专题16 动量五年高考物理真题分类汇编解析版.docx

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专题16动量五年高考物理真题分类汇编解析版

专题15动量（解析版）

近5年（2017-2021）高考物理试题分类解析

2021全国乙卷第1题.如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。

用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。

在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（　　）

A.动量守恒，机械能守恒

B.动量守恒，机械能不守恒

C.动量不守恒，机械能守恒

D.动量不守恒，机械能不守恒

【答案】B

【解析】

因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械能不守恒。

故选B。

2021山东卷第11题.如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。

已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力，以下判断正确的是（　　）

A.投出物资后热气球做匀加速直线运动

B.投出物资后热气球所受合力大小为

C.

D.

【答案】BC

【解析】AB．热气球开始携带物资时处于静止状态，所受合外力为0，初动量为0，水平投出重力为的物资瞬间，满足动量守恒定律

则热气球和物资的动量等大反向，热气球获得水平向左的速度，热气球所受合外力恒为，竖直向上，所以热气球做匀加速曲线运动，A错误，B正确；

CD．热气球和物资的运动示意图如图所示

热气球和物资所受合力大小均为，所以热气球在竖直方向上加速度大小为

物资落地过程所用的时间内，根据解得落地时间为

热气球在竖直方向上运动的位移为

热气球和物资在水平方向均做匀速直线运动，水平位移为

根据勾股定理可知热气球和物资的实际位移为

C正确，D错误。

故选BC。

2020全国1卷第1题

1.行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。

若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　　）

A.增加了司机单位面积的受力大小

B.减少了碰撞前后司机动量的变化量

C.将司机的动能全部转换成汽车的动能

D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积

【答案】D

【解析】A．因安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，故A错误；

B．根据有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，所以动量的改变量也相同，故B错误；

C．因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能，不能全部转化成汽车的动能，故C错误；

D．因为安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲故增加了作用时间，故D正确。

故选D。

2020全国2卷第8题

8.水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0kg的静止物块以大小为5.0m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0m/s的速度与挡板弹性碰撞。

总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0m/s，反弹的物块不能再追上运动员。

不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为

A.48kgB.53kgC.58kgD.63kg

【答案】BC

【解析】设运动员和物块的质量分别为、规定运动员运动的方向为正方向，运动员开始时静止，第一次将物块推出后，运动员和物块的速度大小分别为、，则根据动量守恒定律

解得

物块与弹性挡板撞击后，运动方向与运动员同向，当运动员再次推出物块

解得

第3次推出后

解得

依次类推，第8次推出后，运动员的速度

根据题意可知

解得

第7次运动员的速度一定小于，则

解得

综上所述，运动员的质量满足

AD错误，BC正确。

故选BC。

2020全国3卷第2题

2.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。

已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（　　）

A.3JB.4JC.5JD.6J

【答案】A

【解析】由v-t图可知，碰前甲、乙的速度分别为，；碰后甲、乙的速度分别为，，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得

解得

则损失的机械能为

解得

故选A。

2020江苏省卷第12题

12.[选修3-5]（12分）

（3）一只质量为的乌贼吸入的水，静止在水中.遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以的速度向前逃窜.求该乌贼喷出的水的速度大小v.

【解析】（3）由动量守恒得

解得，代入数据得

2020北京卷第13题

13.在同一竖直平面内，3个完全相同的小钢球（1号、2号、3号）悬挂于同一高度；静止时小球恰能接触且悬线平行，如图所示。

在下列实验中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。

以下分析正确的是（　　）

A.将1号移至高度释放，碰撞后，观察到2号静止、3号摆至高度。

若2号换成质量不同的小钢球，重复上述实验，3号仍能摆至高度

B.将1、2号一起移至高度释放，碰撞后，观察到1号静止，2、3号一起摆至高度，释放后整个过程机械能和动量都守恒

C.将右侧涂胶的1号移至高度释放，1、2号碰撞后粘在一起，根据机械能守恒，3号仍能摆至高度

D.将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度释放，碰撞后，2、3号粘在一起向右运动，未能摆至高度，释放后整个过程机械能和动量都不守恒

【答案】D

【解析】A．1号球与质量不同的2号球相碰撞后，1号球速度不为零，则2号球获得的动能小于1号球撞2号球前瞬间的动能，所以2号球与3号球相碰撞后，3号球获得的动能也小于1号球撞2号球前瞬间的动能，则3号不可能摆至高度，故A错误；

B．1、2号球释放后，三小球之间的碰撞为弹性碰撞，且三小球组成的系统只有重力做功，所以系统的机械能守恒，但整个过程中，系统所受合外力不为零，所以系统动量不守恒，故B错误；

C．1、2号碰撞后粘在一起，为完全非弹性碰撞，碰撞过程有机械能损失，所以1、2号球再与3号球相碰后，3号球获得的动能不足以使其摆至高度，故C错误；

D．碰撞后，2、3号粘在一起，为完全非弹性碰撞，碰撞过程有机械能损失，且整个过程中，系统所受合外力不为零，所以系统的机械能和动量都不守恒，故D正确。

故选D。

2020天津卷第12题

12.长为l的轻绳上端固定，下端系着质量为的小球A，处于静止状态。

A受到一个水平瞬时冲量后在竖直平面内做圆周运动，恰好能通过圆周轨迹的最高点。

当A回到最低点时，质量为的小球B与之迎面正碰，碰后A、B粘在一起，仍做圆周运动，并能通过圆周轨迹的最高点。

不计空气阻力，重力加速度为g，求

（1）A受到的水平瞬时冲量I的大小；

（2）碰撞前瞬间B的动能至少多大？

【答案】

（1）；

（2）

【解析】

（1）A恰好能通过圆周轨迹的最高点，此时轻绳的拉力刚好为零，设A在最高点时的速度大小为v，由牛顿第二定律，有①

A从最低点到最高点的过程中机械能守恒，取轨迹最低点处重力势能为零，设A在最低点的速度大小为，有②

由动量定理，有③

联立①②③式，得④

（2）设两球粘在一起时速度大小为，A、B粘在一起后恰能通过圆周轨迹的最高点，需满足

⑤

要达到上述条件，碰后两球速度方向必须与碰前B的速度方向相同，以此方向为正方向，设B碰前瞬间的速度大小为，由动量守恒定律，有⑥

又⑦

联立①②⑤⑥⑦式，得碰撞前瞬间B的动能至少为⑧

2020山东卷第18题

18.如图所示，一倾角为的固定斜面的底端安装一弹性挡板，P、Q两物块的质量分别为m和4m，Q静止于斜面上A处。

某时刻，P以沿斜面向上的速度v0与Q发生弹性碰撞。

Q与斜面间的动摩擦因数等于，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

P与斜面间无摩擦，与挡板之间的碰撞无动能损失。

两物块均可以看作质点，斜面足够长，Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞。

重力加速度大小为g。

（1）求P与Q第一次碰撞后瞬间各自的速度大小vP1、vQ1；

（2）求第n次碰撞使物块Q上升的高度hn；

（3）求物块Q从A点上升的总高度H；

（4）为保证在Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞，求A点与挡板之间的最小距离s。

【答案】

（1）P的速度大小为，Q的速度大小为；

（2）（n=1，2，3……）；（3）；（4）

【解析】

（1）P与Q的第一次碰撞，取P的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

①

由机械能守恒定律得②

联立①②式得③④

故第一次碰撞后P的速度大小为，Q的速度大小为

（2）设第一次碰撞后Q上升的高度为h1，对Q由运动学公式得⑤

联立①②⑤式得⑥

设P运动至与Q刚要发生第二次碰撞前的位置时速度为，第一次碰后至第二次碰前，对P由动能定理得

⑦

联立①②⑤⑦式得⑧

P与Q的第二次碰撞，设碰后P与Q的速度分别为、，由动量守恒定律得

⑨

由机械能守恒定律得⑩

联立①②⑤⑦⑨⑩式得⑪

⑫

设第二次碰撞后Q上升的高度为h2，对Q由运动学公式得⑬

联立①②⑤⑦⑨⑩⑬式得⑭

设P运动至与Q刚要发生第三次碰撞前的位置时速度为，第二次碰后至第三次碰前，对P由动能定理得

⑮

联立①②⑤⑦⑨⑩⑬⑮式得⑯

P与Q的第三次碰撞，设碰后P与Q的速度分别为、，

由动量守恒定律得⑰

由机械能守恒定律得⑱

联立①②⑤⑦⑨⑩⑬⑮⑰⑱式得⑲

⑳

设第三次碰撞后Q上升的高度为h3，对Q由运动学公式⑩得㉑

联立①②⑤⑦⑨⑩⑬⑮⑰⑱㉑式得㉒

总结可知，第n次碰撞后，物块Q上升的高度为

（n=1，2，3……）㉓

（3）当P、Q达到H时，两物块到此处的速度可视为零，对两物块运动全过程由动能定理得

㉔

解得㉕

（4）设Q第一次碰撞至速度减为零需要的时间为t1，由运动学公式得㉖

设P运动到斜面底端时的速度为，需要的时间为t2，由运动学公式得

㉗

㉘

设P从A点到Q第一次碰后速度减为零处匀减速运动的时间为t3㉙

当A点与挡板之间的距离最小时㉚

联立㉖㉗㉘㉙㉚式，代入数据得㉛

2019全国2卷25.（20分）

一质量为m=2000kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。

行驶过程中，司机忽然发现前方100m处有一警示牌。

立即刹车。

刹车过程中，汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图（a）中的图线。

图（a）中，0~t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间（这段时间内汽车所受阻力已忽略，汽车仍保持匀速行驶），t1=0.8s；t1~t2时间段为刹车系统的启动时间，t2=1.3s；从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作，直至汽车停止，已知从t2时刻开始，汽车第1s内的位移为24m，第4s内的位移为1m。

（1）在图（b）中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线；

（2）求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小；

（3）求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1~t2时间内汽车克服阻力做的功；司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离约为多少（以t1~t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度）？

【解析】25．

（1）v-t图像如图所示。

（2）设刹车前汽车匀速行驶时的速度大小为v1，则t1时刻的速度也为v1，t2时刻的速度也为v2，在t2时刻后汽车做匀减速运动，设其加