山东专用2022年高考物理一轮复习专题七碰撞与动量守恒力学模块卷含解析.docx

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1、力学模块卷(一)一、选择题1.2020年4月初,辽宁号航母编队进行了一次远海训练,6艘舰艇(1艘航母+2艘052D驱逐舰+2艘054A护卫舰+1艘901型远洋综合补给舰)浩浩荡荡出发,经宫古海峡、巴士海峡,前往南海进行远海训练,然后又经巴士海峡、宫古海峡原路返回,前后耗时20多天,下列说法中正确的是()A.辽宁号航母上的观察员感觉海水向后退去,他选择的参考系是海水B.辽宁号航母上的观察员感觉海水向后退去,他选择的参考系是航母C.辽宁号航母上的观察员感觉其他舰没有动,其他舰一定是静止的D.辽宁号航母上的观察员感觉天空的白云没有动,航母一定是静止的答案B辽宁号航母上的观察员感觉海水向后退去是以其所

2、在的行进中航母为参考系的;以航母为参考系,若感觉到其他物体静止,则其他物体是与航母以相同的速度运动的。故只有B正确。2.(2020广东广州阶段训练)将甲、乙两小球先后以相同的初速度3v0从水平地面竖直向上抛出,抛出的时间间隔为T,它们运动的v-t图像如图所示,则()A.t=T时,甲球距离地面的高度为v0TB.t=1.5T时,两球高度差最大C.t=2T时,两球距离地面的高度相同D.t=3T时,甲球距离地面的高度大于乙球的答案C由题意和图像可知,t=T时,甲球距离地面的高度为h甲=v0+3v02T=2v0T,A错误;乙球被抛出的瞬间,甲球还没有运动到最高点,两小球遇之前,它们之间的距离逐渐减小,因

3、此t=T时两球高度差最大,B错误;由图像可知,t=2T时,两球运动的位移相等,因此两球距离地面的高度相同,C正确;t=3T时,小球甲落地,而小球乙距离地面的高度为h乙=-v0+3v022T=2v0T,显然甲球距离地面的高度小于乙球的,D错误。3.(2020四川泸县五中三诊)生活中常见的手机支架,其表面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整光滑的硬性物体时,会牢牢吸附在物体上。如图是一款放置在高铁水平桌面上的手机支架,支架能够吸附手机,小明有一次搭乘高铁时将手机放在该支架上看电影,若手机受到的重力为G,手机所在平面与水平面间的夹角为,则下列说法正确的是()A.当高铁未启动时,支架对手机的

4、作用力大小等于GcosB.当高铁未启动时,支架受到桌面的摩擦力方向与图示高铁前进方向相反C.高铁匀速行驶时,手机可能受到5个力作用D.高铁减速行驶时,手机可能受到3个力作用答案D高铁未启动时,手机处于静止状态,受重力和支架对手机的作用力,根据平衡条件可知,支架对手机的作用力与重力大小相等、方向相反,A错误;高铁未启动时,以手机和支架整体为研究对象,受重力和桌面的支持力,二力平衡,不受桌面的摩擦力,B错误;高铁匀速行驶时,手机受重力、纳米材料的吸引力、支架的支持力和摩擦力,共4个力作用,C错误;高铁减速行驶时,手机具有与高铁前进方向相反的加速度,可能只受重力、纳米材料的吸引力和支架的支持力共3个

5、力作用,D正确。4.(2020浙江模拟)绰号“威龙”的第五代制空战机歼-20具备高隐身性、高机动性能力,为防止极速提速过程中飞行员因缺氧而晕厥,歼-20配备的新型抗荷服能帮助飞行员承受最大9倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中,歼-20加速达到50m/s后离地,而后开始竖直向上进行飞行试验。该战机在10s内匀加速到3060km/h,匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5km。假设加速阶段所受阻力恒定,约为重力的0.2。已知该歼-20的质量为20吨,声速为340m/s,忽略战机因油耗等导致的质量变化,g取10m/s2。则下列说法正确的是()A.本次飞行测试的匀速阶段运行时间为26.5sB

6、.加速阶段系统的推力为1.84106NC.加速阶段时飞行员有晕厥可能D.战机在匀速阶段时爬升高度为14.25km答案B加速阶段初速度v0=50m/s,末速度v=3060km/h=850m/s,根据v=v0+at可得,加速度a=80m/s2=8g,飞行员不会晕厥,选项C错误;根据牛顿第二定律得F-mg-f=ma,解得推力F=1.84106N,选项B正确;加速阶段上升的高度x=v0t+12at2=4500m,则匀速上升高度为14km,选项D错误;匀速飞行时间t=sv=14000850s16.47s,选项A错误。规律总结多阶段运动中,相邻阶段间存在着运动学物理量间的联系:前一阶段的末速度为后一阶段的

7、初速度,前一阶段的末位置为后一阶段的初位置。5.(2020山东九校月考)在城市车流量大、多路口交汇的地方常设置环岛交通设施,需要通过路口的车辆都按照逆时针方向行进,有效减少了交通事故的发生。环岛路为圆形,已知图中三车道的总宽度为12m,内车道边缘间最远的距离为120m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.8。g取10m/s2,假设汽车匀速率通过环形路段,则关于汽车的运动,下列说法正确的是()A.最大速度不能超过24m/sB.所受的合力为零C.一定受到恒定的合外力作用D.受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用答案A汽车转弯的最大半径为r=1202m+12m=72m,由牛顿第二定律得fm=mv2r

8、,解得v=0.81072m/s=24m/s,选项A正确。汽车做匀速圆周运动,所受的合力大小是不变的,方向不断变化,不等于零,选项B、C错误。车在水平公路上做匀速圆周运动,所需向心力由摩擦力提供,向心力不是实际受力,选项D错误。6.(2020北京顺义二模)2019年1月3日10时26分,“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆,标志着我国探月航天工程达到了一个新高度,图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。已知地球和月球的半径之比约为41,其表面重力加速度之比约为61。则地球和月球相比较,下列说法中最接近实际的是()A.地球的密度与月球的密度之比为32B.地球的质量与月球的质量之比为641C.地球的

9、第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为81D.苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力之比为601答案A由GMmR2=mg得M=R2gG,则M地M月=421261=961,B选项错误;由M=R2gG、V=43R3、=MV得=3g4RG,则地月=6114=32,A选项正确;由GMmR2=mv12R和GMmR2=mg得v1=gR,则v1地v1月=6141=261,C选项错误;由F=GMmR2得F苹果地F苹果月=M地M月R月2R地2=9611242=61,故D选项错误。7.(2020四川南充高级中学月考)蹦极是一项刺激的户外休闲活动,可以使蹦极者在空中体验几秒钟的“自由落体”。如图所示,蹦极

10、者站在高塔顶端,将一端固定的弹性绳系在腰上,然后双臂伸开,双腿并拢,头朝下跳离高塔。设弹性绳的原长为L,蹦极者下落第一个L5时速度的增加量为v1,下落第五个L5时速度的增加量为v2,把蹦极者视为质点,蹦极者离开塔顶时的速度为零,不计空气阻力,则v1v2满足()A.1v1v22B.2v1v23C.3v1v24D.4v1v25答案D蹦极者下落高度L的过程,可视为自由落体运动,对于初速度为零的匀加速直线运动,通过连续相等的位移的时间之比为1(2-1)(3-2)(2-3)(5-2),可知t1t2=15-2=5+2,即4t1t25,根据v=gt可得,4v1v25,D正确。解题技巧本题中是将自由落体运动中

11、的位移进行了等分,由于加速度恒定,可将速度增量的比值问题转化为运动时间比值的问题。8.(2020贵州监测)如图甲所示,轻弹簧竖直固定在水平地面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧上升到一定高度后再下落,如此反复,该过程中弹簧的弹力大小F随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力,则()A.t1时刻小球的速度最大B.t2时刻小球所受合力为零C.以地面为零重力势能面,t1和t3时刻小球的机械能相等D.以地面为零重力势能面,t1t3时间内小球的机械能守恒答案C根据题述,结合弹簧弹力随时间变化的图线,金属小球从弹簧正上方某一

12、高度处由静止释放,t1时刻接触弹簧,由于重力大于弹簧弹力,小球还要加速向下运动,当弹力增大到等于小球重力时,小球速度最大,选项A错误;t2时刻弹簧被压缩到最短,弹簧的弹力最大,小球所受合力向上,选项B错误;t1时刻和t3时刻小球的速度大小相等,动能相同,距离地面高度相同,以地面为零重力势能面,t1时刻和t3时刻小球的机械能相等,选项C正确;以地面为零重力势能面,t1t3时间内,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,但由于小球受到弹簧的弹力作用,小球的机械能先减小后增大,选项D错误。9.(2020湖南长沙明达中学模拟)如图甲所示的“襄阳炮”是古代军队攻打城池的装置,其实质就是一种大型抛石机,图乙是其工

13、作原理的简化图。将质量m=10kg的石块,装在与转轴O相距L=5m的长臂末端口袋中,最初静止时长臂与水平面的夹角=30,发射时对短臂施力使长臂转到竖直位置时立即停止运动,石块靠惯性被水平抛出,落在水平地面上。若石块落地位置与抛出位置间的水平距离s=20m,不计空气阻力,取g=10m/s2。以下判断正确的是()A.石块抛出后运动时间为32sB.石块被抛出瞬间的速度大小为2032m/sC.石块即将落地时重力的瞬时功率为5006WD.石块落地的瞬时速度大小为15m/s答案C石块被抛出后做平抛运动,h=L+Lsin,竖直方向h=12gt2,可得t=62s,A错误。石块被抛出后做平抛运动,水平方向s=v

14、0t,可得v0=2063m/s,故B错误。石块即将落地时重力的瞬时功率为:P=mgvy=mggt=5006W,故C正确。石块落地的瞬时速度大小为v=v02+(gt)2=12503m/s,故D错误。易错警示平抛运动是曲线运动,速度运算是矢量运算,需依据平行四边形定则,切记不能直接由v=v0+gt计算。10.(2020湖北应城一中期中)如图所示,用两根长度均为l的轻绳将一重物悬挂在水平的天花板下,轻绳与天花板的夹角为,整个系统静止,这时每根轻绳中的拉力为T。现将一根轻绳剪断,当小球摆至最低点时,轻绳中的拉力为T。为某一值时,TT最大,此最大值为()A.94B.2C.32-2D.5425答案A剪断轻

15、绳之前,2Tsin=mg;剪断轻绳后,摆到最低点时,12mv2=mgl(1-sin),由牛顿第二定律得T-mg=mv2l;联立解得TT=6sin-4sin2,由数学知识可知,此比值的最大值为94,故选项A正确。11.(2020云南大理、丽江、怒江二联)(多选)如图所示,下雨天,足球运动员在球场上奔跑时容易滑倒,设他的支撑脚对地面的作用力为F,方向与竖直方向的夹角为,鞋底与球场间的动摩擦因数为,下面对该过程的分析正确的是()A.下雨天,动摩擦因数变小,最大静摩擦力增大B.奔跑步幅越大,越容易滑倒C.当tan时,容易滑倒答案BC下雨天,地面变光滑,动摩擦因数变小,最大静摩擦力减小,故A错误;将力F

16、分解,脚对地面的压力为Fcos,力在水平方向上的分力大小为Fsin,奔跑步幅越大,夹角越大,当增大到FsinFcos时,人容易滑倒,故B正确;当FsinFcos时人容易滑倒,此时tan,故C正确,D错误。12.(2020山东潍坊期末)(多选)如图甲,在桌面上有一本书,书的上方放一水杯,给水杯施加一水平力,其大小F随时间t的变化关系如图乙所示。设桌面对书的摩擦力为f,书的速度为v,假定各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,书的面积足够大,下列反映f和v随时间t变化的图线可能正确的是()答案BC若一开始两者相对桌面静止,f=F,F不为零,则一开始f不可能为零,A错误;若一开始书就相对桌面滑动,有

17、f=mg,B正确;由于F一开始不为零,所以刚开始水杯和书可能发生相对滑动,书和桌面发生相对滑动,书受力恒定,从开始就做匀加速直线运动,C正确;若杯子与书之间的最大静摩擦力f大于书与桌面间的最大静摩擦力f,开始时力Ff,系统处于静止状态,随F增大,f与f均增大,但f先达到最大,书开始运动,随F增大,加速度由零开始增大,最后二者发生相对滑动后书做匀加速运动;若fg,所以D错误。规律总结在弹簧弹力作用下的运动具有对称性,物体在经过关于加速度为零的点相对称的位置时,速度、加速度、合力大小相同。10.某山地自行车有六个飞轮和三个链轮,链轮和飞轮的齿数如表所示,前后轮半径为30cm,某人脚踩踏板做匀速圆周

18、运动的角速度是4rad/s,则人骑自行车的最大速度为()名称链轮飞轮齿数483528151618212428A.7.68m/sB.3.84m/sC.2.4m/sD.1.2m/s答案B自行车在运动过程中链轮和飞轮的线速度是相等的,由公式v=r知,链轮与飞轮齿数比越大,则飞轮角速度越大,又知飞轮与后轮角速度相同,所以后轮线速度越大。链轮与飞轮角速度比为12=n2n1,脚踩脚踏板的角速度为4rad/s,则飞轮的最大角速度2m=645rad/s,自行车前后轮半径为30cm,所以人骑自行车的最大速度等于后轮转动的最大线速度,v=r2m=3.84m/s,故B正确。11.(2020超级全能生24省联考甲卷)

19、2019年9月29日下午在第十三届女排世界杯中,中国女子排球队以十一战全胜的战绩获得世界杯冠军。如图所示,若运动员朱婷此时正在后排离球网3m处强攻,速度方向水平。设矩形排球场的长为2L,宽为L(实际L为9m),若排球(排球可视为质点)离开手时正好在3m线(即L3线)中点P的正上方高h1处,球网高H,对方运动员在近网处拦网,拦网高度为h2,且有h1h2H,不计空气阻力。为了使球能落到对方场地且不被对方运动员拦住,则球离开手的速度v的最大范围是(排球压线不算犯规)()A.L3g2(h1-H)v4L3g2h1B.L3g2(h1-H)v(4L3)2+(L2)2g2h1C.L3g2(h1-h2)v4L3

20、g2h1D.L3g2(h1-h2)v(4L3)2+(L2)2g2h1答案D为了使球能落到对方场地且不被对方运动员拦住,根据h1=12gt12得:t1=2h1g,平抛运动的最大位移:smax=(4L3)2+(L2)2,则平抛运动的最大速度:vmax=(4L3)2+(L2)2t1=(4L3)2+(L2)2g2h1。根据h1-h2=12gt22得:t2=2(h1-h2)g,则平抛运动的最小速度:vmin=L3t2=L3g2(h1-h2),球离开手的速度v的最大范围是:L3g2(h1-h2)v(4L3)2+(L2)2g2h1,故D正确。12.(2020河北石家庄二中模拟)如图所示,固定斜面AB和CB与

21、水平面均由一小段光滑圆弧连接,倾角分别为、,OB=h。细线一端固定在竖直挡板上,另一端系一质量为m的小物块,在小物块和挡板之间压缩一轻质弹簧(小物块与弹簧不连接),烧断细线,小物块被弹出,滑上斜面AB后,恰好能运动到斜面的最高点,已知AD=l,小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度为g,则()A.弹簧对小物块做功为mglB.斜面摩擦力对小物块做功为mghsinC.细线烧断前,弹簧具有的弹性势能为mgh+mg(htan+l)D.撤去斜面AB,小物块还从D点弹出,将沿斜面CB上滑并从B点飞出去答案C烧断细线后,弹簧的弹性势能转化成小物块的重力势能与摩擦生成的热量,即Ep=mgh+mgl

22、+mgcoshsin=mgh+mg(htan+l),弹簧对小物块做的功等于弹性势能减少量,也为mgh+mg(htan+l),故A错误,C正确;小物块从A到B过程中,斜面摩擦力对小物块做负功,且为-mgcoshsin=-mghtan,故B错误;物块克服摩擦力做的功Wf=mg(htan+l)=mgOD,可见Wf与斜面倾角无关,所以撤去斜面AB,小物块从C点冲上斜面,仍恰能到达B点,D错误。13.(2020四川双流中学模拟)(多选)如图甲所示,水平面上有一倾角为的光滑斜面,斜面上有一平行于斜面的轻质细绳系一质量为m的小球。斜面以加速度a水平向右做匀加速直线运动,当系统稳定时,细绳对小球的拉力和斜面对小球的支持力分别为T和N。若T-a图像如图乙所示,AB是直线,BC为曲线,重力加速度g取10m/s2