空气阻力，则 A. 在h一定的条件下，释放后小球的运动情况与小球的质量有关B. 只要改变h的大小，就能使小球通过a点后，既可能落回轨道内，又可能落到de面上C. 无论怎样改变h的大小，都不可能使小球通过a点后落回轨道内D. 调节h的大小，使小球飞出de面之外（即e的右面）是可能的【答案】CD【解析】释放后小球只受重力，根据动能定理得： ，得： ，所以在h一定的条件下，释放后小球的运动情况与小球的质量无关，故A错误； 当小球运动恰好过a点时，临界条件是木块对小球的支持力为零，由重力提供向心力，则，即，所以要使小球通过a点，小球在a点速度，小球通过a点后做平抛运动，竖直方向： ，即，所以水平方向： ，即小球通过a点后，小球不能落回轨道内，由于de面长度不清楚，所以小球通过a点后，可能落到de面上，也有可能可能落到de面右侧之外，故C正确，B错误；根据机械能守恒定律得知：当h增大时，通过a点的速度增大，平抛运动的水平位移增大，可能使小球飞到de面之外，故D正确。【题型】多选题【难度】较难17如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提升重物M，长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处，在杆的中点C处栓一细绳，绕过两个滑轮后挂上重物M，C点与O点距离为L，滑轮上端B点到O的距离为4L，现在对杆的另一端用力使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角速度缓缓转至水平位置（转过了），此过程中下列说法正确的是（ ）A. 重物M受到的拉力总大于本身的重力B. 重物M克服其重力的功率先增大后减小C. 重物M的最大速度是D. 绳子拉力对M做的功 【答案】BD【解析】设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为，故C点的线速度为，该线速度在绳子方向上的分速度就为 的变化规律是开始最大（90°）然后逐渐变小，所以逐渐变大，直至绳子和杆垂直， 变为零度，绳子的速度变为最大，为；然后， 又逐渐增大， 【题型】多选题【难度】较难第卷二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）18如图所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置(1)若已知打点计时器的电源频率为50 Hz，当地的重力加速度取g9.80 m/s2，重物质量为0.2 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，打P点时，重物的速度为零，A、B、C为另外3个连续点根据图中的数据可知，重物由P点运动到B点，重力势能减少量Ep_J(结果保留三位有效数字)(2)若PB的距离用h表示，打B点时重物的速度为vB，理论上当两者间的关系式满足_时，说明下落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g)(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是_A. 重物的质量过大B. 重物的体积过小 C. 电源的电压偏低 D. 重物及纸带在下落时受到阻力【答案】（1）9.82×102；（2）vB2=2gh；（3）D【解析】（1）重力势能减小量：Ep=mgh=0.2×9.8×0.0501J=9.82×102J（2）要验证物体从P到B的过程中机械能是否守恒，则需满足mvB2=mgh，即vB2=2gh，说明下落过程中重锤的机械能守恒；故选：D 【题型】实验题【难度】一般19如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系（1）实验中，下列说法是正确的有：_A、斜槽末端的切线要水平，使两球发生对心碰撞B、同一实验，在重复操作寻找落点时，释放小球的位置可以不同C、实验中不需要测量时间，也不需要测量桌面的高度D、实验中需要测量桌面的高度HE、入射小球m1的质量需要大于被碰小球m2的质量（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N ，用刻度尺测量出平抛射程OM、ON，用天平测量出两个小球的质量m1、m2 ，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：_【答案】（1）ACE；（2）m1OP=m1OM+m2ON【解析】（1）A、小球离开轨道后要做平抛运动，必须保证斜槽末端的切线要水平，两球要发生对心碰撞，故A正确；B、同一实验，要保证小球做平抛运动的初速度相等，在重复操作寻找落点时，释放小球的位置必须相同，故B错误；C、小球离开轨道后做平抛运动，小球的运动时间相等，水平位移与初速度成正比，实验中不需要测量时间，也不需要测量桌面的高度，故C正确；D、由C可知，实验中不需要测量桌面的高度H，故D错误；故答案为：（1）ACE；（2）m1OP=m1OM+m2ON。【题型】实验题【难度】一般20如图所示，半径R=0. 8m的光滑1/4圆弧轨道固定在光滑水平面上，轨道上方的A点有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块。小物块由静止开始下落后打在圆弧轨道上的B点但未反弹，碰撞时间极短，此后小物块将沿着圆弧轨道滑下。已知A点与轨道的圆心O的连线长也为R，且AO连线与水平方向的夹角为30°，C点为圆弧轨道的末端，紧靠C点有一质量M=3kg的长木板，木板的上表面与圆弧轨道末端的切线相平，小物块与木板间的动摩擦因数，g取10m/s2。求：（1）小物块刚到达B点时的速度vB；（2）小物块沿圆弧轨道到达C点时对轨道压力FC的大小；（3）木板长度L至少为多大时小物块才不会滑出长木板？【答案】（1），方向竖直向下 （2）（3）【解析】（1）由几何关系可知，AB间的距离为R，小物块从A到B做自由落体运动，根据运动学公式有(1分)代入数据解得， (1分)方向竖直向下 (1分)（3）小物块滑到长木板上后，小物体做匀减速运动，长木板做匀加速运动小物体(1分)(1分)(1分)长木板(1分)(1分)(1分)又(1分)联立以上各式可得代入数据解得 (1分) 【题型】计算题【难度】一般21如图所示，固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道，轨道半径R=06m。平台上静止着两个滑块A、B，mA=01kg，mB=02kg，两滑块间夹有少量炸药，平台右侧有一带挡板的小车，静止在光滑的水平地面上。小车质量为M=03kg，车面与平台的台面等高，小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q点，小车的上表面左端点P与Q点之间是粗糙的，滑块B与PQ之间表面的动摩擦因数为=02，Q点右侧表面是光滑的。点燃炸药后，A、B分离瞬间A滑块获得向左的速度m/s，而滑块B则冲向小车。两滑块都可以看作质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上，且g=10m/s2。求：（1）滑块A在半圆轨道最高点对轨道的压力；（2）若L=08m，滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；（3）要使滑块B既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则小车上PQ之间的距离L应在什么范围内？【答案】（1）1N，方向竖直向上（2）（3）0675mL135m（2）爆炸过程由动量守恒定律：，解得滑块B冲上小车后将弹簧压缩到最短时，弹簧具有最大弹性势能，由动量守恒定律得：由能量守恒定律：，解得（3）滑块最终没有离开小车，滑块和小车具有共同的末速度，设为u，滑块与小车组成的系统动量守恒，有 若小车PQ之间的距离L足够大，则滑块还没与弹簧接触就已经与小车相对静止，设滑块恰好滑到Q点，由能量守恒定律得联立解得若小车PQ之间的距离L不是很大，则滑块必然挤压弹簧，由于Q点右侧是光滑的，滑块必然被弹回到PQ之间，设滑块恰好回到小车的左端P点处，由能量守恒定律得联立式解得L2=0675m综上所述，要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有离开小车，PQ之间的距离L应满足的范围是0675mL135m【题型】计算题【难度】较难19