2023年高考物理预测题之动量守恒定律含答案

这是一份2023年高考物理预测题之动量守恒定律含答案，共16页。试卷主要包含了多选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
 高考物理预测题之动量守恒定律一、多选题1．如图所示，质量均为m的小球和小环用长为l不可伸长的轻绳相连，小环套在光滑固定的水平细杆上，将小球拉至轻绳与杆夹角为时，由静止释放，重力加速度为g，下列判断正确的是（　　）  A．小球和小环组成的系统，动量守恒B．小球向右摆到的最高点和释放点的高度相同C．小球运动到最低点时，速度为D．小球运动到最低点时，轻绳对环的拉力为2．如图乙所示，光滑的水平面上有一个质量为的小球与质量为、半径为的光滑圆弧轨道，最初弧形轨道处于静止状态，小球与弧形轨道下边缘之间的距离大于1m，小球受到一水平力F，小球运动后，撤掉外力F（未知），小球的加速度与小球的位移关系如图甲所示，。则撤过去外力F后下列说法正确的是（　　） A．小球与弧形轨道组成的系统动量守恒，机械能守恒B．小球在弧形轨道上上升的最大高度为C．弧形轨道的最大速度为D．弧形轨道的最大速度为3．如图，质量均为m的小球A、B用一根长为l的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，质量也为m的小球C挨着小球B放置在地面上。微微扰动轻杆使小球A向左倾倒，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与地面有一定夹角时小球B和C分离，已知C球的最大速度为v，小球A落地后不反弹，重力加速度为g，下面说法正确的是（　　）A．球B，C分离前，A，B两球组成的系统机械能逐渐减小B．球B，C分离时，球B对地面的压力大小为C．从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功为D．小球A落地时的动能为二、综合题4．如图所示，半径的竖直半圆形光滑轨道与水平面相切，距离质量的小滑块1放在半圆形轨道末端的点，另一质量也为的小滑块2，从点以的初速度在水平面上滑行，两滑块相碰，碰撞时间极短，碰后两滑块粘在一起滑上半圆形轨道。已知滑块2与水平面之间的动摩擦因数，取重力加速度，两滑块均可视为质点。求：（1）碰前的速度大小；（2）两滑块在碰撞过程中损失的机械能；（3）在点轨道对两滑块的作用力。5．如图所示，一足够长的木板在水平地面上滑动，速度时，将一相对于地面静止的物块轻放到木板右端，已知物块与木板的质量相等，物块与木板间动摩擦因数µ1=0.4，g取10m/s2，求：  （1）若地面光滑，经过多长时间物块相对木板停止运动；（2）若木板与地面间动摩擦因数µ2=0.2，木板在与物块相对静止后还能向前滑行的距离。6．两等高的长木板M、N放在光滑水平面上，两木板相邻但不粘连，木板N固定在水平面上，右侧固定有半径的光滑半圆轨道，半圆轨道最下端与长木板N的上表面相切，长木板N上放着质量的物块A与质量的物块B，A与B均可视为质点，用一轻质细绳连接，且在A、B间夹一被压缩的轻质弹簧（弹簧与A、B均不拴接），细绳长度小于弹簧原长。烧断细绳后A水平向左、B水平向右运动，之后B冲上半圆轨道，经过轨道的最低点时对轨道的压力大小是；A滑上长度为的木板M。木板N的上表面光滑，物块A和木板M上表面间的动摩擦因数为，木板M的质量，重力加速度g取，求：  （1）最初压缩的轻质钾簧的弹性势能；（2）A滑离M瞬间的速度大小；（3）为了使A不滑离M，从A刚滑上M开始，对M施加一个水平向左的拉力F，求拉力F大小的取值范围。7．如图所示，倾角的固定斜面PQ段光滑、QO段粗糙，，底端O处有垂直斜面的弹性挡板，滑块B恰好能静止在斜面上的Q点，现给初速度为0的滑块A一大小为I、方向沿斜面向下的瞬时冲量，滑块A从P点沿斜面下滑，A、B之间以及B与挡板之间的碰撞时间极短，且无机械能损失。两滑块（均视为质点）完全相同且质量均为m，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，取sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求A、B第一次碰撞前瞬间A的速度大小；  （2）求A、B第一次碰撞后瞬间B的速度大小；（3）要使两滑块只发生一次碰撞（只接触但未挤压不算碰撞），求瞬时冲量大小I应满足的条件。8．如图所示，水平光滑轨道上安装了一理想弹簧发射器，弹簧的原长小于间距离，弹簧左端固定在A处，弹簧右端放置一质量为的物块，使物块向左压缩弹簧且不栓接，弹簧弹性势能为。间距，安装着水平传送带，皮带轮半径；水平轨道光滑，在间某处放置了质量为的物块，为一半径为的竖直光滑圆弧轨道，圆弧终点P处连接了与圆弧相切的斜面，足够长，，，圆心角。由静止释放物块，物块滑过传送带后，与水平面上的物块发生弹性碰撞，物块随后滑上圆弧轨道。物块与传送带间的动摩擦因数，物块与间的动摩擦因数。取，物块可视为质点，空气阻力不计。（，） （1）若传送带静止，求第一次碰撞后，物块获得的速度大小；  （2）若皮带轮以角速度逆时针匀速转动，求物块第一次经过传送带的过程中，物块与传送带间的摩擦力对传送带做的功；  （3）若皮带轮以角速度顺时针匀速转动，求物块第二次经过P点时的速度大小。  9．如图所示，有一个半径为，质量为的光滑圆弧轨道C静止在光滑的水平面上，紧靠在轨道C的右侧有一个上表面粗糙下表面光滑的木板B，B的上表面与轨道C平齐，且动摩擦因数，木板B的质量为，在B的右侧有一个挡板，距离B的右端的距离x（未知且可以调节）。有一个质量为的A（可以看成质点）从圆弧轨道的最高点由静止下滑，重力加速度。  （1）若轨道C不固定，求滑块A滑到C圆弧的最低点时C对A的支持力的大小；（2）若轨道C固定，A滑上木板B后最终未滑离木板。B与C，B与挡板的碰撞可视为弹性碰撞，且碰撞时间极短，可以忽略。从A滑上木板B到最终都静止的过程中求：①若木板B与挡板只发生一次碰撞，求木板B运动的时间；②若木板B与挡板只发生三次碰撞，求木板B距离挡板的距离x；③其他条件不变，若，，，求木板B通过的总路程，A一直没有滑落时，求木板B至少为多长。10．如图所示，一质量为的木板B静止于光滑水平面上，长，可视为质点的物块A质量停在B的左端，一质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点O上，小球半径与绳长相比可以忽略不计。将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生弹性碰撞，碰撞结束瞬间，小球立即被锁定。在小球和A碰撞的同时，立即给B施加一个水平向右的拉力F，A与B的动摩擦因数，取重力加速度大小。求：  （1）若，A相对B向右滑行的最大距离；  （2）要使A从B上滑落，拉力F大小应满足的条件。11．算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b，甲、乙相隔，乙与边框a相隔，算珠与导杆间的动摩擦因数。现用手指将甲以0.5m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1m/s，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取。  （1）通过计算，判断乙算珠能否归零；（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间。12．如图所示，动物园猴山左边的光滑水平轨道AB与竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道BC在B点相切，质量的猴子抓住轻绳的一端，从猴山上与轻绳的固定端同一高度处由静止摆下，当猴子到达最低点时松手，猴子水平飞出落在静止于水平轨道A点的滑板上，设猴子落在滑板上立即与滑板一起沿着轨道运动并恰好能到达C点后返回，已知绳长为，绳子的固定端到地面的距离为2L，滑板的质量，不计空气阻力，猴子和滑板可看成质点，重力加速度，求：  （1）A点与轻绳的固定端的水平距离；（2）圆弧轨道BC的半径。13．竖直面内的水平轨道上有一半径为、圆心角为的固定光滑圆弧轨道，其底端紧靠一质量为的长木板，长木板上表面与圆弧轨道底端平齐，长木板右端放置一小物块P，如图甲所示。用足够长轻绳拴接的两个小滑块A、B分别置于圆弧轨道两侧，A刚好被锁定在圆弧轨道上端，B悬停在空中。现解除锁定，A下滑至圆弧轨道底端时与P发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后，A立即又被锁定，P开始运动的v-t图像如图乙所示，图中的、、均为未知量，整个运动过程中P始终未滑离长木板。已知A的质量为，B、P的质量均为，P与长木板之间的动摩擦因数为，长木板与水平轨道之间的动摩擦因数为，P、A、B均可视为质点，重力加速度大小为。求 （1） 、的值；  （2） 与过程，小物块P、长木板和水平轨道组成的系统因摩擦产生内能的比值。  14．如图所示，皮带传送装置由水平传送带和倾斜传送带两部分组成，两部分衔接处有一小段圆弧平滑连接，圆弧长度不计，倾斜传送带与水平方向间的夹角为，水平传送带两端点间的距离，以的速度沿顺时针方向转动；倾斜传送带以的速度沿逆时针方向转动。质量的滑块A无初速度地放在处平传送带的最左端，同时质量的滑块B无初速度地放在倾斜传送带的顶端，两滑块与传送带间的动摩擦因数均为，滑块A和滑块B恰好在两部分衔接处发生非弹性碰撞，碰撞时间极短，碰撞后滑块A恰好运动到水平传送带最左端。，，重力的速度g取10m/s，求： （1）倾斜传送带的长度；（2）滑块A和滑块B在碰撞过程中损失的机械能；（3）从无初速度释放到滑快B第二次运动到两部分衔接处的过程中，滑块A和滑块B与传送带组成的系统因摩擦产生的内能。
 1．B,C2．B,D3．A,C4．（1）解：根据题意，滑块2在段运动过程中，由动能定理有代入数据解得（2）解：根据题意可知，两滑块相碰，碰撞时间极短，满足动量守恒定律，设碰后两滑块共同运动的速度为，则有解得则两滑块在碰撞过程中损失的机械能代入数据解得（3）解：两滑块由B点运动到C点，根据机械能守恒定律有在C点，由牛顿第二定律有联立代入数据解得5．（1）解：若地面光滑，物块和木板组成的系统动量守恒，则 解得 对物块由动量定理得 解得 （2）解：若木板与地面间动摩擦因数µ2=0.2，对物块 对木板 设经时间t2两者共速，则 解得 ， 木板在与物块相对静止，由于µ1＞µ2，木板在与物块一起匀减至零，对物块和木板由动能定理得 解得木板在与物块相对静止后还能向前滑行的距离 6．（1）解：设弹簧恢复到原长时B的速率为 ，则有 解得 设弹簧恢复到原长时A的速率为vA，规定A的运动方向为正方向，则从剪断细绳到弹簧恢复原长的过程中 解得 弹簧储存的弹性势能为 解得 （2）解：设A滑离M板时的速率为 ，木板M速度为v，A在木板M上滑动的过程满足  解得 （3）解：为了使A刚好不从M的左端滑离M，当A滑到M的最左端时，二者的速度刚好相等。A的加速度大小为 ，且有 对M施加的最小拉力为 ，此时对应M向左的加速度大小为 ，则有解得 为了使A不从M的右端滑离M，当A和M共速后能相对静止一起运动。对A和M整体，最大拉力解得 故为了使A不滑离M，对M施加的拉力F应满足 7．（1）解：根据动量定理可知 滑块A从P到Q的过程中机械能守恒 可得A、B第一次碰撞前瞬间A的速度大小 （2）解：A、B碰后满足动量守恒和机械能守恒，可得 解得 ， （3）解：由于滑块B恰好能静止在斜面上，则 当I最大时，B与挡板碰撞后恰好返回Q点，根据能量守恒 解得 因此要使两滑块只发生一次碰撞，则满足 8．（1）解：弹簧弹开过程中 物块 在传送带上，由动能定理得 两物块弹性碰撞联立方程解得 （2）解：皮带轮逆时针转动时，对物块 有  该时间内，皮带传动的距离 ， 摩擦力对皮带做功 联立方程解得 （3）解：皮带轮顺时针转动，且 物块 在传送带上做加速运动，若物块一直加速，则 解得 所以，可知物块到达C点速度为 ；两物块发生弹性碰撞，则可得 的速度 ，物块 由D到P及沿 上升到最高点过程，由动能定理得 由最高点下降返回P点 联立方程解得 9．（1）解：若轨道C不固定，则由A、C组成的系统在水平方向上动量守恒，设A滑到圆弧的最低点时C的速度为 ，A的速度为 ，可得 由AC系统的机械能守恒可得 代入数据联立可得 在圆弧最低点可认为做圆周运动，则 解得 （2）解：若轨道C固定，A下滑过程根据机械能守恒定律可得 代入数据得 ①A在B上做匀减速运动，B做匀加速运动，运动过程中二者动量守恒，得 若木板B与挡板只发生一次碰撞，即碰前A与B的动量大小相等，可得 解得 ， 由牛顿第二定律可得 木板B运动得时间为 ②若木板B与挡板只发生三次碰撞，即第3次碰撞前B与A的动量大小相等。每次碰撞前木板B的速度都相等，设为 ，即每次碰撞过程中挡板对B的冲量大小为 从A滑上B到最终静止过程，对A、B系统根据动量定理得 解得 而 解得 ③若 ， ， ，根据牛顿定律碰撞前木板B的速度 解得 根据动量守恒定律 解得 碰后木板匀减速到速度为零后反向匀加速，A一直向右匀减速直到二者速度相等。从第1次碰后到第2次碰前此过程木板的路程 根据动量守恒定律第2次碰撞到第3次碰前 即即 依次类推 木板通过的路程为 当 时 A一直没有滑落时，A一直做匀减速直线运动直到停止，A的加速度为 由动量定理可得 解得 则A运动的路程 则木板B至少长为 10．（1）解：小球下摆过程机械能守恒，运动到最低点时小球速度为 ，由机械能守恒定律得： 代入数据解得 小球与A碰撞过程系统动量守恒，机械能守恒，以向右为正方向，式中 表示碰后A的速度；代入数据解得A滑上木板后做匀减速运动，有解得 ， 当两者速度相同时，A相对B向右滑行的距离最大，即 得 A滑行距离 B滑行的距离 最大距离 （2）解：A从B右端滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度 ，则 又 再代入 得 即A从B的右端滑落，有 若在A到达B的右端之前，就与B具有共同的速度，之后A相对B向左滑动，最后从B的左端滑落，即有即A从B的左端滑落有 11．（1）解：对甲算珠，到碰撞前有 解得 两算珠发生碰撞，动量守恒 对乙算珠有 综上所述，乙算珠不能归零。（2）解：对甲算珠，碰前有 碰后有 所以总时间为 12．（1）解：猴子抓绳做圆周运动到达最低点这一阶段的运动中，根据动能定理可得 解得 猴子接下来做平抛运动，此阶段水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，即 ， 解得 ， （2）解：猴子落在滑板上的瞬间，猴子与滑板组成的系统在水平方向动量守恒，即 解得 之后猴子与滑板组成的系统恰好能到达C点后返回，则根据 点到 点系统机械能守恒可得 解得圆弧轨道BC的半径 13．（1）解：将AB作为整体，在A沿圆弧轨道下滑的过程中，满足机械能守恒 其中 解得 物块A、P发生弹性碰撞，满足动量守恒和机械能守恒，可得解得 滑块P滑上木板后，根据牛顿第二定律，对滑块P 对木板 速度相同时 解得 （2）解：t0时刻，所达到的共同速度 根据能量守恒，在 时间内产生的热量 在 时间内产生的热量 代入数据可得热量之比 14．（1）解：滑块A在水平传送带上运动，由牛顿第二定律得 由匀变速直线运动规律得 ， 所以，滑块A在水平传送带上一直加速，到达传送带右端时恰好和传送带共速。滑块B在倾斜传送带上运动，由牛顿第二定律得 由匀变速直线运动规律得 又 由匀变速直线运动规律得 倾斜传送带的长度为 解得 （2）解：碰撞后滑块A恰好运动到水平传送带左端，碰撞后滑块A的速度大小等于 滑块A和滑块B碰撞过程，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 解得 （3）解：滑块B在倾斜传送带上运动 ， 滑块B在水平传送带上向左运动 滑块B在水平传送带上向右运动 滑块A在水平传送带上向右运动 滑块A在水平传送带上向左运动 滑块A和滑块B与传送带组成的系统产生的摩擦内能为 解得