【精选】全国通用高考物理二轮复习备课资料专题四能量与动量第3讲动量三大观点的综合应用专题限时检测

由天下分享时间：2024/9/14 2:56:48 加入收藏我要投稿点赞

第3讲动量三大观点的综合应用

(建议用时:40分钟满分:100分)

一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第1～5题只有一项符合题目要求,第6～

8题有多项符合题目要求)

1.(2017·山西大学附中检测)下列四个图描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的图线和动量变化率随时间变化的图线,若不计空气阻力,取竖直向上为正方向,那么正确的是

( C )

解析:在不计空气阻力的情况下,做竖直上抛运动的物体只受重力的作用,加速度方向竖直向

下,取竖直向上为正方向,根据动量定理,有Δp=-mgΔt,=-mg,选项C正确.

2.(2017·广东武邑调研)如图所示,三辆完全相同的平板小车a,b,c成一直线排列,静止在光滑水平面上,c车上有一小孩跳到b车上,接着又立即从b车跳到a车上,小孩跳离c车和b

车时对地的水平速度相同,他跳到a车上没有走动便相对a车静止,此后( B )

A.a,c两车速率相同

B.三辆车的速率关系为vc>va>vb C.a,b两车运动速度相同 D.a,c两车运动方向相同

解析:设人的质量为m,对地速度为v0,车的质量为m′,人从c车跳出有0=mv0+m′vc,人跳到b

车再跳出,有mv0=m′vb+mv0,人跳上a车有mv0=(m′+m)va,可得vc>va>vb,选项B正确. 3.(2017·天津卷,4)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一.摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动.下列叙述正确的是

( B )

A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变 B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力 C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零 D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变

解析:摩天轮转动过程中乘客的动能不变,重力势能一直变化,故机械能一直变化,A错误;在最高点乘客具有竖直向下的向心加速度,重力大于座椅对他的支持力,B正确;摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量等于重力与周期的乘积,C错误;重力瞬时功率等于重力与速度在重力方向上的分量的乘积,而转动过程中速度在重力方向上的分量是变化的,所以重力的

瞬时功率也是变化的,D错误.

4.如图所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内,有一个边长为a(a

( B )

A.完全进入磁场中时线圈的速度大于

B.完全进入磁场中时线圈的速度等于

C.完全进入磁场中时线圈的速度小于

D.以上情况A,B均有可能,而C是不可能的

解析:设线圈完全进入磁场中时的速度为vx.线圈在穿过磁场的过程中所受合外力为安培力.

对于线圈进入磁场的过程,据动量定理可得

-FΔt=-Ba=-Ba=mvx-mv0

对于线圈穿出磁场的过程,据动量定理可得

-FΔt=-Ba=-Ba=mv-mvx

由上述二式可得vx=,选项B正确.

5.我国女子短道速滑队世锦赛上实现女子3 000 m 接力三连冠.如图所示,观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上

的相互作用,则( C )

A.甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量

B.甲、乙的动量变化一定相同

C.甲的动能增加量不一定等于乙的动能减少量 D.甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功

解析:由于甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等,方向相反,因此两个力的冲量大小相等,方向相反,由动量定理可知,两者的动量变化量大小相等,方向相反,选项A,B错误;虽然甲、乙之间的相互作用力等大反向,但在作用力作用过程中两人的位移不一定相等,所以做功不一定相等,由动能定理可知,甲、乙动能的变化量也不一定相等,选项C正确,D错误. 6.(2017·河北衡水质检)如图(甲)所示,一质量为m的物块在t=0时刻,以初速度v0从足够长、倾角为θ的粗糙斜面底端向上滑行,物块速度随时间变化的图像如图(乙)所示.t0时刻物

块到达最高点,3t0时刻物块又返回底端.下列说法正确的是( BC )

A.物块从开始运动到返回底端的过程中重力的冲量为3mgt0·cos θ

B.物块从t=0时刻开始运动到返回底端的过程中动量的变化量为-mv0

C.斜面倾角θ的正弦值为

D.不能求出3t0时间内物块克服摩擦力所做的功

解析:物块从开始运动到返回底端的过程中重力的冲量IG=3mgt0,选项A错误;上滑过程中物块做初速度为v0的匀减速直线运动,下滑过程中做初速度为零、末速度为v的匀加速直线运

动,上滑和下滑的位移大小相等,所以有t0=·2t0,解得v=,物块从开始运动到返回底端

过程中动量的变化量为Δp=-mv-mv0=-mv0,选项B正确;上滑过程中有-(mgsin θ+μmgcos

θ)·t0=0-mv0,下滑过程中有(mgsin θ-μmgcos θ)2t0=,解得sin θ=,选项C正

确;根据图像可求出物块上升的最大位移,由动能定理求出整个过程中摩擦力所做的功,选项

D错误.

7.两个小球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,球2在前,球1在后,m1=1 kg,m2=3 kg,v01=6 m/s,v02=3 m/s,当球1与球2发生碰撞后,两球的速度分别为v1,v2,将碰撞后球1的

动能和动量大小分别记为E1,p1,则v1,v2,E1,p1的可能值为( AB )

A.v1=3.75 m/s,v2=3.75 m/s B.v1=1.5 m/s,v2=4.5 m/s

C.E1=9 J

D.p1=1 kg· m/s

解析:两球碰撞过程中系统动量守恒,以两球的初速度方向为正方向,如果两球发生完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得m1v01+m2v02=(m1+m2)v,代入数据解得v=3.75 m/s,如果两球发生完

全弹性碰撞,有m1v01+m2v02=m1v1+m2v2,由机械能守恒定律得m1+m2=m1+m2,代

入数据解得v1=1.5 m/s,v2=4.5 m/s,则碰撞后球1、球2的速度满足1.5 m/s≤v1≤3.75

m/s,3.75 m/s≤v2≤4.5 m/s;球1的动能E1=m1,满足1.125 J≤E1≤7.03 J;球1的动量

p1=m1v1,满足1.5 kg· m/s≤p1≤3.75 kg· m/s,综上所述,选项A,B正确,C,D错误. 8.(2017·山西联考卷)如图所示,一辆小车静止在光滑的水平面上,小车的上表面左侧AB为

一光滑的圆弧,其半径为R=0.8 m,右侧BC为粗糙水平面,且水平面与圆弧光滑过渡,BC=0.8 m,小车的上表面离地高度为h=0.8 m,小车静止时其右侧端点C在地面上的投影为C′点,一质量为m=1 kg的滑块(可视为质点)自圆弧顶点A由静止释放,并且从C处滑落小车,其落地时刚好打在C′点,已知滑块与小车上表面BC面间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g=10

m/s,则由以上条件可得( BCD )

A.小车的最终速度为1 m/s

B.整个过程滑块与小车因摩擦产生的热量为Q=4 J

C.小车的质量为M=1 kg

D.从小车开始运动至滑块落至C′的时间内,小车一共向左前进了x=

1.6 m

解析:滑块与小车组成的系统水平方向动量守恒,设滑块滑离小车时速度大小为v1,小车最终

速度大小为v2,小车的质量为M,则mv1=Mv2,

根据能量守恒可得mgR=m+M+μmgLBC,

滑块滑离小车后做平抛运动,根据题意其平抛的水平距离为小车向左运动的距离,小车向左

运动了s=(R+LBC),

又s=v1t,

h=gt,

联立以上各式解得:M=1 kg,v1=v2=2 m/s,s=0.8 m,t=0.4 s,故A错误,C正确;

整个过程的摩擦生热为Q=μmgLBC=4 J,B正确;

自滑块滑落小车至落地时,小车又发生的位移s′=v2t=0.8 m,所以从小车开始运动至滑块落

至C′的时间内,小车一共向左前进了s总=s+s′=1.6 m,故D正确.

二、非选择题(本大题共2小题,共36分)

9.(18分)(2017·百校联盟模拟)如图(甲)所示,两相互平行且间距为l=0.5 m的足够长的光滑金属导轨MN,PQ固定在水平面上,两长度均为l=0.5 m的导体棒ab,cd垂直于导轨放置,与金属导轨平行的绝缘水平细线一端固定,另一端与导体棒ab的中点连接,绝缘细线能承受的最大拉力为FT=4 N,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.开始时两导体棒均处于静止状态,细线刚好伸直且无拉力.现对导体棒cd施加一水平向右的拉力F,并开始计时,使导体棒cd向右做匀加速直线运动,当绝缘细线刚好被拉断时撤去拉力F,已知两导体棒的质量均为m=0.1 kg,电阻均为R=2 Ω,导轨电阻不计,拉力F随时间变化的关系如图(乙)所示.求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和细线被拉断所需要的时间t;

(2)撤去拉力F后,两导体棒ab,cd间距离增加量的最大值.解析:(1)由法拉第电磁感应定律

可得导体棒cd在拉力F的作用下切割磁感线产生的感应电动势为E=Blv

回路中的电流大小为I=,

导体棒cd的速度为v=at

导体棒cd受到的安培力大小为F安=BIl

由牛顿运动定律可得F-F安=ma

联立并代入数据解得F=t+ma

由题图(乙)可知=2N·s,ma=0.2 N,

-1

联立两式并代入数据解得B=4 T,a=2 m/s

当绝缘细线刚被拉断时,有FT=F安