2021年新高考真题物理专题汇编13 动量守恒定律（解析版）.doc

专题13 动量守恒定律一．选择题1. (2021新高考福建)福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响.已知10级台风的风速范围为，16级台风的风速范围为.若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的A.2倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍【参考答案】B 【解题思路】设交通标志牌迎风面积为S，空气密度为ρ,标志牌对台风的作用力为F，在t时间内吹向标志牌的空气体积为vtS，空气质量m=ρvtS，由动量定理，Ft=mv-（- mv），解得F=2ρSv2，由牛顿第三定律，可知台风对该交通标志牌的作用力大小为F’=F=2ρSv2，10级台风的风速我们取27m/s，16级台风的风速我们取54m/s估算，16级台风对该交通标志牌的作用力大小与10级台风对该交通标志牌的作用力大小之比为===4，即16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的4倍，选项B正确2. （2021高考新课程湖北卷）抗日战争时期，我军缴获不少敌军武器武装自己，其中某轻机枪子弹弹头质量约8 g，出膛速度大小约750 m/s某战士在使用该机枪连续射击1分钟的过程中，机枪所受子弹的平均反冲力大小约12 N，则机枪在这1分钟内射出子弹的数量约为（　　）A.40 B.80 C.120 D.160【参考答案】C【解题思路】由动量定理，Ft=nmv，解得n=120，选项C正确。

3. （2021新高考湖南卷）如图（a），质量分别为、的、两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力作用在上，系统静止在光滑水平面上（靠墙面），此时弹簧形变量为撤去外力并开始计时，、两物体运动的图像如图（b）所示，表示0到时间内的图线与坐标轴所围面积大小，、分别表示到时间内、的图线与坐标轴所围面积大小在时刻的速度为下列说法正确的是（ ）A. 0到时间内，墙对的冲量等于B. C. 运动后，弹簧的最大形变量等于D. 【参考答案】BC【命题意图】本题考查动量守恒定律、牛顿运动定律及其相关知识点解题思路】.根据加速度图像面积表示速度变化可知，0到t1时间内，A的速度变化等于S1，由动量定理可知，弹簧对A的冲量大小等于mAS1，根据牛顿第三定律可知弹簧对B的冲量也等于mAS1，墙对B的冲量也等于mAS1，选项A错误；从t1到t2时间内AB组成的系统动量守恒，由动量守恒定律，mAS2= mBS3，由于S2＜S3，所以mA＞mB，选项B正确；B运动后，弹簧最大形变量等于x，选项C正确；对整个过程，动量守恒定律，由于二者质量不等，A、B的速度变化不等，选项D错误名师点评】理解掌握加速度图像面积表示速度变化是解题关键。

4. （2021年1月浙江选考）在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2:1、初速度均沿水平方向的两个碎块遥控器引爆瞬间开始计时，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声已知声音在空气中的传播速度为340m/s，忽略空气阻力下列说法正确的是A.两碎块的位移大小之比为1:2 B.爆炸物的爆炸点离地面高度为80mC.爆炸后质量大的碎块的初速度为68m/s D.爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m【参考答案】B【名师解析】爆炸物爆炸，动量守恒，v1=v2，解得两碎块的初速度之比为v1∶v2=1∶2，由平抛运动规律x=vt可知，两碎块的水平位移大小之比为x1∶x2=v1∶v2=1∶2，选项A错误；根据题述，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声，可知碎块在空中下落时间为t=4s，由平抛运动规律可知，.爆炸物的爆炸点离地面高度为h=gt2=80m，选项B正确；爆炸后质量大的碎块落地时撞击地面的声音传播到声音记录仪的时间为t1=5s-4s=1s，撞击地面处距离声音记录仪的距离为x1=vt1=340m，由x1=v1t，解得：v1=85m，选项C错误；爆炸后质量小的碎块落地时撞击地面的声音传播到声音记录仪的时间为t2=6s-4s=2s，撞击地面处距离声音记录仪的距离为x2=vt2=680m，爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为x= x1+ x2=340m+680m=1020m，选项D错误。

5．（2021新高考北京卷）如图所示，圆盘在水平面内以角速度ω绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴r处的P点有一质量为m的小物体随圆盘一起转动某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止下列说法正确的是A．圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向B．圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为C．圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动D．圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为 【参考答案】D【解题思路】圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹的法线方向（沿轨迹半径指向圆心），选项A错误；小物体随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，f=，小物体运动一圈时间T=2π/ω，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为所受摩擦力的冲量大小为If=fT=2πmωr，选项B错误；圆盘停止转动后，由于惯性，小物体沿运动轨迹切线方向运动，选项C错误；圆盘停止转动时，小物体速度v=ωr，由动量定理，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为I=△mv=，选项D正确6. （2021新高考湖南卷）物体的运动状态可用位置和动量描述，称为相，对应图像中的一个点物体运动状态的变化可用图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。

假如一质点沿轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则对应的相轨迹可能是（ ）A. B. C. D. 【参考答案】 D 【解题思路】本题考查匀变速直线运动规律、动量知识的综合运用，主要考查对新知识的理解能力.根据题述，质点沿x轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律，其速度v=，其动量p=mv=m，所以对应的相轨迹可能是D名师点评】理解掌握相和相轨迹，是正确解题的关键二．计算题1．（9分）（2021新高考北京卷）如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端A以水平速度v0与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出抛出点距离水平地面的竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2求：（1）两物块在空中运动的时间t；（2）两物块碰前A的速度v0的大小；（3）两物块碰撞过程中损失的机械能 【解题思路】17．（9分）（1）竖直方向为自由落体运动，由 得 t = 0.30 s（2）设A、B碰后速度为，水平方向为匀速运动，由 得 根据动量守恒定律，由 得 （3）两物体碰撞过程中损失的机械能 得 2.（16分）(2021新高考福建)如图（a），同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为，O为水平连线的中点，M、N在连线的中垂线上.A、B两点分别固定有一点电荷，电荷量均为Q（）.以O为原点，竖直向下为正方向建立x轴.若取无穷远处为电势零点，则上的电势随位置x的变化关系如图（b）所示.一电荷量为Q（）的小球以一定初动能从M点竖直下落，一段时间后经过N点，其在段运动的加速度大小随位置x的变化关系如图（c）所示.图中g为重力加速度大小，k为静电力常量.（1）求小球在M点所受电场力大小.（2）当小球运动到N点时，恰与一沿x轴负方向运动的不带电绝缘小球发生弹性碰撞.已知与的质量相等，碰撞前，后的动能均为，碰撞时间极短.求碰撞前的动量大小.（3）现将固定在N点，为保证能运动到N点与之相碰，从M点下落时的初动能须满足什么条件？【名师解析】.（1）设到喜的距离为，A点的电荷对小球的库仑力大小为，由库仑定律有①设小球在喜所受电场力大小为，由力的合成有②联立①②式，由几何关系并代入数据得③（2）设O点下方处为点，与的距离为，小球在处所受的库仑力大小为，由库仑定律和力的合成有④式中设小球的质量为，小球在点的加速度大小为，由牛顿第二定律有⑤由图（c）可知，式中，联立④⑤式并代入数据得⑥设的质量为，碰撞前、后的速度分别为，，碰撞前、后的速度分别为，取竖直向而为正方向.由动量守恒定律和能量守恒定律有⑦⑧设小球S碰撞前的动量为，由动量的定义有⑨依题意，.联立⑥⑦⑧⑨式并代入数据，得⑩即碰撞前的动量大小为.（3）设O点上方处为D点.根据图（c）和对称性可知，在D点所受的电场力大小等于小球的重力大小，方向竖直向上，在此处加速度为0；在D点上方做减速运动，在D点下方做加速运动，为保证能运动到N点与相碰，运动到D点时的速度必须大于零.设M点与D点电势差为，由电势差定义有⑪设小球初动能为，运动到D点的动能为，由动能定理有⑫⑬由对称性，D点与C点电势相等，M点与N点电势相等，依据图（b）所给数据，并联立⑥⑪⑫⑬式可得：⑭3．（9分）（2021高考新课程I卷山东卷）海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。

一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上取重力加速度，忽略空气阻力1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小F；（碰撞过程中不计重力）（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系若海鸥水平飞行的高度仍为，速度大小在之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围名师解析】．（1）设平抛运动的时间为t，鸟蛤落地前瞬间的速度大小为v，竖直方向分速度大小为，根据运动的合成与分解得 ① ② ③在碰撞过程中，以鸟蛤为研究对象，取速度v的方向为正方向，由动量定理得 ④联立①②③④式，代入数据得 ⑤（2）若释放鸟蛤的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1，击中右端时，释放点的x坐标为，得 ⑥ ⑦联立①⑥⑦式，代入数据得 ⑧若释放鸟蛤时的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为，击中右端时，释放点的x坐标为，得 ⑨ ⑩联立①⑨⑩式，代入数据得 ⑪综上得x坐标区间或 ⑫4.（11分) （2021年高考广东学业水平选择性测试）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10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s1＝3.510_2m，乙与边框a相隔s2＝2.010_2m，算珠与导杆间的动摩擦因数μ＝0.1．现用手指将甲以0.4m/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10m/s2．（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a；（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间．【关键能力】 本题以算盘上拨出算珠为情景，考查动能定理、动量守恒定律、牛顿运动定律及其相关知识点。