云南高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-09动量定理、动量守恒定律（解答题-中档题）

这是一份云南高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-09动量定理、动量守恒定律（解答题-中档题），共12页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。
一、解答题
1．（2022·云南昆明·统考一模）2022年第24届冬奥会在北京举行，如图甲所示为2月12日冰壶比赛中，中国队对战意大利队时马秀玥投掷黄壶的情景。中国队需要用黄壶去碰撞对方的红壶，若将黄壶离手瞬间记为t=0时刻，此时黄壶距离要碰撞的红壶L=39.2m，t=8s时刻黄壶进入运动员可用毛刷摩擦冰面的区域，同时运动员开始摩擦冰面，其后根据冰壶运动情况间断性摩擦冰面，图乙是黄壶碰撞红壶前运动的部分v-t图像。此次投掷的冰壶沿直线运动且可视为质点，若两冰壶与未摩擦过冰面间的动摩擦因数恒为μ1，两冰壶与摩擦过冰面间的动摩擦因数恒为μ2，取重力加速度g=10m/s2.
（1）求μ1和μ2；
（2）若要黄壶以1.0m/s的速度撞击红壶，求运动员用毛刷摩擦过的冰面的长度；
（3）若黄壶以1.0m/s的速度与红壶发生对心正碰，碰后均向前运动且运动员均没有摩擦冰面，碰后黄壶与红壶滑行的距离比为1:16，冰壶质量均为19kg，求碰撞过程中两冰壶损失的机械能。
2．（2022·云南玉溪·模拟预测）如图所示，在水平面上依次放置小物块A、C以及曲面劈B，其中A与C的质量相等均为m，曲面劈B的质量，曲面劈B的曲面下端与水平面相切，且曲面劈B足够高，各接触面均光滑。现让小物块C以水平速度向右运动，与A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈B。求：
（1）物块C与A碰撞过程中系统损失的机械能；
（2）碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度。
3．（2021·云南·统考一模）如图所示，倾斜放置的传送带与水平面间的夹角为θ=37°，传送带长为L=8.2m，以v0=2m/s的速度沿顺时针方向匀速转动，传送带下端与地面平滑连接。一滑块从传送带顶端A点由静止释放，滑块A的质量为m1=1kg，与传送带之间的动摩擦因数为μ1=0.5。一段时间以后，滑块A到达传送带底端与静止在地面上的物块B发生弹性正碰，物块B的质量为m2=2kg。滑块A、物块B与地面间的动摩擦因数均为μ2=0.2。取重力加速度g=10m/s2，sinθ=0.6，csθ=0.8，求:
（1）滑块A从开始运动到与传送带共速所经过的位移x；
（2）滑块A与物块B碰撞后瞬间，物块B的速度vB；
（3）滑块A与物块B都停止运动后，二者之间的距离d。
4．（2021·云南曲靖·统考二模）如图所示，光滑弧形槽静置于光滑水平面上，底端与光滑水平面相切，弧形槽高度m、质量2kg。BCD是半径m的固定竖直圆形光滑轨道，D是轨道的最高点，粗糙水平面AB与光滑圆轨道在B点相切，已知AB两点相距2m。现将质量kg的物块从弧形槽顶端静止释放，物块进入粗糙水平面AB前已经与光滑弧形槽分离，并恰能通过光滑圆轨道最高点D，重力加速度为g。求：
（1）物块从弧形槽滑下的最大速度；
（2）物块在圆形轨道B点时受到轨道的支持力；
（3）粗糙水平面AB的动摩擦因数。
5．（2020·云南曲靖·统考二模）如图所示，在竖直平面内有一半径为R的光滑圆弧轨道与水平地面相切于B点。现让质量为m的滑块P从A点正上方某处Q（图中未画出）由静止释放，P从A点竖直向下落入轨道，最后停在C点。已知C、B两点间的距离为，轨道的质量为，P与B点右侧地面间的动摩擦因数为0.5，B点左侧地面光滑，重力加速度大小为g，空气阻力不计。求：
(1)当P刚滑到地面时，轨道的位移大小；
(2)Q与A点的高度差h以及P离开轨道后到达C点所用的时间t。
6．（2020·云南曲靖·模拟预测）如图所示，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O，让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。现从静止释放质量为m的小球b，两球碰后粘在一起向左摆动。已知，忽略空气阻力。求：
(1)小球b摆到最低点且未与球a发生碰撞时细线的拉力大小；
(2)两球碰后粘在一起向左摆动的最大偏角。
7．（2020·云南红河·一模）如图所示，竖直平面内有一半径为R的光滑圆弧轨道，其末端与足够长的水平轨道平滑连接，一质量为m的小球P从圆弧轨道顶端由静止开始沿轨道下滑，在圆弧轨道末端与质量为2m的静止小球Q发生对心碰撞．小球P、Q与水平轨道间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度大小为g．假设小球P、Q间的碰撞为完全弹性碰撞，碰撞时间极短．求：
（1）碰撞后瞬间小球P对圆弧轨道末端的压力大小；
（2）小球P、Q均停止运动后，二者之间的距离．
8．（2020·云南·统考一模）如图所示，光滑水平台面MN上放两个相同小物块A，B，右端N处与水平传送带理想连接，传送带水平部分长度L=17m，沿逆时针方向以恒定速度v0=4m/s匀速转动．物块A，B（大小不计，视作质点）与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2，物块A，B质量均为m=1kg．开始时A，B静止，A，B间压缩一轻质短弹簧．现解除锁定，弹簧弹开A，B，弹开后B滑上传送带，A掉落到地面上的Q点，已知水平台面高h=0.8m，Q点与水平台面间右端间的距离S=3.2m，g取10m/s2．
（1）求物块A脱离弹簧时速度的大小，及弹簧储存的弹性势能；
（2）求物块B在水平传送带上运动的时间；
（3）求B与传送带间摩擦产生的热量．
参考答案：
1．（1）0.01，0.005；（2）10m；（3）3.04J
【详解】（1）根据图像，黄壶的加速度大小可表示为
对黄壶，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）由图像可知，内冰壶运动的位移为
设摩擦冰面的长度为，整个运动过程，由动能定理可得
解得
（3）黄壶与红壶碰撞过程中动量守恒，则有
碰后均做匀减速运动，故有
由题意可知
解得
碰撞过程中损失的机械能为
解得
2．（1）；（2）
【详解】(1)小物块C与物块A发生碰撞粘在一起，以的方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
碰撞过程中系统损失的机械能为
解得
(2)当小物块A、C上升到最大高度时，A、B、C系统的速度相等。根据动量守恒定律
解得
根据机械能守恒得
解得
3．（1）0.2m；（2）；（3）
【详解】（1）开始时物块A的加速度
解得
a=10m/s2
达到与传送带共速时的时间
A与传送带共速所经过的位移

（2）共速后，因为
可知物块A继续加速，加速度为
解得
则A滑倒底端的速度为
解得
A与B碰撞时由动量守恒定律以及能量关系
解得
即物块B的速度
（3）物块A以的速度再次滑向传送带，再次滑回水平地面时的速度仍为，对物块A由动能定理
对物块B由动能定理
解得滑块A与物块B都停止运动后，二者之间的距离
4．（1）；（2）60N；（3）
【详解】（1）小物块到达弧形槽底端时速度最大。设小物块到达弧形槽底端时速度大小为，槽的速度大小为。小物块与弧形槽A组成的系统在水平方向动量守恒，以水平向右为正方向，小物块下滑到底端时，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律的
联立解得
（2）物块从竖直圆形光滑轨道B点运动到D点满足机械能守恒定律
物块恰能通过竖直圆形光滑轨道的D点，有
物块通过竖直圆形光滑轨道的B点，有
联立求解的
（3）物块经过粗糙水平面AB时，有
5．(1)；(2)2R；
【详解】(1)滑块与轨道组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mv1-2mv2=0

解得

(2)滑块P离开轨道AB时的速度大小为vB，P与轨道AB组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mvB-2mv=0
由机械能守恒定律得

滑块在BC上滑行过程，由动能定理得
解得
h=2R
P离开AB后先向右匀速运动的时间
P减速运动的时间为t2，对滑块，由动量定理得
-μmgt2=0-mvB
运动时间
6．(1)3mg；(2)60度
【详解】(1)设细线长为L，摆到最低点且未与球a发生碰撞时细线的拉力大小为T，速率为v，由机械能守恒定律得
在最低点，拉力和重力的合力充当向心力，由牛顿第二定律可得
联立两式得
(2)设两球碰后粘在一起的共同速度为v′，以向左为正方向，由动量守恒定律得
设两球共同向左运动到最高处时，细线与竖直方向的夹角为θ，由机械能守恒定律得
联立得
即一起向左摆动的最大偏角为60度。
7．（1）（2）
【详解】（1）小球P由开始下滑到低端的过程：
两球碰撞过程动量守恒，机械能守恒，则： ；
；
联立解得：；
小球P碰后在圆弧轨道末端：
解得
则由牛顿第三定律可知，碰撞后瞬间小球P对圆弧轨道末端的压力大小为
（2）小球P滑上圆弧轨道后，返回到低端的速度仍为v1，方向向左，则向左滑行的距离：
解得
小球Q向左滑行的距离：
解得，
则小球P、Q均停止运动后，二者之间的距离 ．
8．（1）8m/s，64J（2）9s（3）72J
【分析】A离开平台后做平抛运动，应用平抛运动规律求出A离开平台时的速度，解锁过程A、B系统动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律可以去除速度与弹性势能；应用牛顿第二定律求出加速度，然后应用运动学公式求出运动时间；应用运动学公式求出相对位移，应用公式求出摩擦力产生的热量．
【详解】（1）A做平抛运动，竖直方向：，水平方向：
代入数据联立解得：
解锁过程系统动量守恒，规定A的速度方向为正方向，
由动量守恒定律得：，
代入数据解得：，
由能量守恒定律得：，
代入数据解得：；
（2）B作匀变速运动，由牛顿第二定律有，
解得；
B向右匀减速至速度为零，由，
解得：，所以B最终回到水平台面．
设B向右匀减速的时间为：，解得：；
设B向左加速至与传送带共速的时间为
由，解得：；
共速后做匀速运动的时间为，有：；
代入数据解得总时间：；
（3）B向右减速运动时，相对于传送带的位移：；
B向左加速运动，相对于传送带的位移：；
B与传送带间摩擦产生的热量：，
代入数据解得：Q=72J；
【点睛】本题考查了动量守恒定律、能量守恒定律和牛顿第二定律的综合运用，理清物块在传送带上的运动规律，知道物块先向右做匀减速运动，然后返回做匀加速运动，再做匀速运动，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解．