2022届优质校一模数学试卷汇编——动量 答案版.docx
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1、专题 7动量常考题型题 型考查年份关联知识点动量定理的应用2021湖南卷2题动量的定义、单位和矢量性;匀变速直线运动位移与时间关系式2021湖北卷3题动量定理的简单应用2021福建卷4题动量定理的简单应用2020全国I卷14题动量定理的简单应用动量守恒定律及其应用2021全国乙卷14题动量守恒与机械能守恒的条件2021湖南卷8题动量定理,动量守恒定律,能量守恒定律,运动图像,牛顿第二定律,“弹簧物块”模型2021海南卷17题动量守恒定律,功能关系,板块模型碰撞与动量守恒2021河北卷15题变速物体追变速物体,物体在粗糙斜面上滑动,完全非弹性碰撞后速度的计算2021湖北卷15题动量守恒,功能关系
2、,竖直面内圆周运动模型2020全国III卷15题动量和能量,图象问题方法点拨1动量定理及应用(1)注意动量的矢量性及动量变化量的矢量性;动量定理Ftpp中“Ft”为合外力的冲量;要明确过程的初、末状态。(2)解决“流体问题”“粒子流问题”等持续作用情况,需以流体为研究对象,建立“柱状”模型。2动量守恒定律及应用(1)守恒条件的判断:理想守恒、近似守恒、单方向守恒。(2)应用关键是选好合适的系统、合适的过程,即一定要明确研究对象是谁,明确守恒过程的初、末状态。碰撞问题中碰撞前瞬间状态、碰撞后瞬间状态是碰撞过程的初、末状态。3碰撞模型(1)碰撞的特点:系统动量守恒、碰后系统的动能不增加、碰撞前后的
3、速度要符合实际。(2)“弹簧滑块”模型:系统动量守恒,机械能守恒,但系统的总动能会与弹性势能发生转化;弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等,相当于完全非弹性碰撞,此时动能最小、弹性势能最大;弹簧恢复原长时相当于完全弹性碰撞,此时系统的总动能等于初态总动能。(3)“小球斜面模型”:系统只在水平方向动量守恒,当小球滑至斜面最大高度时两物体具有共同速度,此时相当于完全非弹性碰撞,系统损失的动能转化为小球增加的势能。小球从冲上斜面又滑离斜面的全过程,相当于弹性碰撞,全过程系统机械能守恒。4“子弹打木块”模型、“滑块木板”模型(1)子弹射入静止在光滑的水平面上的木块,若最终一起运动,动量守恒,机械能
4、减小;若穿出,系统动量仍守恒,系统损失的动能EFfL(L为木块的长度)。(2)“滑块木板”模型:系统的动量守恒,当两者的速度相等时,相当于完全非弹性碰撞,系统机械能损失最大,损失的机械能转化为系统内能,EFfL(L为滑块相对于木板滑行的位移)。5动量与能量的综合问题(1)如果要研究在某一时刻物理量的关系,可用牛顿第二定律列式。(2)研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时,一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题。(3)若研究对象为一系统,且它们之间有相互作用,一般用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决问题,但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件。(3)在涉及
5、碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时,这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转换。这种问题由于作用时间都极短,满足动量守恒定律。【例1】( 2021福建卷4)福建属于台风频发地区,各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5 m/s28.4 m/s,16级台风的风速范围为51.0 m/s56.0 m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌,则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的()A2倍 B4倍 C8倍 D16倍【方法点拨】本题考查流体“柱状”模型,“台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌”可认为风撞到交通牌后速度变为0,注意动量的矢量性及动量
6、变化量的矢量性。【解析】设空气的密度为,风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的横截面积为S,在时间t的空气质量为mSvt,假定台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的末速度变为零,对风由动量定理有Ft0mv,可得FSv2,10级台风的风速v125 m/s,16级台风的风速v250 m/s,联立可得F2F141。【答案】B例2(2021湖南卷8)(多选)如图甲,质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统,外力F作用在A上,系统静止在光滑水平面上(B靠墙面),此时弹簧形变量为x。撤去外力并开始计时,A、B两物体运动的at图像如图乙所示,S1表示0到t1时间内A的at图线与坐标轴所围面积大小
7、,S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的at图线与坐标轴所围面积大小。A在t1时刻的速度为v0。下列说法正确的是()A0到t1时间内,墙对B的冲量等于mAv0BmAmBCB运动后,弹簧的最大形变量等于xDS1S2S3【方法点拨】在“弹簧滑块”模型中,当弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等,结合at图像的物理意义可得出t2时刻A、B共速,此为解题的关键点。【解析】由于在0t1时间内,物体B静止,则对B受力分析有F墙F弹,则墙对B的冲量大小等于弹簧对B的冲量大小,而弹簧既作用于B也作用于A,则可将研究对象转为A,撤去F后A只受弹力作用,则根据动量定理有ImAv0(方向向右),则墙对B的冲量
8、与弹簧对A的冲量大小相等、方向相同,A正确;由at图可知t1后弹簧被拉伸,在t2时刻弹簧的拉伸量达到最大,根据牛顿第二定律有F弹mAamBaB,由图可知aBaA,则mBmA,B正确;由图可得,t1时刻B开始运动,此时A速度为v0,之后A、B动量守恒,A、B和弹簧整个系统能量守恒,则mAv0mAvAmAvB,可得A、B整体的动能不等于0,即弹簧的弹性势能会转化为A、B系统的动能,弹簧的形变量小于x,C错误;由at图可知t1后B脱离墙壁,且弹簧被拉伸,在t1t2时间内A、B组成的系统动量守恒,且在t2时刻弹簧的拉伸量达到最大,A、B共速,由at图像的面积为Dv,在t2时刻A、B的速度分别为vAS1
9、S2,vBS3,A、B共速,则S1S2S3,D正确。【答案】ABD试题汇编动量定理的应用1(2022届湖北六县质检)三轮高压清洗车是一种环保清洁设备,主要用来冲洗城市和乡村人行道、辅道、路沿石、背街小巷等小型道路,也可以用来清理城市小广告,清理效果明显。如图所示,一高压清洗设备喷口的出水速度为100 m/s,水的密度1.0 g/cm3,则此设备喷口的出水压强为()A2.0105 Pa B1.0107 PaC2.0103 Pa D1.0103 Pa【答案】B【解析】设喷口的横截面积为S,在t时间内从喷口喷出的水的质量mSvt,设此设备喷口的出水压强为p,以这些水为研究对象由动量定理有,解得,故选
10、B。2(2022届重庆十一中11月月考)(多选)重庆11中物理组准备拍摄一部宣传片,因此购买了一架无人机。如图,无人机四个旋翼桨盘面积(桨叶旋转形成的圆面面积)均为S,已知空气密度为,无人机质量为m,学校所在位置重力加速度为g。某时刻无人机为悬停状态,不计空气浮力和阻力,正确的是()A无人机悬停时受到的升力为mgB被螺旋桨推动的空气速度为C1s内被螺旋桨推动的空气质量为D1s内发动机做功为【答案】AC【解析】无人机悬停时,处于平衡状态,受到的升力为自身重力大小,即Fmg,故A正确;飞机对空气的力与空气对飞机的力为相互作用力,则,由动量定理可得,解得,故B错误;1 s内被螺旋桨推动的空气质量,故
11、C正确;1 s内发动机做功,故D错误。3(2022届辽宁名校联盟12月联考)电动餐桌就是在大圆桌面上安装一电动转盘,使用时转盘可以低速匀速旋转,方便用餐人员夹取食物菜肴。如图所示一质量为m的盘子(可视为质点)随电动餐桌一起以角速度匀速转动,已知A、B与圆心O的距离均为r,AOB120,则盘子随餐桌从A转到B的过程中,摩擦力对盘子冲量的大小为()Amr Bmr Cmr D0【答案】A【解析】A、B两点速度方向如图甲所示,则有,由于摩擦力是变力,由动量定理得:,将方向平移到B点,如图乙所示,解得,BCD错误,A正确。4(2022届威海文登区期中)民航客机在大型机场降落后,需要一辆引导车作为领航,指
12、引机长到达相应跑道,如图甲所示。某次客机降落后的一段时间,引导车在跑道前方由静止开始做直线运动,客机和引导车运动的加速度随时间变化图像如图乙所示。下列说法正确的是()A0t1时间内客机与引导车的速度变化一样快B0t2时间内引导车做匀加速直线运动,客机做匀减速直线运动C0t1时间内客机合外力的冲量大于引导车合外力的冲量D0t2时间内引导车的加速度方向与客机的速度方向相反【答案】C【解析】由题可知,引导车做加速运动,客机做减速运动,由图乙知正方向为客机与引导车运动的反方向。at图像斜率大小代表加速度大小,则0t1时间内,客机加速度大于引导车加速度,故客机比引导车速度变化快,A错误;0t2时间内,引
13、导车加速度不变,做匀加速直线运动,客机加速度变小,做加速度减小的减速运动,B错误;由动量定理知,物体合外力冲量等于物体的动量变化量,at图像与横轴围成的面积代表速度变化量,由图像知0t1内客机速度变化量大于引导车速度变化量,且客机质量一定比引导车质量要大,故客机动量变化量大于引导车动量变化量,即客机所受合外力冲量更大,C正确;0t2时间内引导车加速度方向为负,客机速度方向也为负,故在0t2时间内引导车的加速度方向与客机的速度方向相同,D错误。5(2022届江西阶段性考试)如图所示,一小船以2 m/s的速度匀速前行,站在船上的人相对小船给小球一个竖直向上的瞬时冲量(人对小球的作用力远大于小球受到
14、的重力,当小球再次落入手中时,小船前进的距离为2 m。已知小球的质量为10 g,在空中运动的过程中,手相对船的位置不变,不计空气阻力,取重力加速度大小g1.0 kg/m2。则手对小球的瞬时冲量大小为()A0.5 Ns B1 Ns C0.05 Ns D0.1 Ns【答案】C【解析】一小船以2 m/s的速度匀速前行,当小球再次落入手中时,小船前进的距离为2 m。故小球运动时间,故小球离手时竖直速度,手对小球的瞬时冲量大小为,故选C。动量守恒定律及其应用6(2022届北京育才学校期中)木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩,如图所示。当撤
15、去外力F后,对于a、b和轻弹簧组成的系统()A动量守恒,机械能守恒B动量守恒,机械能不守恒C动量不守恒,机械能守恒D动量不守恒,机械能不守恒【答案】C【解析】当撤去外力F后,a尚未离开墙壁前,系统受到墙壁的作用力,系统所受的外力之和不为零,由于墙壁等于a不做功,所以a、b和轻弹簧组成的系统的动量不守恒,机械能守恒;a离开墙壁后,系统所受的外力之和为0,所以a、b和轻弹簧组成的系统的动量守恒,a离开墙壁后,a、b的动能和弹簧的弹性势能之间相互转化,机械能守恒,故C正确,ABD错误。7(2022届牡丹江三第三次月考)如图所示,一只内壁光滑的半球形碗固定在小车上,小车放在光滑水平面上。在小车正前边的
16、碗边A处无初速度释放一只质量为m的小球,半球形碗的半径为R。则小球沿碗内壁下滑的过程中,下列说法正确的是()A小球、碗和车组成的系统动量守恒B小球的最大速度等于C小球不能运动到碗左侧的碗边B点D小球、碗和车组成的系统机械能守恒【答案】D【解析】小球做曲线运动,具有向心加速度,有竖直向上的分加速度,根据牛顿第二定律知,系统所受的合外力不为零,故系统的动量不守恒,A错误;设小球滑到最低点时速度为v,假设小车不动,则由机械能守恒得,可知v,由于小车没有固定,且小球下滑过程中其对碗的压力对碗和车组成的整体做正功,碗和小车获得动能,则小球的最大速度小于,B错误;小球从A点和B点的过程中系统机械能守恒,水
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