2021届高考物理12月月考分项汇编（二）14 冲量和动量（二）（解析版）

2021年高考物理12月月考分项汇编（二）专题14 冲量和动量（二）1、（2021湖南省衡阳市一中高三上学期12月月考）用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理如图所示，从距秤盘80 cm高处把1 000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为1 s，豆粒弹起时竖直方向的速度大小变为碰前的一半，方向相反若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力)，已知1 000粒的豆粒的总质量为100 g则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为()A. 0.2 NB. 0.6 NC. 1.0 ND. 1.6 N【答案】B【解析】豆粒从高处落下时速度为，则设向上为正方向，根据动量定理：，故B项正确，ACD三项错误所以选B2、（2021湖北省黄冈蕲春县四中高三上学期12月月考）如图，半径为R、质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放，小球自由落体后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为 ，则()A. 小球和小车组成的系统动量守恒B. 小车向左运动的最大距离为C 小球离开小车后做竖直上抛运动D. 小球第二次能上升的最大高度【答案】CD【解析】A：小球与小车在水平方向所受合外力为零，小球和小车组成的系统水平方向动量守恒；小球与小车在竖直方向所受合外力不为零，小球和小车组成的系统竖直方向动量不守恒故A项错误B：当小球向右运动时，设任一时刻小球速度的水平分量大小为，小车的速度大小为，据系统水平方向动量守恒，以向右为正，得，即，则小球与车在水平方向位移大小，又，解得：小车向左运动的最大距离故B项错误C：小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，系统水平方向动量为零，小球离开小车时两者在水平方向速度相等，则小球离开小车时小球与小车水平方向速度均为零，小球离开小车后做竖直上抛运动故C项正确D：小球第一次在车中运动过程中，由功能关系得：小球第二次在车中运动过程中，对应位置处速度变小，小车对小球的弹力变小，小球克服摩擦做的功变少，即，设小球第二次能上升的最大高度为，由功能关系得：，解得：故D项正确【点睛】功能关系的应用范围很广，可以求速度、力、功等物理量，特别是可以求变力做的功本题中摩擦力做功使机械能转化为内能3、（2021黑龙江海伦市一中高三上学期12月月考）如图所示，从同一高度以相同速率分别抛出质量相同的三个小球A、B、C，A竖直上抛，B平抛，C斜抛，小球落地后不反弹，不计空气阻力，下列说法中正确的是（）A. 三小球落地时动量相同B. 三小球动量的变化量相同C. 三小球动能变化量相同D. 三小球运动过程中重力的冲量IA>IC>IB【答案】CD【解析】AC质量相同的三个小球从同一高度以相同速率抛出，在运动过程中都只受重力，由动能定理可知，三个小球运动过程中动能的变化量相同，落地时速度大小相等，但方向不同，而动量是矢量，因此不相同，故A错误C正确；BD三个小球运动的时间不同，由竖直方向的分运动可知，运动过程中重力的冲量，由动量定理可知，动量的变化量也不相同，故B错误D正确。故选CD。4、（2021黑龙江海伦市一中高三上学期12月月考）质量相等的两物块P、Q间用一轻弹簧连接，放在光滑的水平地面上，并使Q物块紧靠在墙上，现用力F推物块P压缩弹簧，如图所示，待系统静止后突然撤去F，从撤去力F起计时，则下列说法不正确的是（）A. P、Q及弹簧组成的系统机械能总保持不变B. P、Q的总动量保持不变C. 不管弹簧伸到最长时，还是缩到最短时，P、Q的速度总相等D. 弹簧第二次恢复原长时，P的速度恰好为零，而Q的速度达到最大【答案】B【解析】A撤去力F后，P、Q及弹簧组成的系统，只有弹簧弹力做功，则只有弹性势能和动能相互转化，系统的总机械能保持不变，A正确；B撤去力F瞬间，系统总动量为零，撤去力F后直到弹簧恢复原长前，系统总动量增大，恢复原长后，系统总动量不变，因此整个过程P、Q的总动量先增大后不变，B错误；C不管弹簧伸到最长时，还是缩到最短时，P、Q的速度总相等，C正确；D撤去力F后，开始时物体P向左加速运动，直到弹簧第一次恢复原长，此时P的速度最大，Q的速度为零；此后P开始减速，Q开始加速，系统动量守恒，机械能也守恒，直到两个物体的动量互换，则P的速度减为零，Q的速度达到最大，此时弹簧第二次恢复原长，D正确；由于本题选择不正确的选项，故选B。5、（2021黑龙江大庆实验中学高三上学期12月月考）如图所示，弹性绳一端固定于A点，另一端连接穿在竖直杆上质量为m的小球，B处是位于AM中点的光滑定滑轮，且AB距离等于弹性绳原长L，此时ABM在同一水平线上，弹性绳劲度系数（g为重力加速度）。小球从M点由静止开始经过时间t滑到距M点为h的N点时速度恰好为零，球与杆间的动摩擦因数为=0.5。则从M到N的过程中（）A. 小球下落时，速度大小达到最大值B. 弹性绳对小球的冲量大小为mgtC. 弹性绳对小球做的功为D. 摩擦力对小球做的功为【答案】ACD【解析】A小球下落时，弹性绳的伸长量弹力大小为此时弹力沿竖直向上的分量为摩擦力则此时即竖直方向合力为零，加速度为零，速度最大，选项A正确。B小球下滑过程中弹性绳的弹力大于mg，则弹性绳对小球的冲量大于mgt，选项B错误；CD设小球在MN中间的任意位置C时，设BC=x，此时BC两点水平方向的距离不变，均为L，则此时小球对杆的弹力则摩擦力始终即从M到N摩擦力做功 从M到N由能量关系可知则弹性绳对小球做的功为选项CD正确；故选ACD。6、（2021安徽省太和一中高三上学期12月月考）如图所示，一长度为L的轻绳，一端固定一个质量为m的小球a，另一端固定在O点，O点距离地面的高度也为L，在O点正下方距离O点处有一光滑小铁钉c，c的正下方放有小球b。初始小球a与O点在同一水平线上，轻绳伸直。现由静止释放小球a，小球a与小球b碰后粘在一起并向左摆动，恰好能够沿圆弧运动到c点正上方。小球a和小球b均可视为质点，重力加速度为g，空气阻力不计。求：（1）碰后瞬间小球a的速度大小；（2）小球b的质量。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设小球b的质量为，碰后整体恰运动到最高点，整体做圆周运动的半径为根据牛顿第二定律有设碰后小球a的速度为，碰后整体由最低点到最高点的过程，根据机械能守恒有解得（2）小球a由静止释放到最低点，根据机械能守恒有小球a与小球b发生碰撞，根据动量守恒有解得7、（2021湖北省黄冈蕲春县四中高三上学期12月月考） 如图所示，粗糙斜面与光滑水平面通过可忽略的光滑小圆弧平滑连接，斜面倾角=370A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块（可视为质点），C为左侧附有胶泥的竖直薄板（质量均不计），D是两端分别水平连接B和C的轻质弹簧当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N、方向垂直斜面向下的恒力作用时，恰能沿斜面向下匀速运动现撤去F，让滑块A从斜面上距底端L=1m处由静止下滑，求：（g=10m/s2,sin370=06）（1）滑块A到达斜面底端时的速度大小；（2）滑块A与C接触粘在一起后，A、B和弹簧构成的系统在作用过程中，弹簧的最大弹性势能【答案】【解析】试题分析：（1）设为滑块与斜面间的动摩擦因数、v1为滑块A到达斜面底端时的速度.当施加恒力F时，滑块A沿斜面匀速下滑，有（F+mgcos）=mgsin （2分）未施加恒力F时，滑块A将沿斜面加速下滑，由动能定理有（mgsinmgcos）L=mv12/2 （2分）上二式联立解得 v1=2m/s （1分）（2）当A、B具有共同速度时，系统动能最小，弹簧的弹性势能最大，为Epm由动量守恒定律有 mv1=2mv （2分）Epm= mv12/2（2m）v22/2 （1分）由上二式解得 Epm="1" J （1分）考点：动能定理、动量守恒定律【名师点睛】本题综合考查了动能定理、动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强，关键理清运动过程，合力地选择研究对象，运用动量守恒定律解题（1）当物体受到恒力F时，做匀速直线运动，根据平衡得出动摩擦因数，撤去恒力F后，对A从初始位置到达底端的过程运用动能定理求出滑块A到达斜面底端时的速度大小；（2）滑块A与B碰撞的瞬间，A、B组成的系统动量守恒，根据动量守恒求出碰后的速度，此时，系统动能最小，弹簧弹性势能最大，结合能量守恒求出最大的弹性势能8、（2021湖北省十一校联盟高三上学期12月月考）如图甲所示，平台ON上有一轻质弹簧，其左端固定于竖直挡板上，右端与质量m=0.50kg、可看作质点的物块A相接触（不粘连），OP段粗糙且长度等于弹簧原长，PN段光滑，上面有静止的小滑块B、C，mB=kg，mC=kg,滑块B、C之间有一段轻弹簧刚好处于原长，B与轻弹簧连接，滑块C未连接弹簧，两滑块离N点足够远。物块A开始静止于P点，与OP段的动摩擦因数=0.50。现对物块施加一个水平向左的外力F，大小随位移x变化关系如图乙所示。物块A向左运动x=0.40m到达Q点，到达Q点时速度为零，随即撤去外力F，物块A在弹簧弹力作用下向右运动，与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。滑块C脱离弹簧后滑上倾角=37的传送带，并刚好到达传送带顶端。已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数=0.50，水平面MN右端N处与倾斜传送带理想连接，传送带以恒定速度v=1m/s顺时针转动，重力加速度g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。求：(1)与B物块碰前物块A的速度大小；(2)滑块C刚滑上传送带时的速度；(3)物块C滑上传送带到达顶端的过程中，电动机多做的功。【答案】(1)4m/s；(2) 3m/s；(3)0.8J【解析】(1)根据图象与坐标轴所围的面积表示力做的功，则弹簧被压缩过程中外力做的功为物块向左运动的过程中，克服摩擦力做功整个运动过程中克服摩擦力做功物块到达点时的速度为，由能量守恒得解得(2)对、系统，由动量守恒定律得设、碰撞后，弹簧恢复原长时的速度为，的速度为，取向右为正方向，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得解得(3)以的速度滑上传送带，假设匀减速直线运动的位移为时与传送带共速，根据牛顿第二定律得解得由运动学公式解得所用时间为与传送带间相对位移与传送带共速后继续减速，加速度大小为解得由运动学公式，解得所用时间为与传送带间相对位移所以相对位移为摩擦生热解得故电动机多做的功为9、（2021湖南省五市十校高三上学期12月月考）如图所示，三个质量相同的物体A、B、C，其中物体A可以看作质点，木板B、C完全相同，长度都为L，固定的四分之一圆弧轨道内侧光滑，半径为R，水平地面光滑。物体A从圆弧轨道顶端无初速滑下，冲上木板B，圆弧轨道末端水平且与静止木板等高，重力加速度为g。第一次木板C被钉子固定在地面上，A冲上B后刚好未滑离B板就停下，该过程所用时间为；第二次C木板被放开，A以同样初速度冲上B后直到A、B、C都达到稳定的状态，该过程所用时间为，（，未知）。求：(1)小物块A与木板之间的动摩擦因数；(2)前后两次所用时间的比