高考物理大二輪優(yōu)選新題：專題二　功和能　動(dòng)量 專題能力訓(xùn)練7 Word版含答案

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1、 專題能力訓(xùn)練7　動(dòng)量　動(dòng)量的綜合應(yīng)用 (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~4題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,5~7題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分) 1.(2017·全國卷Ⅰ)將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點(diǎn)火升空,50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動(dòng)量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/s

2、C.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s 2.一顆子彈水平射入靜止在光滑水平地面上的木塊后不再穿出,木塊的動(dòng)能增加了8 J,木塊的質(zhì)量大于子彈的質(zhì)量。則此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能可能是(　　) A.18 J B.16 J C.10 J D.6 J 3. 如圖所示,兩質(zhì)量分別為m1和m2的彈性小球疊放在一起,從高度為h處自由落下,且h遠(yuǎn)大于兩小球半徑,所有的碰撞都是完全彈性碰撞,且都發(fā)生在豎直方向。已知m2=3m1,則小球m1反彈后能達(dá)到的高度為(　　) A.h B.2h C.3h D.4h 4.一位質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從下蹲狀態(tài)向上起跳,經(jīng)Δt時(shí)間,身體伸直并剛

3、好離開地面,速度為v,在此過程中(　　) A.地面對(duì)他的沖量為mv+mgΔt,地面對(duì)他做的功為mv2 B.地面對(duì)他的沖量為mv+mgΔt,地面對(duì)他做的功為零 C.地面對(duì)他的沖量為mv,地面對(duì)他做的功為mv2 D.地面對(duì)他的沖量為mv-mgΔt,地面對(duì)他做的功為零 5.蹦極運(yùn)動(dòng)中,長彈性繩的一端固定,另一端綁在人身上,人從幾十米高處跳下,將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng),從繩恰好伸直,到人第一次下降至最低點(diǎn)的過程中,下列分析正確的是(　　) A.繩對(duì)人的沖量始終向上,人的動(dòng)量先增大后減小 B.繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功,人的動(dòng)能先增大后減小 C.繩恰好伸直時(shí),繩的彈性勢能為零,人的

4、動(dòng)能最大 D.人在最低點(diǎn)時(shí),繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力 6.在一條直線上,運(yùn)動(dòng)方向相反的兩球發(fā)生正碰。以球1的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?碰前球1、球2的動(dòng)量分別是p1=6 kg·m/s、p2=-8 kg·m/s。若兩球所在水平面是光滑的,碰后各自的動(dòng)量可能是(　　) A.p1'=4 kg·m/s,p2'=-6 kg·m/s B.p1'=-4 kg·m/s,p2'=2 kg·m/s C.p1'=-8 kg·m/s,p2'=6 kg·m/s D.p1'=-12 kg·m/s,p2'=10 kg·m/s 7.如圖甲所示,長木板A放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m=4 kg的小物體B以水平速度v=2

5、 m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面,由于A、B間存在摩擦,之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示,g取10 m/s2,則下列說法正確的是(　　) A.木板A獲得的動(dòng)能為2 J B.系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2 J C.木板A的最小長度為2 m D.A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 二、非選擇題(本題共3小題,共58分) 8.(18分)(2018·全國卷Ⅱ)汽車A在水平冰雪路面上行駛。駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B,立即采取制動(dòng)措施,但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時(shí)和兩車都完全停止后的位置如圖所示,碰撞后B車向前滑動(dòng)了4.5 m,A車向前滑動(dòng)了2.0 m,已知A和B的質(zhì)量分別為2.0×103

6、 kg和1.5×103 kg,兩車與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10,兩車碰撞時(shí)間極短,在碰撞后車輪均沒有滾動(dòng),重力加速度大小g取10 m/s2。求: (1)碰撞后的瞬間B車速度的大小; (2)碰撞前的瞬間A車速度的大小。 9.(20分)如圖所示,電阻不計(jì)的兩光滑金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng),放在水平絕緣桌面上,半徑為R的圓弧部分處在豎直平面內(nèi),水平直導(dǎo)軌部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,末端與桌面邊緣平齊。兩金屬棒ab、cd垂直于兩導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好。棒ab質(zhì)量為2m,電阻為r,棒cd的質(zhì)量為m,電阻為r。重力加速度為g。開始時(shí),棒cd靜止在水平直導(dǎo)軌上,棒ab從圓弧頂

7、端無初速度釋放,進(jìn)入水平直導(dǎo)軌后與棒cd始終沒有接觸并一直向右運(yùn)動(dòng),最后兩棒都離開導(dǎo)軌落到地面上。棒ab與棒cd落地點(diǎn)到桌面邊緣的水平距離之比為3∶1。求: (1)棒ab和棒cd離開導(dǎo)軌時(shí)的速度大小; (2)棒cd在水平導(dǎo)軌上的最大加速度; (3)兩棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱。 10.(20分) 香港迪士尼游樂園入口旁有一噴泉,在水泵作用下會(huì)從鯨魚模型背部噴出豎直向上的水柱,將站在沖浪板上的米老鼠模型托起,穩(wěn)定地懸停在空中,伴隨著音樂旋

8、律,米老鼠模型能夠上下運(yùn)動(dòng),引人駐足,如圖所示。這一景觀可做如下簡化,假設(shè)水柱以一定的速度從噴口豎直向上噴出,水柱的流量為Q(流量定義:在單位時(shí)間內(nèi)向上通過水柱橫截面的水的體積),設(shè)同一高度水柱橫截面上各處水的速率都相同,沖浪板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積,保證所有水都能噴到?jīng)_浪板的底部。水柱沖擊沖浪板前其水平方向的速度可忽略不計(jì),沖擊沖浪板后,水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開。已知米老鼠模型和沖浪板的總質(zhì)量為m0,水的密度為ρ,重力加速度大小為g,空氣阻力及水的阻力均可忽略不計(jì)。 (1)求噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量。 (2)由于水柱頂部的水與沖浪板相互作用

9、的時(shí)間很短,因此在分析水對(duì)沖浪板的作用力時(shí)可忽略這部分水所受的重力。試計(jì)算米老鼠模型在空中懸停時(shí),水到達(dá)沖浪板底部的速度大小。 (3)要使米老鼠模型在空中懸停的高度發(fā)生變化,需調(diào)整水泵對(duì)水做功的功率。水泵對(duì)水做功的功率定義為單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的動(dòng)能。請(qǐng)根據(jù)第(2)問中的計(jì)算結(jié)果,推導(dǎo)沖浪板底部距離噴口的高度h與水泵對(duì)水做功的功率P0之間的關(guān)系式。 答案： 1.A　解析 根據(jù)動(dòng)量守恒定律得:0=Mv1-mv2,故火箭的動(dòng)量與燃?xì)獾膭?dòng)量等大反向,故p=Mv1=mv2=0.05 kg×600 m/s=30 kg·m/s。 2.A　解析 設(shè)子彈的初速度為v0,射入木塊后子彈與木塊共同的速

10、度為v,木塊的質(zhì)量為m0,子彈的質(zhì)量為m。根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mv0=(m0+m)v,得v=,木塊獲得的動(dòng)能為ΔEk=m0v2=,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為Q=(m0+m)v2=;可得Q=ΔEk=ΔEk,因m0>m,則Q>2ΔEk=16 J,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。 3.D　4.B　5.AB　6.BC 7.AD　解析 由題中圖象可知,木板獲得的速度為v=1 m/s,A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以物體B的初速度方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得mv0=(m0+m)v,解得m0=4 kg,木板獲得的動(dòng)能為Ek=m0v2-0=2 J,故A正確;系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE=mv2-m0v2=4 J,故B錯(cuò)誤;速度—時(shí)間

11、圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移,故0~1 s內(nèi)物體B的位移為xB=×(2+1)×1 m=1.5 m,木板A的位移為xA=×1×1 m=0.5 m,則木板A的最小長度為l=xB-xA=1 m,故C錯(cuò)誤;由題圖可知,物體B在0~1 s的加速度a==-1 m/s2,負(fù)號(hào)表示加速度的方向與規(guī)定正方向相反,由牛頓第二定律得μmBg=mBa,得μ=0.1,故D正確。 8.答案 (1)3.0 m/s　(2)4.3 m/s 解析 (1)設(shè)B車的質(zhì)量為mB,碰后加速度大小為aB。根據(jù)牛頓第二定律有 μmBg=mBaB ① 式中μ是汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 設(shè)碰撞后瞬間B車速度的大小為vB',碰撞后滑

12、行的距離為sB。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 vB'2=2aBsB ② 聯(lián)立①②式并利用題給數(shù)據(jù)得 vB'=3.0 m/s。 ③ (2)設(shè)A車的質(zhì)量為mA,碰后加速度大小為aA。根據(jù)牛頓第二定律有μmAg=mAaA ④ 設(shè)碰撞后瞬間A車速度的大小為vA',碰撞后滑行的距離為sA。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 vA'2=2aAsA ⑤ 設(shè)碰撞前的瞬間A車速度的大小為vA,兩車在碰撞過程中動(dòng)量守恒,有mAvA=mAvA'+mBvB'⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式并利用題給數(shù)據(jù)得 vA≈4.3 m/s。 ⑦ 9.答案 (1) (2)　(3)mgR 10.答案 (1)ρQ　(2)　(3)h= 解析 (1)設(shè)在很短時(shí)

13、間內(nèi),從噴口噴出的水的體積為ΔV,質(zhì)量為Δm,水柱在噴口的初速度為v0,噴口的橫截面積為S。 則Δm=ρΔV,ΔV=Sv0Δt=QΔt,解得單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為=ρQ。 (2)設(shè)米老鼠模型和沖浪板在空中懸停時(shí),水柱頂部的水沖擊沖浪板底面速度由v變?yōu)?,對(duì)板的作用力的大小為F',板對(duì)水的作用力的大小為F,以向下為正方向,不考慮水柱頂部水的重力,根據(jù)動(dòng)量定理有FΔt=0-(Δm)(-v),根據(jù)牛頓第三定律F=F' 由于米老鼠模型在空中懸停,有F'=m0g,聯(lián)立可解得v=。 (3)設(shè)米老鼠模型和沖浪板懸停時(shí)其底面距離噴口的高度為h,對(duì)于單位時(shí)間內(nèi)噴出的水,根據(jù)機(jī)械能守恒定律(或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式)得(Δm)v2+(Δm)gh=(Δm),水泵對(duì)水做功的功率為P0=,聯(lián)立解得h=。