专题十三 《动量守恒定律》信息优化卷（基础A）-备战高考物理一轮复习单元信息优化AB卷

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（原卷版）
（考试时间90分钟 试卷满分100分）
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 选择性必修第一册 第一章《动量守恒定律》
第 Ⅰ 卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．颠球是足球的基本功之一，足球爱好者小华在练习颠球，某次足球由静止自由下落0.8m，被重新颠起，离开脚部后竖直上升的最大高度为0.45m。已知足球与脚部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．足球从下落到再次上升到最大高度，全程用了0.7s
B．足球下落到与脚部刚接触时动量大小为0.4kg·m/s
C．足球与脚部作用过程中动量变化量大小为
D．足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为
2．科技发展，造福民众。近两年推出的“智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置的原理是通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态，在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护，能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中，安全气囊可以（ ）
减小穿戴者动量的变化量
B．减小穿戴者动量的变化率
C．增大穿戴者所受合力的冲量
D．减小穿戴者所受合力的冲量
3.一次军事演习中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后水平投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，不计空气阻力，轨迹如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的有（ ）
A．从投出到落地，甲乙手榴弹的初动能不同，动能的增加量也不同
B．从投出到落地，甲乙手榴弹动量随时间的变化率不同
C．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等
D．甲在空中的运动过程中动量变化比乙大
4．短道速滑比赛中“接棒”运动员（称为“甲”）在前面滑行，“交棒”运动员（称为“乙”）从后面用力推前方“接棒”运动员完成接力过程，如图所示。假设运动员甲的质量小于运动员乙的质量，交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线上，忽略运动员与冰面之间的摩擦。在交接棒过程，下列说法正确的是（ ）
A．乙对甲的作用力大于甲对乙的作用力B．甲的动量增加量大于乙的动量增加量
C．甲的速度增加量大于乙的速度减少量D．甲、乙两运动员冲量之和不为零
5．高压清洗广泛应用于汽车清洁、地面清洁等。某高压水枪出水口直径为d，水从枪口高速喷出后，近距离垂直喷射到某物体表面且速度在短时间内由v变为零，忽略水从枪口喷出后的发散效应，水的密度为ρ。则水在物体表面产生的平均冲击力大小为（ ）

A．B．C．D．
6．在地球大气层外的空间中，当同步卫星在其参考位置附近飘移时，可以利用离子推进器产生的推力进行卫星姿态的控制和轨道的修正.离子推进器的工作原理是先将推进剂电离，并在强电场作用下将离子加速喷出，通过反冲运动获得推力.如图所示为离子推进器的示意图：推进剂从P处进入，在A处电离成正离子，BC是加速电极，离子在BC间的加速电压的作用下，从D喷出.已知该正离子的比荷（电荷量与质量之比）为k，经电压为U的电场加速后形成电流强度为I的离子束.若离子进入B的速度很小，可忽略不计.则同步卫星获得的推力为：
A．B．C．D．
7．如图，棱长为a、大小形状相同的立方体木块和铁块，质量为m的木块在上、质量为M的铁块在下，正对用极短细绳连结悬浮在在平静的池中某处，木块上表面距离水面的竖直距离为h。当细绳断裂后，木块与铁块均在竖直方向上运动，木块刚浮出水面时，铁块恰好同时到达池底。仅考虑浮力，不计其他阻力，则池深为（ ）
A．B．C．D．
8．在空间技术发展过程中，喷气背包曾经作为宇航员舱外活动的主要动力装置，它能让宇航员保持较高的机动性。如图所示，宇航员在距离空间站舱门为d的位置与空间站保持相对静止，启动喷气背包，压缩气体通过横截面积为S的喷口以速度持续喷出，宇航员到达舱门时的速度为。若宇航员连同整套舱外太空服的质量为M，不计喷出气体后宇航员和装备质量的变化，忽略宇航员的速度对喷气速度的影响以及喷气过程中压缩气体密度的变化，则喷出压缩气体的密度为（ ）
A．B．C．D．
9．高空作业必须系安全带，但安全带使用不当也会对人体造成伤害。我国对安全带的材料、长度、宽度以及使用方法都有规定，其中规定如果安全带的长度超过三米一定要加装缓冲器。某兴趣小组的同学们通过模拟实验来探究缓冲器的作用。同学们改装了甲、乙两根安全带，甲不加装缓冲器，乙加装缓冲器，使两根安全带的总长度（乙安全带的总长度含缓冲器）都为1.25m，把重物和力的传感器捆在一起挂在安全带的底端，重物（含传感器）的质量为1kg。现让重物从安全带上端处自由下落（重物可视为质点），实验发现从安全带伸直到重物速度第一次减为零，甲、乙分别用时0.1s和0.5s。忽略缓冲器对安全带长度的影响，重力加速度取10m/s2。则（ ）
A．安全带刚伸直时重物的动量为5kg·m/s，方向竖直向下
B．从安全带伸直到重物速度第一次减为零的过程，重物的动量变化为5kg·m/s，方向竖直向下
C．从安全带伸直到重物速度第一次减为零的过程，甲安全带对重物的平均作用力为60N，乙安全带对重物的平均作用力为10N
D．从安全带伸直到重物速度第一次减为零的过程，乙安全带对重物的冲量为10N·s，方向竖直向上
10．将一轻弹簧与小球组成弹簧振子竖直悬挂，上端装有记录弹力的拉力传感器，当振子上下振动时，弹力随时间的变化规律如图所示。已知重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）

A．小球的质量为2kg，振动的周期为4s
B．0 ~ 2s内，小球受弹力的冲量大小为20Nꞏs
C．0 ~ 2s内和2 ~ 4s内，小球受弹力的冲量方向相反
D．0 ~ 4s内，小球受回复力的冲量大小为0
11．如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上。现使瞬间获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得（ ）
A．在、时刻弹簧处于原长状态
B．时刻两物体达到共速，弹簧被压缩到最短
C．两物块的质量之比为
D．在时刻两物块的动能大小之比为
12．质量M=3kg的滑块套在水平固定着的轨道上并可在轨道上无摩擦滑动。质量为m=2kg的小球（视为质点）通过长L=0.75m的轻杆与滑块上的光滑轴O连接，开始时滑块静止，轻杆处于水平状态。现给小球一个v0=3m/s的竖直向下的初速度，取g=10m/s2。则（ ）

A．小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.3m
B．小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.5m
C．小球m相对于初始位置可以上升的最大高度为0.27m
D．小球m从初始位置到第一次到达最大高度的过程中，滑块M在水平轨道上向右移动了0.54m
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题
13．（12分）（1）某同学利用如图所示的实验装置完成了验证碰撞过程中的动量守恒的实验，将带有斜槽的轨道固定在桌面上并调整至斜槽的末端水平。选取两个大小完全相同的小球、，测量出其质量分别为、，且。实验时，首先将球由一定高度静止释放，经过一段时间小球打在右侧竖直固定的挡板上的某点；然后在斜槽的末端放上球，将球由同一高度静止释放，两球碰后均打在右侧竖直固定的挡板上，已知点与斜槽的末端在同一水平线上。已知、、三点到点的距离分别为、、。

①两球碰后，竖直挡板上的 点为球的落点，竖直挡板上的 点为球的落点。
②如果两球碰撞的过程动量守恒，则关系式 成立。
③如果两球碰撞的过程没有能量损失，则关系式 成立。
（2）某小组设计如图所示的装置来验证机械能守恒定律。实验器材有：铁架台、量角器、轻质细绳、力传感器（记录细绳上的拉力）、小球和刻度尺。

实验主要步骤如下：
①将实验装置按如图所示的方式连接；
②小球静止在位置I时，力传感器的示数为，测得细绳悬点到小球球心的长度为；
③将小球缓慢拉至位置II，此时细绳与竖直方向的夹角为，松开手，当小球运动到最低点时，力传感器的示数为。
则小球通过最低点的动能为 ，要验证机械能守恒定律，需要验证的关系式 。
二、计算题
14．（9分）我国规定摩托车、电动自行车骑乘人员必须依法佩戴具有缓冲作用的安全头盔。小明对某轻质头盔的安全性能进行了模拟实验检测。某次，他在头盔中装入质量为的物体（物体与头盔密切接触），使其从的高处自由落下（如图），并与水平地面发生碰撞，头盔厚度被挤压了时，物体的速度减小到零。挤压过程不计物体重力，且视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）头盔接触地面前瞬间的速度大小；
（2）物体做匀减速直线运动的时间；
（3）物体在匀减速直线运动过程中所受平均作用力的大小。
15．（9分）体育课上，甲同学在距离地面高处将排球击出，球的初速度沿水平方向，大小为；乙同学在离地处将排球垫起，垫起前后球的速度大小相等，方向相反。已知排球质量，取重力加速度。不计空气阻力。求：
（1）排球被垫起前在水平方向飞行的距离x；
（2）排球被垫起前瞬间的速度大小v及方向；
（3）排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小I。
16．（10分）太空中各类航天器和卫星在校正位置、转移轨道时，多数采用的是将电能转化为机械能的电推力火箭发动机。电推力火箭发动机工作原理与工作细节非常复杂，高中阶段我们可以进行合理简化进行讨论。
（1）设某个以化学燃料提供动力的火箭飞行时在极短的时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度大小是u，喷出燃气后火箭的质量是m。请你计算在经过该次喷气后火箭增加的速度Δv。
（2）某种航天器采用静电式离子推力器作为动力，其原理可简化如下：如图甲所示，核心装置左侧的电子枪发射出的高速电子将中性推进剂（如氯气原子）电离，电离后的正离子（初速度极小）被正、负极栅板间的强电场加速后与中和电子枪导出的电子重新中和成为高速粒子流并被喷出，从而使航天器获得推进或姿态调整的反冲力。已知单个正离子的质量为m，电荷量为q，正、负极栅板间加速电压为U，从正、负栅极加速后的正离子所形成的等效电流为I。忽略离子间的相互作用力和电子能量的影响，且认为粒子喷射时航天器质量不变。试求该发动机产生的平均推力的大小。
（3）2020年1月，我国首款20千瓦大功率电磁式霍尔推力器成功完成点火试验，实现了我国霍尔电推力器推力从毫牛级向牛级的跨越。图乙是某霍尔推力器的基本原理图，霍尔推力器的电离区和加速区是合一的。其工作原理简化如下:推力器的辅助装置将右侧阴极逸出（初速度极小）的一部分电子送入由轴向电场和环形径向磁场构成的放电工作室中，电子在洛伦兹力和电场力的共同作用下向左螺旋加速，与进入放电室的中性推进剂原子发生碰撞使其电离；正离子的质量较大，它在磁场中的偏转角度很小，其运动可视为在轴向电场力的作用下向右加速，出放电室后高速正离子与阴极导出的电子中和并被高速喷出，推进器由于反冲获得推进动力。设单位时间内进入放电工作室的电子总数为N，近似认为加速后每个电子获得的能量均为E0，与中性推进剂发生碰撞的电子数占总电子数的80%，推进剂被电离后形成一价正离子，轴向电场加速区的电压大小保持不变，且环形径向磁场的分布稳定，其余辅助装置消耗的电能占总供电能量的10%，请根据以上情景提供的信息，求供电系统在单位时间内提供的电能E。

17．（12分）如图（a），长木板C放置于光滑水平地面，两滑块A、B质量分别为，，放在C上，三者都保持静止。两滑块与木板间的动摩擦因数均为，t=0时刻释放AB间的微小弹性装置，装置储存的弹性势能为24J，此后滑块A、B运动的图像如图（b）所示，当t=4s时A与C恰好相对静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度，求：
（1）释放弹性装置瞬间滑块A、B的速度大小；
（2）滑块与木板间的动摩擦因数和木板C的质量；
（3）要使B不滑落则木板C至少有多长。