高考物理一轮复习考点通关练习8.8动量和能量中STSE问题（2份，原卷版+解析版）

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动量和能量中STSE问题涉及体育、娱乐、工农业生产、科学技术等。
【方法归纳】
解决动量和能量中STSE问题，首先是建模，将实际问题模型化，利用动量守恒定律、能量守恒定律及其相关知识列方程解答。
【最新高考题精练】
1.. （2022山东物理）我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中（ ）
A. 火箭的加速度为零时，动能最大
B. 高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能
C. 高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量
D. 高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
2.（2021年1月浙江选考）在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2:1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬间开始计时，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是
A.两碎块的位移大小之比为1:2
B.爆炸物的爆炸点离地面高度为80m
C.爆炸后质量大的碎块的初速度为68m/s
D.爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m
【最新模拟题精练】
1. （2023湖北四市七校联盟期中联考）高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图如图所示，列车由质量均为m的5节车厢组成，其中1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率P运行，经过一段时间达到最大速度，列车向右运动过程中，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，已知空气密度为ρ。1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S，不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。当列车以额定功率运行到速度为最大速度的一半时，2号车厢对3号车厢的作用力大小为（ ）
A. B. C. D.
2. （2023湖北六校期中联考）传说英国科学家瓦特观察到水蒸气顶起锅盖，进而发明了蒸汽机。假设每个水分子的质量均为m，运动的水分子均垂直撞击平板锅盖，撞击速度均为v。每次撞击后速度大小均变为v/3，方向垂直锅盖，撞击的时间极短，发现质量为M的锅盖刚好被顶起。忽略水分子所受重力，则单位时间撞击锅盖的水分子个数为（ ）
A. B. C. D.
3. （2022山东济南5月模拟）在天宫课堂第二课上，航天员叶光富给我们展示了一个“科学实验重器”—“高微重力科学实验柜”。 如图甲所示，当柜体受到一个干扰偏离原位置时，柜体通过喷气又慢慢 回到了原位置。将该过程简化为如图乙所示的模型，物块静止在光滑水平面上的 O点，左右有两个喷气装置A和B，当给物块一个向左的初速度时，喷气装置A立即向左喷气，经过一段时间，装置A关闭，同时装置B向右喷气，直到物块回到出发点O且速度为零，假设喷气装置A、B喷气过程中对物块的作用力大小相等且不变，喷气对物块质量的影响忽略不计，则该过程中A、B喷气装置喷气的时间之比等于（ ）
A. 1B. 2C. 2D. +1
4. （2021山西太原期末）为测量干粉灭火器喷出磷酸盐的速度，有人做了这样的实验：如图，人坐在小车上，手持灭火器，按压阀门让灭火器水平向前喷射。测得在8.0s内，人匀加速移动的距离为16.0m。已知人（连同设备）的总质量为60kg，灭火器单位时间内喷出磷酸盐的质量恒为0.20kg/s，小车同地面间的动摩擦因数为0.02。忽略该过程中人总质量的变化，可估算出磷酸盐喷出的速率最接近（ ）

A. 60m/sB. 100m/s
C. 120m/sD. 210m/s
5.（2022江西部分重点高中联考）世界第一款垂直起降的“鹞式"战斗机，是由英国研发的一款亚音速喷气式战斗机，“鹞式"战斗机采用一台飞马发动机，机身前后有四个可旋转0°~98.5°角的喷气口提供垂直起落和常规飞行所需的动升力和推力，当喷口向下时,产生的推力可使飞机垂直上升；当喷口向后时，产生的推力可使飞机前进。飞行员调整喷口的方向和角度，便可改变飞机的飞行姿态。某次作战任务中质量为8 t的“鹞式”战斗机悬停在空中，四个竖直向下的喷口向下喷射的气体速度约为2.5km/s，不考虑飞机质量变化的影响，重力加速度g取10m/s2。则在1s内平均每个喷口喷射的气体质量约为（ ）
6. （2023·河北石家庄名校联考）如图所示，北京冬奥会2000米短道速滑接力热身赛上，当运动员在光滑冰面上交接时后方运动员甲用力推前方运动员乙。下列说法正确是
A．甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B．甲推出乙后，甲一定向后运动
C．甲、乙的动量变化相同
D．甲、乙所受推力的冲量大小相等
7．(2022福建南平联考)作为时尚青年热爱的运动，溜旱冰又炫又酷，备受追捧。如图甲所示，水平地面上有、两位同学，的质量为，静止在地面上，以一定的初速度向滑去，一段时间后抱住一起向右运动。若以向右为正，运动的位移-时间图像（图像）如图乙所示，不计空气阻力以及地面对人的阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．的质量为
B．的质量为
C．抱住的过程中损失的机械能为
D．抱住的过程中损失的机械能为
8. （2022河北重点中学期中素养提升）2022年冬奥会将在北京举行，冰壶是冬奥会的传统比赛项目。在冰壶动中运动员可以通过冰壶刷摩擦冰面来控制冰壶的运动。在某次训练中，A壶与静止的壶发生对心碰撞，碰后运动员用冰壶刷摩擦壶运动前方的冰面。碰撞前后两壶运动的图线如图中实线所示，已知与平行，且两冰壶质量相等，由图像可得（ ）
A. 碰后壶的加速度大小为
B. 碰后至停止的过程中，A、两壶的运动时间之比为
C. 碰后至停止的过程中，A、两壶所受摩擦力的冲量大小之比为
D. 两冰壶发生的碰撞为弹性碰撞
9.（2023河北邢台五校联考）(１２分)如下图所示,杂技 “双人空中飞人”是一种精彩绝伦的表演.。小明同学为了研究其中的物理原理简化情景如下:一名质量为 M 演 员倒挂在秋千上,在秋千绳子与竖直方向成θ 角时,在其他工作人员 帮助下由静止开始运动，,另一名质量为 m 的演员从秋千运动轨迹的 正下方舞台上同平面水平由静止开始做加速度为a 的匀加速直线运 动,当经过时间t,秋千运动到最低点时,质量为 M 的演员正好双手 抓住质量为m 的演员,并一起恰好荡到竖直高度比秋千最低点高h 的一个平台上。.已知秋千绳子长度为L，,两名演员的身高均可在该问 题中忽略,且不计一切阻力.
求:(１)质量为 M 的演员在最低点时的速度?
(２)求平台比秋千最低点高的距离h 为多少?
10（2023长春三模）. 2022年北京冬奥会我国运动员在冰壶比赛中取得了新的突破。比赛中运动员用脚蹬固定的起踏器后和冰壶一起前进，在前掷线处将冰壶脱手。按比赛规则，队友可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数来调节冰壶的运动，使其到达理想位置。已知冰壶质量，运动员质量，重力加速度大小。（冰面视作水平面，冰壶视为质点）
（1）在某次投壶过程中运动员离开起踏器时他和红色冰壶的速率，已知运动员和起踏器相互作用的时间，求此过程中运动员（包含冰壶）在水平方向所受平均作用力的大小F；
（2）若红色冰壶沿直线运动到距营垒中心处的速度，队友通过在其滑行前方持续摩擦冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶滑过被毛刷摩擦过的冰面后以的速度与静止在营垒中心、质量相等的蓝色冰壶发生对心碰撞，碰后无人再用毛刷摩擦冰面，蓝色冰壶以的速度向前滑行。求碰撞后红色冰壶的滑行距离x。
11. （2023福建漳州三模）滑板运动是一种极富挑战性的极限运动，图示为其场地简化模型，在同一竖直平面内有两个相同的四分之一弧轴道P、Q静置在光滑水平地面上，圆弧BC、DE与地面分别相切于C、D点。将P锁定，质量为m的小球（视为质点）从B点正上方A处由静止释放，恰好沿B点切线方向进入圆弧轨道，已知P、Q圆弧的半径以及A、B两点间的高度差均为R，重力加速度大小为g，不计一切摩擦和空气阻力。
（1）求小球第一次刚滑到C点时P对小球的支持力人小FN；
（2）若Q的质量为3m，求小球第一次滑过E点后在空中运动的水平位移大小x；
（3）若将P解锁，同时改变P、Q的质量都为M，使该小球仍从A处山静止释放，小球能第二次在BC弧上运动，求P的质量M应满足的条件。
12．（16分）（2023广东二模）图甲是U形雪槽，某次滑板表演，在开始阶段，表演者在同一竖直平面内运动，可以把该场地简化为图乙的凹形场地；两端是的光滑圆弧面，半径均为L，中间是长为的粗糙水平面．表演者M的质量（含滑板）为m，从光滑圆弧面的A处滑下，进入水平面后，与质量（含滑板）为且静止在水平面中点O处的表演者N碰撞，碰后M以碰前速度的反弹，M、N在O处发生碰撞后，恰好不再发生第二次碰撞，且停在O、C间的某处．假设M、N在粗糙水平面上运动时，所受阻力与压力的比分别为（和都是未知量），且已知，表演者的动作不影响自身的速度，滑板的长度忽略不计，重力加速度为g．
（1）求M与N碰撞后瞬间M、N的速度大小之比；
（2）以O为起点，求M、N碰撞后在粗糙水平面上滑过的路程之比；
（3）试讨论k在不同取值范围时，M、N所停位置距C点的距离．
13．（14 分）（2023江苏扬州考前调研）有一款三轨推拉门，门框内部宽为 2.4m，三扇相同的门板如图所示，每扇门板 宽为 d=0.8m，质量为 m=20kg，与轨道的动摩擦因数为 μ=0.01．在门板边缘凸起部位贴有 尼龙搭扣，两门板碰后可连在一起．现将三扇门板静止在最左侧，用力 F 水平向右拉 3 号 门板，一段时间后撤去．取重力加速度 g=10m/s2．
（1）若 3 号门板左侧凸起部位恰能与 2 号门板右侧凸起部位接触，求力 F 做的功 W；
（2）若 F=12N，3 号门板恰好到达门框最右侧，大门完整关闭．求：
①3 号门板与 2 号门板碰撞前瞬间的速度大小 v；
②拉力 F 的作用时间 t．
14.（2023山西考前适应性考试）有一款推拉门，其三扇门板俯视如图所示，每扇门的宽度为L=1.00m，质量均为m=20kg，边缘凸起部位的宽度均为d=0.05m。门完全关闭时，1号门板的左侧以及3号门板的右侧分别与两侧的门框接触时，相邻门板的凸起部位也恰好接触。测试时，将三扇门板均推至最左端，然后用恒力F水平向右推3号木板，每次都经过相同的位移s=0.20m后撤去F，观察三扇门的移动情况。发现当恒力为8.5N时，3号门板恰好能运动到其左侧凸起与2号门板右侧的凸起接触处。设每扇门与轨道间的动摩擦因数均相同，门板凸起部位间的碰撞及门板与门框的碰撞均为完全非弹性碰撞（不粘连）。不考虑空气阻力，取g=10m/s2。
（1）求每扇门与轨道间的动摩擦因数。
（2）若要实现三扇门恰好完全关闭，则恒力应是多大？
（3）若想让三扇门都到达最右端门框处，则恒力应是多大？
15. （2023湖南怀化二模）图甲是一种智能减震装置的示意图，轻弹簧下端固定，上端与质量为m的减震环a连接，并套在固定的竖直杆上，a与杆之间的智能涂层材料可对a施加大小可调节的阻力，当a的速度为零时涂层对其不施加作用力．在某次性能测试中，质量为0.5m的光滑环b从杆顶端被静止释放，之后与a发生正碰；碰撞后，b的速度大小变为碰前的倍、方向向上，a向下运动2d时速度减为零，此过程中a受到涂层的阻力大小f与下移距离s之间的关系如图乙。已知a静止在弹簧上时，与杆顶端距离为4.5d，弹簧压缩量为2d，重力加速度为g。求：
（1）与a碰前瞬间，b的速度大小；
（2）的值；
（3）在a第一次向下运动过程中，当b的动能为时a的动能。
16.(2020·北京海淀区模拟)如图甲所示，校园中的喷泉将水以相同倾斜角度和速率喷射而出，喷出的水落到水面泛起涟漪甚为美观。喷出的水的运动可视为一般的抛体运动，在水平方向不受力，在竖直方向只受重力，我们可以仿照研究平抛运动的方法来研究一般的抛体运动。喷泉喷出水的运动轨迹示意图如图乙所示，喷出的水上升的最大高度为h，落在水面的位置距喷水口的水平距离为d。已知喷水口的水流量为Q(水流量Q为单位时间内喷出水的体积)，水的密度为ρ，重力加速度为g，忽略空气阻力。
(1)求喷出的水上升至最大高度时水平速度vx的大小；
(2)假设水落在水面上时速度立即变为零，且在极短时间内落到水面的水受到的重力可忽略不计，求水落到水面时对水面竖直向下的平均作用力Fy的大小；
(3)该喷泉利用水泵将水先从地下水池由静止提升至喷泉水面，然后再喷射出去。已知地下水池的水面距喷泉水面的高度恒为H，若H＝h，d＝4h，水泵的效率为η，求水泵的平均功率P。
17.（2023河北邢台五校联考）(１２分)如下图所示,杂技 “双人空中飞人”是一种精彩绝伦的表演.。小明同学为了研究其中的物理原理简化情景如下:一名质量为 M 演 员倒挂在秋千上,在秋千绳子与竖直方向成θ 角时,在其他工作人员 帮助下由静止开始运动，,另一名质量为 m 的演员从秋千运动轨迹的 正下方舞台上同平面水平由静止开始做加速度为a 的匀加速直线运 动,当经过时间t,秋千运动到最低点时,质量为 M 的演员正好双手 抓住质量为m 的演员,并一起恰好荡到竖直高度比秋千最低点高h 的一个平台上。.已知秋千绳子长度为L，,两名演员的身高均可在该问 题中忽略,且不计一切阻力.
求:(１)质量为 M 的演员在最低点时的速度?
(２)求平台比秋千最低点高的距离h 为多少?
18（2023福建宁德三模）为了统一调度以充分发挥铁路的运输能力，提高运输效率，需要把全路分散的列车按不同去向、不同用途科学分组，将同一组车厢排列在同一轨道上，这就是列车编组。编组后还需要使各节车厢与车头挂接在一起，加上列车标志，就形成完整的列车。目前我国采用的列车挂接方式主要有两种：一种方式是目前比较流行的“驼峰”编组，如图甲所示，在地面修筑适当坡度的犹如驼峰峰背的小山丘，上面铺设铁路，利用车头重力和“驼峰”坡度产生的重力势能进行溜放，使车头冲向车厢，碰撞后通过特制“铁手挂钩”紧紧连接在一起，再一起去撞击下一节车厢，直到所有车厢完成挂接；另一种方式是让火车头提供牵引力，冲向车厢，釆取与第一种相似的方式依次挂接所有车厢，当车厢数目较多时，往往釆用这种方式。火车研发科研人员在进行列车编组实验时所用车头质量为4m，所有货车车厢均满载，质量相等且均为4m，各节车厢之间相隔距离d依次停放在编组场同一轨道上。不计一切阻力，不计挂钩的长度和车厢之间碰撞所需时间，试分析回答以下问题：
（1）若第一次实验按题干方式设置15节车厢，采用“驼峰”编组方式，车头无动力冲下“驼峰”，以速度驶向第一节车厢，求15节车厢全部挂接后列车速度，以及从车头与第一节车厢碰撞到完成整个挂接所需时间；
（2）若第二次实验按题干方式设置N节车厢，车头在水平轨道上从距离第一节车厢也为d处启动，车头发动机牵引力恒定为F，如图乙所示，求第N节车厢完成挂接时车头的速度及列车从启动到N节车厢完成挂接所需的时间；
（3）若第三次实验在（2）的情况下将所有车厢变为空载，所有车厢质量相等且均为m，其余条件不变，求车头所能达到的最大速度。
A．2kg
B．8kg
C．16kg
D．32kg