专题10 动量守恒定律-2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

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2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编专题10 动量守恒定律1、（2021·安徽省八校高三下学期5月模拟）如图甲所示，光滑水平面上有一上表面粗糙的长木板，时刻质量的滑块以速度滑上长木板左端，此后滑块与长木板运动的图像如图乙所示。下列分析正确的是（　　）A. 长木板质量为B. 长木板的长度为C. 内滑块与长木板间因摩擦产生热量为D. 内长木板对滑块的冲量大小为【答案】C【解析】A．滑块滑上长木板后，滑块受摩擦力作用做匀减速运动，长木板做匀加速运动，由图乙可知滑块的加速度大小为长木板的加速度大小为由牛顿第二定律可知摩擦力故摩擦力A错误；BC．从图乙可知末滑块滑离长木板，长木板的长度即为滑块与长木板的相对位移滑块与长木板间因摩擦产生的热量B错误C正确；D．从图乙可知末滑块滑离长木板，此时滑块的速度大小为，长木板对滑块的水平方向冲量但长木板对滑块还有竖直方向的冲量，D错误。故选C。2、（2021·安徽省八校高三下学期5月模拟）一质量为2kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的a­t图象如图所示,t＝0时其速度大小为2m/s,滑动摩擦力大小恒为2N,则(　　)A. t＝6s时,物体的速度为18m/sB. 在0～6s内,合力对物体做的功为400JC. 在0～6s内,拉力对物体的冲量为36N·sD. t＝6s时,拉力F的功率为200W【答案】D【解析】根据△v=a△t可知a-t图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的增量，根据动能定理可知，合外力对物体做的功等于动能的变化量，根据动量定理可知，合外力的冲量等于物体动量的变化量，根据牛顿第二定律求出在t=6s时刻，拉力F的大小，再根据P=Fv求解瞬时功率根据△v=a△t可知a-t图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的增量，则在t=6s时刻，物体的速度v6=v0+△v=2+ ×(2+4)×6=20m/s，故A错误；根据动能定理得：W合＝△Ek＝mv62−mv02=396J，故B错误；根据动量定理，在 0～6 s时间内： 解得IF=48N∙s，故C错误；在t=6s时刻，根据牛顿第二定律得：F=ma+f=2×4+2=10N，拉力F的功率P=Fv6=10×20=200W，故D正确．故选D．3、（2021·安徽省马鞍山市高三下学期5月三模）用长为L的轻绳连接质量相同的两个小球A、B。用手提着A，从B离地面高为h处由静止释放（h>L）。所有碰撞均为弹性碰撞、碰撞时间不计，空气阻力不计。以下说法正确的是（　　）A. 球B与地面碰撞前，B球的机械能不守恒B. 球B与地面碰撞后，在离地面处与A球相遇C. 球B第二次与地面碰撞时的动能与第一次与地面碰撞的动能之比D. 球B第二次与地面碰撞时，A、B两球间的距离等于L【答案】C【解析】A．球B与地面碰撞前，两球之间的绳子的张力为零，此时B球只有重力做功，机械能守恒，选项A错误；B．设B球落地的速度为v，则球B与地面碰撞后，向上以初速度v做做匀减速运动,而A以速度为v向下做匀加速运动，则在离地面小于处与A球相遇，选项B错误；C．球B第一次与地面碰撞时的动能为Ek1=mgh；B落地时的速度两球相遇时的时间此时B距离地面的高度 A的速度B的速度两球发生弹性碰撞，根据可得碰后B的速度变为A的速度为则B再次落地时的动能为则球B第二次与地面碰撞时的动能与第一次与地面碰撞的动能之比，选项C正确；D．球B第二次与地面碰撞时，B下落的高度为H，但是由于此时B的初速度为所以落地的时间小于，而两个球的相对速度大小为因此此时两个球之间的距离为则两球之前的距离小于L，选项D错误。故选C。4、（2021·北京市昌平区高三下学期5月二模）高铁、动车车厢与货物车厢之间对接，其原理可简化为一维碰撞模型。如图所示，两车厢质量均为m，左边车厢与其地板上质量为m的货箱共同向右以v0运动，另一车厢以2v0从相反方向向左运动并与左车厢碰撞挂钩成为一体，货箱在地板上滑行的最大距离为L。不计车厢与铁轨间的摩擦，重力加速度为g。求：（1）两车厢碰撞后瞬间，车厢速度的大小和方向； （2）车厢在挂钩后走过的距离L＇； （3）货箱与车厢地板间的摩擦因数μ。【答案】（1），方向水平向左；（2）；（3）【解析】（1）两车厢碰撞过程中，水平方向动量守恒。设撞后瞬间车厢速度为v＇，取向右为正方向，有解得，方向水平向左（2）碰撞后瞬间至停止运动的过程中，车厢平均速度的大小是货箱的 ，所以在相同时间内，车厢相对于地面运动的位移大小是货箱的.有解得 （3）货箱相对于地的位移为 货箱的加速度大小货箱做初速度为v0的匀减速直线运动，有解得5、（2021·北京市房山区高三下学期5月二模）如图所示，在距水平地面高h=0.80m的水平桌面左边缘有一质量mA=1.0kg的物块A以v0=5.0m/s的初速度沿桌面运动，经过位移s=1.8m与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为0，物块B离开桌面后落到地面上。设两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，物块B的质量mB=1.6kg，重力加速度g=10m/s2。求：(1)两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小vA；(2)物块B落地点到桌边缘O点的水平距离x；(3)物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。【答案】(1)4.0m/s；(2)1.0m；(3)3.0J【解析】(1)物块A沿桌面滑动所受摩擦力f=μmAg做匀减速运动的加速度大小a=μg=2.5m/s2对于碰撞前物块A的运动，根据运动学公式v02 –vA2=2as解得vA=4.0m/s(2)设两物块碰撞后瞬间，物块B的速度大小为vB，因碰撞时间极短，根据动量守恒定律有mAvA=mBvB解得vB=2.5m/s物块B离开桌面后做平抛运动的时间t==0.40s物块B落地点到桌边缘O点的水平距离x=vBt=1.0m(3)物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E=mAvA2-mBvB2=3.0J6、（2021·北京市西城区高三下学期5月测试）火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度。设质量为m的火箭由静止发射时，在极短的时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对地面的速率是u。（1）求火箭在喷气后增加的速度Δv；（2）比冲是用于衡量火箭引擎燃料利用效率的重要参数。所谓“比冲”，是指火箭发动机工作时，在一段时间内对火箭的冲量与这段时间内所消耗燃料的质量的比，数值上等于消耗单位质量的燃料时火箭获得的冲量。假设用F表示喷气过程中火箭获得的向前的推力，用τ表示火箭发动机的比冲，请根据题目信息写出比冲的定义式，并推导该火箭发动机比冲的决定式。【答案】（1）；（2），【解析】（1）在很短时间Δt内，研究火箭及其喷出的燃气组成的系统，可以不考虑火箭的重力，系统动量守恒火箭在喷气后增加的速度（2）比冲的定义式为在很短时间Δt内，火箭受到的冲量 代入比冲的定义式，该火箭发动机比冲的决定式即为比冲的决定式。7、（2021·福建省南平市高三下学期第二次质检）如图，水平地面上固定一根均匀细管ABCD，其中AB为高的竖直管，BC是半径为R的四分之一圆弧管，管口沿水平方向，CD是长度的水平管。AB管内有下端固定的轻质弹簧，将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，弹簧的弹性势能为。现在弹簧上端放有一个质量为的小球a，解除锁定，弹簧可将小球a弹射出去。若小球a到达圆弧管最高点C处时，对管壁的作用力恰好为零。不计一切摩擦，小球a、b的直径略小于管的直径。g取10m/s2，求：（1）半径R的值；（2）若改变弹簧的压缩量，使小球a到达圆弧管最高点C处时，对管壁的压力大小为0.5mg，在CD管的末端放有一质量为的小球b，小球b与a发生弹性碰撞后，从D端飞出，不计空气阻力。小球b的落地点到A点距离为多少。【答案】（1）1m；（2）或【解析】（1）小球a从A运动到C的过程中，根据能量守恒定律①根据牛顿第二定律有②由①②得R=1m（2）若C处小球受向上的支持力，有解得若C处小球受向下的压力，有解得两小球弹性碰撞，动量守恒和机械能守恒解得或对b小球，由于做平抛运动，有联立解得或 8、（2021·广东省普宁二中高三下学期5月适应性考试）如图所示，一个空中运动接力轨道竖直放置。倾斜光滑直轨道与光滑圆弧轨道在B点相切，竖直，C是圆的最高点，另一光滑圆弧轨道的圆心为是圆的最低点，两点在同一水平高度，，并与顺时针转动的水平传送带平滑连接。已知长为l，与水平方向的夹角。质量为m的物块a，以初速度从A点开始沿轨道运动，已知。物块a运动到C点后水平抛出，恰好无碰撞进入圆弧轨道内侧继续运动，到F点与另一静止的物块b发生弹性碰撞，物块b质量为，碰撞后，物块b通过传送带到达A点。两物块均可看成质点，两物块与传送带之间的动摩擦因数，不计空气阻力和所有轨道的摩擦，已知重力加速度为。（1）求物块a在C点时对轨道的压力大小；（2）求物块碰撞后瞬间，物块b的速度大小；（3）若物块b通过传送带后到达A点的速度也是，求传送带长度L的取值范围。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）由几何关系可知，圆弧的半径物块a从A点运动到C点的过程中机械能守恒，有联立解得在C点对物块a受力分析可得联立解得由牛顿第三定律可知，物块a在C点时对轨道的压力大小为（2）已知两点在同一水平高度，可知物块a运动到F点时的速度也是，物块a与物块b发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律，得联立解得（3）由于，物块b在传送带上要做加速运动，若物块b从F点到A点一直加速，可得由牛顿第二定律，得联立解得要使物块b通过传送带到达A点的速度也是，传送带的长度应满足，。9、（2021·河北省实验中学高三下学期调研） 如图所示，可视为质点的三个物块质量分别为，三物块间有两根轻质弹簧，其原长均为，劲度系数分别为的两端与物块连接，的两端与物块只接触不连接，被压缩一段距离后，分别由质量忽略不计的硬质连杆锁定，此时的长度为，整个装置竖直置于水平地面上，重力加速度为，不计空气阻力。（1）现解除对的锁定，若当到达最高点时，对地面压力恰为零，求此时距地面的高度；（2）第（1）问的基础上，在到达最高点瞬间，解除与的连接并撤走与，同时解除对的锁定。设恢复形变时间极短，此过程中弹力冲量远大于重力冲量，且忽略系统重力势能的变化，求上升过程中的最大速度的大小和自解锁瞬间至恢复原长时上升的高度h。（理论表明弹簧的弹性势能可以表示为，其中，为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量）；
【答案】（1）；（2），【解析】（1）解除的锁定后，在的作用下，上升，恢复原长后，弹簧继续伸长．当到达最高点时．对地面压力恰为零．设此时的伸长量为，对由平衡条件及胡克定律有：根据几何关系有：解得：（2）在解除锁定的瞬间．由于弹簧恢复形变的时间极短，弹力远大于重力，因此，此过程可视为动量守恒。此时由于达到最高点，因此的速度均为零，设在恢复原长时，的速度大小为，取竖直向上为正方向．由动量守恒定律有：根据能量守恒定律有：联立解得：设自解锁瞬间至恢复原长所需的时间为的高度变化量为，由动量守恒定律，有：根据几何关系有：联立解得：