专题16 动量五年高考物理真题分类汇编解析版Word文件下载.docx
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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
【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
第3次推出后
依次类推,第8次推出后,运动员的速度
根据题意可知
第7次运动员的速度一定小于,则
综上所述,运动员的质量满足
AD错误,BC正确。
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
则损失的机械能为
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.
(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
【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。
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)
(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。
(1)P的速度大小为,Q的速度大小为;
(2)(n=1,2,3……);
(3);
(4)
(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