最新版高考物理第七章動(dòng)量第3講動(dòng)量守恒和能量守恒的綜合應(yīng)用檢測(cè).doc

1、第3講 動(dòng)量守恒和能量守恒的綜合應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.（2017北京朝陽期中，12,3分）小鐵塊置于薄木板右端，薄木板放在光滑的水平地面上，鐵塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量。t=0時(shí)使兩者獲得等大反向的初速度開始運(yùn)動(dòng)，t=t 1時(shí)鐵塊剛好到達(dá)木板的左端并停止相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)與開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置相比較，下列示意圖符合實(shí)際的是（）2 . 一中子與一質(zhì)量數(shù)為 A（A>1）的原子核發(fā)生彈性正碰。若碰前原子核靜止，則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為（）B. 一A-14 HC. D.3 .（多選）矩形滑塊由不同材料的上、下兩層粘合在一起組成，將其放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊。若射擊下層，子彈剛

2、好不射出；若射擊上層，則子彈剛好能射穿一半厚度 ，如圖所 示。則上述兩種情況相比較 （）A.子彈的末速度大小相等B.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多C.子彈對(duì)滑塊做的功不相同D.子彈和滑塊間的水平作用力一樣大A （VWW B力51%外Z線而外切力為初勿陶力5%我4.（2016北京東城零模,17）如圖所示，在光滑的水平面上有兩物體A B,它們的質(zhì)量均為 m=在物體B上固定一個(gè)輕彈簧處于靜止?fàn)顟B(tài)。物體A以速度vo沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，通過彈簧與物體 B發(fā)生作用。下列說法正確的是（）A.當(dāng)彈簧獲得的彈性勢(shì)能最大時(shí)，物體A的速度為零B.當(dāng)彈簧獲得的彈性勢(shì)能最大時(shí)，物體B的速度為零C.在彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大的過程中

3、，彈簧對(duì)物體B所做的功為工m$D.在彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大的過程中，彈簧對(duì)物體A和物體B的沖量大小相等，方向相反5.（2017北京海淀零模，18）如圖所示,在光滑水平地面上有A、B兩個(gè)小物塊，其中物塊A的左側(cè)連接一輕 質(zhì)彈簧。物塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，物塊B以一定的初速度向物塊 A運(yùn)動(dòng)，并通過彈簧與物塊 A發(fā)生彈性正碰。對(duì)于該作用過程，兩物塊的速率變化可用速率 -時(shí)間圖像進(jìn)行描述，在選項(xiàng)圖所示的圖像中，圖線1表示物塊A的速率變化情況，圖線2表示物塊B的速率變化情況。則在這四個(gè)圖像中可能正確的是（）6.（2017北京朝陽期中，18,6分）如圖所示,光滑水平冰面上固定一足夠長(zhǎng)的光滑斜面體，其底部與水平面

4、相切，左側(cè)有一滑塊和一小孩（站在冰車上）處于靜止?fàn)顟B(tài)。在某次滑冰游戲中，小孩將滑塊以相對(duì)冰面V1=4 m/s的速度向右推出，已知滑塊的質(zhì)量m=10 kg,小孩與冰車的總質(zhì)量 m=40 kg,小孩與冰車始終無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，取重力加速度g=10 m/s 2,求:推出滑塊后小孩的速度大小V2；(2)滑塊在斜面體上上升的最大高度H；小孩推出滑塊的過程中所做的功W7.（2017北京東城一模，23,18分）能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、電荷守恒定律等是自然界普遍遵循的 規(guī)律,在微觀粒子的相互作用過程中也同樣適用。盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子之后，他猜測(cè)：原子核內(nèi)可能還存在一種不帶電的粒子。（1）為尋找這種不帶電的粒子，他的學(xué)

5、生查德威克用“粒子轟擊一系列元素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他用 a加子'川時(shí)轟擊破原子核4 Be）時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種未知射線，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確定這就是中子 ，從而證實(shí)了盧瑟福的猜測(cè)。請(qǐng)你完成此核反應(yīng)方程HeBe-n。（2）為了測(cè)定中子的質(zhì)量 m,查德威克用初速度相同的中子分別與靜止的氫核和靜止的氮核發(fā)生彈性1正碰。實(shí)驗(yàn)中他測(cè)得碰撞后氮核的速率與氫核的速率關(guān)系是VN=Ih。已知氮核質(zhì)量與氫核質(zhì)量的關(guān)系是mN=14mH,將中子與氫核、氮核的碰撞視為彈性碰撞。請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算中子質(zhì)量m與氫核質(zhì)量mH的比值。（3）以鈾235為裂變?nèi)剂系摹奥凶印焙朔磻?yīng)堆中，裂變時(shí)放出的中子有的速度很大，不易被鈾235俘獲，需要使

6、其減速。在討論如何使中子減速的問題時(shí)，有人設(shè)計(jì)了一種方案：讓快中子與靜止的粒子發(fā)生碰撞，他選擇了三種粒子：鉛核、氫核、電子。以彈性正碰為例，僅從力學(xué)角度分析，哪一種粒子使中子減速效果最好，請(qǐng)說出你的觀點(diǎn)并說明理由。綜合提能1.（2018北京西城期末）（多選）如圖甲所示，一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別是田和mi的兩物塊相連，它們靜止在光滑水平地面上?，F(xiàn)給物塊m一個(gè)瞬時(shí)沖量，使它獲得水平向右的速度V0,從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，兩物 塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列判斷正確的是w+點(diǎn)一 f日 ,$孝， . .-/jp,zj,. . i1 ., z. r， f _ _i, 幗取mz.A.t i時(shí)刻彈簧長(zhǎng)

7、度最短B.t 2時(shí)刻彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)C.在tlt3時(shí)間內(nèi)，彈簧處于壓縮狀態(tài)D.在12r 4時(shí)間內(nèi)，彈簧處于拉長(zhǎng)狀態(tài)2.(2017北京海淀期中,17,10分)建筑工程中的“打樁”是利用重錘的沖擊克服泥土對(duì)樁柱的阻力，使樁柱插入泥土到達(dá)預(yù)定深度白過程。如圖甲所示，設(shè)打樁機(jī)重錘的質(zhì)量為m,樁柱的質(zhì)量為 M打樁過程可簡(jiǎn)化如下：樁柱下端開始時(shí)在地表面沒有進(jìn)入泥土，提升重錘到距離樁柱上端h高度后使其自由落下，重錘撞擊樁柱上端，經(jīng)極短時(shí)間的撞擊使兩者以共同的速度一起向下移動(dòng)一段距離后停止。然后再次提升重錘，重復(fù)打樁過程，逐漸把樁柱打到預(yù)定深度。設(shè)樁柱向下移動(dòng)的過程中泥土對(duì)樁柱的阻力f的大小與樁柱打入泥土中的深度

8、x成正比，其函數(shù)表達(dá)式f=kx(k為大于0的常量，具體值未知),f-x圖像如圖乙所示。已知重力加速度大小為go(1)求重錘與樁柱第一次碰撞后瞬間的共同速度大小；(2)圖像法和比較法是研究物理問題的重要方法，例如從教科書中我們明白了由v-t圖像求直線運(yùn)動(dòng)位移的思想和方法，請(qǐng)你借鑒此方法，根據(jù)圖示的f-x圖像結(jié)合函數(shù)式f=kx,分析推導(dǎo)在第一次打樁將樁柱打入泥土的過程中阻力所做的功與樁柱打入泥土深度的關(guān)系式；并將泥土對(duì)樁柱的阻力與你熟悉的彈簧彈力進(jìn)行比較，從做功與能量轉(zhuǎn)化的角度簡(jiǎn)要說明泥土對(duì)樁柱的阻力做功和彈簧彈力做功的不同；(3)若重錘與樁柱第一次的撞擊能把樁柱打入泥土中的深度為d,試求常量k的

9、大小。3.（2017北京朝陽一模，24,20分）動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)定律，它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決二維問題時(shí)，可以在相互垂直的x、y兩個(gè)方向上分別研究。（1）如圖1所示，質(zhì)量分別為m、m2的球1和球2構(gòu)成的系統(tǒng)，不考慮系統(tǒng)的外力作用。球 1以速度vi（方向沿x軸正向）與靜止的球2碰撞，若速度V1不在兩球球心'的連線上，碰撞之后兩球的速度 V1'、V2' 都會(huì)偏離V1的方向，偏角分別為0和4 ,且V1、m、m。、（）均已知。.壇 a -i t圖1a.請(qǐng)寫出計(jì)算V1'、V2'的大小時(shí)主要依據(jù)的關(guān)系式b.請(qǐng)分析說明球1

10、對(duì)王2的平均作用力F的方向。圖2X射線中（2）如圖2所示，美國物理學(xué)家康普頓及其團(tuán)隊(duì)將X射線入射到石墨上，發(fā)現(xiàn)被石墨散射的 除了有與入射波長(zhǎng)相同的成分外，還有與入射波長(zhǎng)不同的成分。我國物理學(xué)家吳有訓(xùn)在此項(xiàng)研究中也做 出了突出貢獻(xiàn)，因此物理學(xué)界也把這一效應(yīng)稱為“康普頓吳效應(yīng)”。由于這一現(xiàn)象很難用經(jīng)典電磁理論解釋，所以康普頓提出光子不僅具有能量，也具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量p與其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)入之間的關(guān)系為p=工（h為普朗克常量）。進(jìn)一步研究表明 X射線的散射實(shí)質(zhì)是單個(gè)光子與單個(gè)電子發(fā)生碰撞的結(jié)果。由于電子的速度遠(yuǎn)小于光的速度，可認(rèn)為電子在碰撞前是靜止的?，F(xiàn)探測(cè)到散射X射線的波長(zhǎng)不同于入射X射線的波長(zhǎng)，請(qǐng)你

11、構(gòu)建一個(gè)合理白相互作用模型 ，解決以下問題：a.請(qǐng)定性分析散射 X射線的波長(zhǎng) 入與入射X射線的波長(zhǎng)入的大小關(guān)系；b.若已知入射X射線的波長(zhǎng)為 入，散射X射線的波長(zhǎng)為 入。設(shè)散射X射線相對(duì)入射方向的偏轉(zhuǎn)角為。求9 =一時(shí)電子獲得的動(dòng)量。答案精解精析基礎(chǔ)鞏固1 .A 鐵塊質(zhì)量大于木板質(zhì)量，系統(tǒng)所受合外力為零，動(dòng)量守恒，根據(jù)初動(dòng)量情況，可知末動(dòng)量方向向左。具體運(yùn)動(dòng)情況如以下分析：根據(jù)牛頓第二定律f=ma可知，鐵塊的加速度較小，因此，鐵塊向左以較小的加速度勻減速運(yùn)動(dòng)，木板以較大的加速度向右勻減速運(yùn)動(dòng)，木板的速度先減為零，然后反向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者速度相等時(shí)，停止相又於！動(dòng)，由動(dòng)量守恒可得出v<v0,因

12、整個(gè)過程中木板所受摩擦力始終向左且不變，則木板的加速度不變，又木板初速度向右、末速度向左 ，則知木板先向右做勻減速運(yùn)動(dòng) ，后向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，因 v<V0,則知木板向右減速的位移大于向左加速的位移 ,選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C D錯(cuò)誤。2 .A 設(shè)中子質(zhì)量為 m,則原子核的質(zhì)量為 Am設(shè)碰撞前后中子的速度分別為v。、Vi,碰后原子核的速度為ill1-A vd 4+1V2,由彈性碰撞可得一 一，A 一A77 4B1+1 花印二 A 十多mv)=mv+Am2, m = m + Am ,解得 vi= v。,故= ,A 正確。3 .AB 由動(dòng)量守恒定律有 mv=(m+M)v共，得v共="死

13、,A正確；由能量守恒定律有 Q=m2-m+M) - ,知B正1或確；由動(dòng)能定理有一M ：0=W,知C錯(cuò)誤；產(chǎn)生的熱量Q=f - As,因As不同，則f也不同，故D錯(cuò)誤。14 .D 當(dāng)A、B速度相同時(shí)，彈簧獲得最大彈性勢(shì)能，故A、B均錯(cuò)誤。系統(tǒng)機(jī)械能守恒，E總=m5,故當(dāng)彈簧1具有彈性勢(shì)能時(shí)，物體的動(dòng)能一定小于2m °,故C錯(cuò)誤；彈簧對(duì)A、B的作用力始終大小相等方向相反，彈簧對(duì)物體A和物體B的沖量大小相等，方向相反，故D正確。5.B 由圖像知速度方向都為正。 B通過彈簧與A發(fā)生彈性碰撞，B減速,A加速，某一時(shí)刻兩者速度相等， 之后A繼續(xù)加速,B繼續(xù)減速，Vb<Va,當(dāng)彈簧恢復(fù)到原

14、長(zhǎng)時(shí)，A、B間無相互作用，兩者同時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng)，所 以選R6 .答案 (1)1 m/s (2)0.8 m (3)100 J 解析(1)對(duì)于滑塊、小孩以及冰車構(gòu)成的系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得：0=mivi-m2v2代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：v 2=1 m/s(2)對(duì)于，t塊,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得m=mgH代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：H=0.8 m(3)小孩在推出滑塊的過程中所做的功等于系統(tǒng)所獲得的總動(dòng)能，即:W=-mi代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：W=100 J"衛(wèi)一7 .。答案(1 6 c (2/(3)見解析。解析(1)由質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可得，此核反應(yīng)方程為:HeBe(2)設(shè)中子與氫核、氮核碰撞前的速率為

15、vo中子與氫核發(fā)生彈性碰撞時(shí)根據(jù)動(dòng)量守恒定律有 mvo=mnvn+nHVHlit - - 根據(jù)能量守恒定律有-m ：=-mn+-rh解得碰后氫核的速率 VH=同理可得,中子與氮核發(fā)生彈性碰撞后,氮核的速率VN=Mil打f+f因此有解得叫中場(chǎng)(3)僅從力學(xué)角度分析，氫核減速效果最好。，碰撞后中子的速率中子與質(zhì)量為m的粒子發(fā)生彈性正碰時(shí)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律有Vn'=ffin+n：由于鉛核質(zhì)量比中子質(zhì)量大很多，碰撞后中子幾乎被原速率彈回。由于電子質(zhì)量比中子質(zhì)量小很多，碰撞后中子基本不會(huì)減速。由于中子質(zhì)量與氫核質(zhì)量相差不多,碰撞后中子的速率將會(huì)減小很多。綜合提能1.ABD m與m2

16、速度相同時(shí)，動(dòng)能損失最多，此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能最大，0t i時(shí)間內(nèi)，相當(dāng)于m追m2,兩物塊相 距越來越近，t i時(shí)刻彈簧最短；t it2時(shí)間內(nèi)，m2一直加速向右運(yùn)動(dòng)，mi先向右減速，后反向向左加速，兩物塊 相距越來越遠(yuǎn)；由丫d圖像中斜率表示加速度，可知12時(shí)刻兩物塊的加速度為零，即彈簧恢復(fù)原長(zhǎng);t 2t 3 時(shí)間內(nèi)，m2繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，兩物塊相距越來越遠(yuǎn)，彈簧伸長(zhǎng)，t 3時(shí)刻兩物塊共速，彈性勢(shì)能最大，彈簧最 長(zhǎng);t 3t4時(shí)間內(nèi)，兩物塊均向右運(yùn)動(dòng)，且m加速,m2減速,mi的速度大于 m的速度，兩物塊逐漸靠近，說明彈 簧處于拉長(zhǎng)狀態(tài)。綜上可知A、B、D正確,C錯(cuò)誤。帆函:2.答案（i）出（2）見解析解

17、析（i）設(shè)重錘落到樁柱上端時(shí)的速度為vo,對(duì)于重錘下落的過程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有？m*=mgh（i分）解得:V o=重錘與樁柱相互作用過程極為短暫，沖擊力遠(yuǎn)大于它們所受的重力，重錘與樁柱組成的系統(tǒng)，沿豎直方向動(dòng)量守恒，設(shè)二者碰撞后共同運(yùn)動(dòng)的速度為vi,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mvo=（M+m）vi（i 分）一明每jj解得：V尸，"二）5（i分）（2）由直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像與橫坐標(biāo)軸所圍的“面積”表示位移，比較阻力隨深度變化的f-x圖像可知,f-x圖像與橫坐標(biāo)軸所圍成的三角形的“面積”表示阻力做功的大?。簒=kx2（i 分）阻力對(duì)樁柱做負(fù)功，所以W=-二kx2（1分）由題可知：彈簧彈力的大小和泥土對(duì)樁柱的阻力大小變化的規(guī)律一樣，都是大小與位移成正比。但是彈簧彈力做的功會(huì)使物體減少的機(jī)械能以彈性勢(shì)能的形式存儲(chǔ)起來，是不同形式的機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化而泥土對(duì)樁柱做的功會(huì)使物體減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。泥土阻力一定做負(fù)功，彈簧彈力可以做正功，也可以做負(fù)功。（2分）（3）對(duì)于第一次碰撞后獲得共同速度到進(jìn)入泥土深度為d的過程，根據(jù)動(dòng)能定理有（M+m）gd-zkd2=0-氣M+m）%（2 分）可解得：k=2 d +。分）3.。答案見解析。解析（1）a.分別列出沿x軸、y軸方向的動(dòng)量守恒表達(dá)式如下工：巧=加1口；+ mzvzJ cospb.對(duì)2,由動(dòng)量定