2020年高考物理《动量定理与动量守恒定律》专题训练卷及答案解析.doc

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1、2020年高考物理专题训练卷动量定理与动量守恒定律一、选择题1.高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为A10 N B102 NC103 N D104 N解析根据自由落体运动和动量定理有2ghv2(h为25层楼的高度，约70 m)，Ftmv，代入数据解得F1103 N，所以C正确。答案C2.(多选)在光滑的水平面上，原来静止的物体在水平力F的作用下，经过时间t、通过位移L后，动量变为p、动能变为Ek，以下说法正确的是A在力F的作用下，这个物体若是经过时间3t，其动量将等于3pB在力F的作用下，这个物体若

2、是经过位移3L，其动量将等于3pC在力F的作用下，这个物体若是经过时间3t，其动能将等于3EkD在力F的作用下，这个物体若是经过位移3L，其动能将等于3Ek解析根据pmv，Ekmv2联立解得p根据动能定理FLmv2，位移变为原来的3倍，动能变为原来的3倍，根据p，动量变为原来的倍，故B错误，D正确。根据动量定理Ftmv，时间变为原来的3倍，动量变为原来的3倍，根据Ek，知动能变为原来的9倍，故A正确，C错误。答案AD3.(多选)质量为m的物块甲以3 m/s的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定在其左侧，另一质量也为m的物块乙以4 m/s的速度与甲相向运动，如图所示，两物块通过弹簧相互作用(未

3、超出弹簧弹性限度)并最终弹开，则A在压缩弹簧的过程中，两物块组成的系统动量守恒B当两物块相距最近时，甲物块的速度为零C甲物块的速率可能为5 m/sD当甲物块的速率为1 m/s时，乙物块的速率可能为2 m/s解析在压缩弹簧的过程中，两物块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，选项A正确；当两物块相距最近时，两物块速度相等，甲物块的速度不为零，选项B错误；若甲物块的速率为5 m/s，根据动量守恒定律可得此时乙物块的速率为6 m/s或4 m/s，两物块组成的系统机械能增大，违反了能量守恒定律，选项C错误；当甲物块的速率为1 m/s，方向向左时，选取向右为速度的正方向，根据动量守恒定律，m4 m/s

4、m3 m/smvm1 m/s，解得乙物块的速率v2 m/s，选项D正确。答案AD4.用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理。如图所示，从距秤盘80 cm高度把1 000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为1 s，豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半。若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力)，已知1 000粒豆粒的总质量为100 g。则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为A0.2 NB0.6 NC1.0 ND1.6 N解析豆粒下落到秤盘上的速度v m/s4 m/s；反弹后速度为v2 m/s，设向下为正方向，则根据动量定理

5、可知：Ftmvmv，解得：F0.6 N；由牛顿第三定律可知，在碰撞过程中秤盘受到的压力大小为0.6 N。故B正确，A、C、D错误。故选B。答案B5.(多选)(如图所示，质量为2 kg的足够长平板车Q上表面水平，原来静止在光滑水平面上，平板车左端静止着一块质量为2 kg的物体P，一颗质量为0.01 kg的子弹以700 m/s的速度水平瞬间射穿P后，速度变为100 m/s，若P、Q之间的动摩擦因数为0.5，则A由于P、Q之间不光滑，子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统，动量不守恒B子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统，动量守恒，能量守恒C子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统

6、，动量守恒，能量不守恒D子弹瞬间射穿P后，P的速度为3 m/s解析取子弹的初速度v0的方向为正方向，子弹瞬间射穿物体P的过程，子弹和物体P组成的系统满足动量守恒条件，由动量守恒，可知mv0mvMvP，解得vP3 m/s，选项A错误，D正确；子弹瞬间射穿P的过程，子弹和物体P组成的系统机械能不守恒，但能量守恒，选项B正确，C错误。答案BD6.如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内，有一个边长为a(aL)的正方形闭合线圈以初速度v0垂直磁场边界滑过磁场后速度变为v(vv0)，那么A完全进入磁场中时线圈的速度大于(v0v)/2B完全进入磁场中时线圈的速度等于(v0v)

7、/2C完全进入磁场中时线圈的速度小于(v0v)/2D以上情况A、B均有可能，而C是不可能的解析设线圈完全进入磁场中时的速度为vx。线圈在穿过磁场的过程中所受合外力为安培力。对于线圈进入磁场的过程，据动量定理可得：FtBaBamvxmv0对于线圈穿出磁场的过程，据动量定理可得：FtBaBamvmvx由上述二式可得vx，故B正确。答案B7.(多选)如图所示，在光滑水平面上有一静止的物体M，物体上有一光滑的半圆弧形轨道，最低点为C，两端A、B一样高，现让小滑块m从A点由静止下滑，则Am不能到达M上的B点Bm从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的过程中M向右运动Cm从A到B的过程中M一直向左运动，m

8、到达B的瞬间，M速度为零DM与m组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒解析根据机械能守恒、动量守恒定律的条件，M和m组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，D正确；m滑到右端两者有相同的速度时有：0(mM)v，v0，再根据机械能守恒定律可知，m恰能到达M上的B点，且m到达B的瞬间，m、M速度为零，A错误；m从A到C的过程中M向左加速运动，m从C到B的过程中M向左减速运动，B错误，C正确。答案CD8.在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v0匀速运动。某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰，两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的，则碰后B球的速度大小是A. B.C.或 D无法确定解析两球相

9、碰后A球的速度大小变为原来的，相碰过程中满足动量守恒，若碰后A速度方向不变，则mv0mv03mv1，可得B球的速度v1，而B在前，A在后，碰后A球的速度大于B球的速度，不符合实际情况，因此A球一定反向运动，即mv0mv03mv1，可得v1，A正确，B、C、D错误。答案A9.质量为80 kg的冰球运动员甲，以5 m/s的速度在水平冰面上向右运动时，与质量为100 kg、速度为3 m/s的迎面而来的运动员乙相碰，碰后甲恰好静止，假设碰撞时间极短，下列说法中正确的是A碰后乙向左运动，速度大小为1 m/sB碰后乙向右运动，速度大小为7 m/sC碰撞中甲、乙的机械能总共增加了1 450 JD碰撞中甲、乙

10、的机械能总共损失了1 400 J解析甲、乙碰撞的过程中，甲、乙组成的系统动量守恒，以向右为正方向，设碰撞前甲的速度为v甲，乙的速度为v乙，碰撞后乙的速度为v乙，由动量守恒定律得：m甲v甲m乙v乙m乙v乙，解得：v乙1 m/s，方向水平向右，选项A、B错误；甲、乙碰撞过程机械能的变化量Em甲v甲2m乙v乙2m乙v乙2代入数据解得E1 400 J，机械能减少了1 400 J，选项C错误，D正确。答案D10.如图所示，质量为m的均匀木块静止在光滑水平面上，木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射手。首先左侧射手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d1，然后右侧射手开枪，子弹水平射入木块的最大深度

11、为d2。设子弹均未射穿木块，且两颗子弹与木块之间的作用力大小均相同。当两颗子弹均相对于木块静止时，下列判断正确的是A木块静止，d1d2 B木块向右运动，d1d2C木块静止，d1d2 D木块向左运动，d1d2解析把两颗子弹和木块看成一个系统，由动量守恒定律，可知最终木块静止。左侧射手开枪，把子弹和木块看成一个系统，由动量守恒定律可知，木块向右运动。右侧射手开枪，子弹相对于木块的速度大于木块静止时子弹相对于木块的速度，所以子弹进入木块的相对速度较大，分析可知d1d2，选项C正确，A、B、D错误。答案C11.(多选)如图所示，足够长的固定光滑斜面倾角为，质量为m的物体以速度v从斜面底端冲上斜面，到达

12、最高点后又滑回原处，所用时间为t。对于这一过程，下列判断正确的是A斜面对物体的弹力的冲量为零B物体受到的重力的冲量大小为mgtC物体受到的合力的冲量大小为零D物体动量的变化量大小为mgsin t解析斜面对物体的弹力的冲量大小IFNtmgcos t，弹力的冲量不为零，故A错误；物体所受重力的冲量大小为IGmgt，故B正确；物体受到的合力的冲量大小为mgtsin ，由动量定理得，动量的变化量大小pI合mgsin t，故C错误，D正确。答案BD12.有一宇宙飞船，它的正面面积S2 m2，以v3103 m/s的相对速度飞入一宇宙微粒尘区。此微粒尘区1 m3空间中有一个微粒，每一个微粒的平均质量为m21

13、07 kg。设微粒与飞船外壳碰撞后附着于飞船上，要使飞船速度不变，飞船的牵引力应增加A3.6103 N B3.6 NC1.2103 N D1.2 N解析选在时间t内与飞船碰撞的微粒为研究对象，其质量应等于底面积为S，高为vt的圆柱体内微粒的质量，即MmSvt，初动量为0，末动量为Mv，设飞船对微粒的作用力为F，由动量定理得FtMv0，则FmSv2，由牛顿第三定律可知，微粒对飞船的撞击力大小等于mSv2，则飞船要保持原速度匀速飞行，牵引力应增加FFmSv2，代入数据解得F21072(3103)2 N3.6 N，故A、C、D错误，B正确。答案B二 非选择题13.如图所示，长为L、高为h、质量为m的

14、小车停在光滑的水平地面上，有一质量为m的小物块(可视为质点)从光滑曲面上离车顶高度为h处由静止下滑，离开曲面后水平向右滑到小车上，最终物块滑离小车。已知重力加速度为g，物块与小车间的动摩擦因数。求：(1)物块滑离小车时的速率v1；(2)物块从刚滑上小车到刚滑离小车的过程，小车向右运动的距离x。解析(1)设物块滑到小车上时的速率为v0，根据机械能守恒定律有：mv02mgh设物块滑离小车时物块和小车的速率分别为v1、v2，以物块和小车为研究对象，根据动量守恒mv0mv1mv2根据能量守恒定律有：mv02mv12mv22mgL物块滑离小车的条件为v1v2，解得：v1，v2。(2)对小车，根据动能定理

15、有：mgxmv220解得：x。答案(1)(2)14.如图所示，CDE为光滑的轨道，其中ED段是水平的，CD段是竖直平面内的半圆，与ED相切于D点，且半径R0.5 m，质量m0.1 kg的滑块A静止在水平轨道上，另一质量M0.5 kg的滑块B前端装有一轻质弹簧(A、B均可视为质点)以速度v0向左运动并与滑块A发生弹性正碰。若相碰后滑块A滑上半圆轨道并能过最高点C，取重力加速度g10 m/s2，问：(1)B滑块至少要以多大速度向前运动；(2)如果滑块A恰好能过C点，滑块B与滑块A相碰过程中轻质弹簧的最大弹性势能为多少？解析(1)设滑块A过C点时速度为vC，B与A碰撞后，B与A的速度分别为v1、v2

16、，B碰撞前的速度为v0，过圆轨道最高点的临界条件是重力提供向心力，由牛顿第二定律得mgm，由机械能守恒定律得mv22mg2RmvC2，B与A发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得Mv0Mv1mv2，由机械能守恒定律得Mv02Mv12mv22，联立并代入数据解得v03 m/s。(2)由于B与A碰撞后，当两者速度相同时有最大弹性势能Ep，设共同速度为v、A、B碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得Mv0(Mm)v，由机械能守恒定律得Mv02Ep(Mm)v2，联立并代入数据解得Ep0.375 J。答案(1)3 m/s(2)0.375

17、J15.如图甲所示，长木板A静止在水平地面上，其右端叠放着物块B，左端恰好在O点，水平面以O点为界，左侧光滑、右侧粗糙。物块C(可以看作质点)和D间夹着一根被压缩的弹簧，并用细线锁住，两者以共同速度v08 m/s向右运动，某时刻细线突然断开，C和弹簧分离后，撤去D，C与A碰撞并与A粘连(碰撞时间极短)，此后，AC及B的速度时间图象如图乙所示。已知A、B、C、D的质量均为m1 kg，木板A的长度l5 m，A、C与粗糙面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2。求：(1)长木板A与桌面间的动摩擦因数及B与A间的动摩擦因数。(2)烧断细线之前弹簧的弹性势能。(3)

18、最终物块B离长木板A左端的距离。解析(1)设A与地面间的动摩擦因数为，B与A上表面间的动摩擦因数为，由图乙可知，01 s，A、C整体做匀减速运动的加速度大小aA13.5 m/s2B做匀加速运动的加速度大小aB11 m/s2对A、C整体有：3mgmg2maA1对B有：mgmaB1解得：0.2，0.1(2)C与A碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律得：mvC2mvA其中：vA4.5 m/s解得：vC9 m/s弹簧弹开过程中，对C、D系统由动量守恒定律得：2mv0mvCmvD解得：vD7 m/s弹簧弹开过程中，C、D及弹簧组成的系统机械能守恒，则有：2mv02EpmvC2mvD2解得：Ep1 J(3)由图乙可知，01 s内B相对A向左运动的位移x11 m2.25 mA与B速度相等后，B的加速度大小aB2g1 m/s2A、C整体的加速度大小aA22.5 m/s2因为aA2aB2，所以A、C整体先停止运动，A、C整体的运动时间：t0.4 s在0.4 s内B相对A向右运动的位移x2vtaB2t2t0.12 mA停止时B的速度vvaB2t0.6 m/s然后B在A上面做匀减速运动直到停止，B的加速度大小aB3g1 m/s2B相对A向右运动的位移x30.18 m所以最终B离长木板左端的距离xlx1x2x33.05 m。答案(1)0.20.1(2)1 J(3)3.05 m