高考物理三輪沖刺復習選擇題7沖量和動量的應用(含解析)

PAGE5-熱點7沖量和動量的應用(建議用時：20分鐘)1．(2019·煙臺高三模擬)如圖所示，質(zhì)量不同的兩位同學乘坐相同的滑車從滑道的最高端滑下，質(zhì)量大的先滑，到達底端的同一位置．滑道可視為粗糙斜面，不計空氣阻力，則關(guān)于兩同學的下滑過程，下列說法正確的是()A．摩擦力做功相同B．重力沖量相同C．經(jīng)過滑道上同一位置的速度相同D．若質(zhì)量大的同學后滑，則在下滑過程中兩同學可能相撞2．(多選)如圖所示，用高壓水槍噴出的強力水柱沖擊右側(cè)的煤層．設水柱直徑為D，水流速度為v，方向水平，水柱垂直煤層表面，水柱沖擊煤層后水的速度為零．高壓水槍的質(zhì)量為M，手持高壓水槍操作，進入水槍的水流速度可忽略不計，已知水的密度為ρ.下列說法正確的是()A．高壓水槍單位時間噴出的水的質(zhì)量為ρvπD2B．高壓水槍的功率為eq\f(1,8)ρπD2v3C．水柱對煤層的平均沖力為eq\f(1,4)ρπD2v2D．手對高壓水槍的作用力水平向右3．(2019·山東實驗中學二模)如圖所示，在光滑絕緣的水平直軌道上有兩個帶電小球a和b，a球質(zhì)量為2m、帶電荷量為＋q，b球質(zhì)量為m、帶電荷量為＋2q，兩球相距較遠且相向運動．某時刻a、b球的速度大小依次為v和1.5v，由于靜電斥力的作用，它們不會相碰．則下列敘述正確的是()A．兩球相距最近時，速度大小相等、方向相反B．a(chǎn)球和b球所受的靜電斥力對兩球始終做負功C．a(chǎn)球一直沿原方向運動，b球要反向運動D．a(chǎn)、b兩球都要反向運動，但b球先反向4．如圖甲所示，物塊A、B間拴接一壓縮后被鎖定的彈簧，整個系統(tǒng)(A、B及彈簧)靜止放在光滑水平地面上，其中A最初與左側(cè)固定的擋板相接觸，B質(zhì)量為2kg.現(xiàn)解除對彈簧的鎖定，在A離開擋板后，B在某段時間內(nèi)的v－t圖象如圖乙所示，則可知()A．整個過程系統(tǒng)動量守恒、機械能守恒B．彈簧被鎖定時彈性勢能為2JC．A的質(zhì)量為1kg，最大速度為4m/sD．在A離開擋板后彈簧的最大彈性勢能為4.5J5．(2019·濟南二模)如圖所示，小車質(zhì)量為M，小車頂端為半徑為R的四分之一光滑圓弧，質(zhì)量為m的小球從圓弧頂端由靜止釋放，對此運動過程的分析，下列說法中正確的是(g為當?shù)刂亓铀俣?()A．若地面粗糙且小車能夠靜止不動，則地面對小車的靜摩擦力最大為mgB．若地面粗糙且小車能夠靜止不動，則地面對小車的靜摩擦力最大為2mgC．若地面光滑，當小球滑到圓弧最低點時，小車速度為meq\r(\f(2gR,M（M＋m）))D．若地面光滑，當小球滑到圓弧最低點時，小車速度為Meq\r(\f(2gR,m（M＋m）))6．(2019·全國押題卷二)如圖所示，內(nèi)壁光滑，四角呈圓弧狀的長方形空腔管，位于豎直平面內(nèi)，BD等高，兩個同樣的小球，從靜止開始由A點分別從左右兩側(cè)運動到C點，不計碰撞能量的損失，則下列說法正確的是()A．兩球同時到達C點，動量相等B．兩球同時到達C點，動量不等C．兩球到達C時的速率相同，左側(cè)先到達D．兩球到達C時的速率相同，右側(cè)先到達7．(2019·青島膠南高三月考)如圖所示，木塊靜止在光滑水平面上，兩顆不同的子彈A、B從木塊兩側(cè)同時射入木塊，最終都停在木塊內(nèi)，這一過程中木塊始終保持靜止．若子彈A射入的深度大于子彈B射入的深度，則()A．子彈A的質(zhì)量一定比子彈B的質(zhì)量大B．入射過程中子彈A受到的阻力比子彈B受到的阻力大C．子彈A在木塊中運動的時間比子彈B在木塊中運動的時間長D．子彈A射入木塊時的初動能一定比子彈B射入木塊時的初動能大8.(多選)如圖所示，金屬導軌M、N平行，相距為L，光滑金屬棒a和b垂直于導軌且緊靠著放置，它們的質(zhì)量均為m，在兩導軌之間的電阻均為R.整個裝置位于水平面內(nèi)，處于磁感應強度為B的豎直向下的勻強磁場中，導軌電阻忽略不計，長度足夠長．零時刻對a施加一平行于導軌的恒力F.在t時刻電路中電流恰好達到穩(wěn)定．則()A．t時刻兩金屬棒的速度相同B．t時刻a、b兩棒速度差為Δv＝eq\f(FR,B2L2)C．在t時刻撤去力F后，導軌之間的電勢差UMN會變小D．在t時刻撤去力F后，導軌之間的電勢差UMN恒定不變熱點7沖量和動量的應用1．解析：選C.因為他們的質(zhì)量不同，所以受到的摩擦力也不同，位移相同，根據(jù)功的定義可知摩擦力做功不同，故A錯誤；相同的滑車、相同的滑道，則他們下滑的加速度是相同的，下滑的時間相同，重力的沖量為：I＝mgt，因為質(zhì)量不同，所以重力沖量也不相同，故B錯誤；相同的滑車、相同的滑道，則他們下滑的加速度是相同的，所以他們到達底端時的速度也是相同的，不會相撞，故C正確，D錯誤．2．解析：選BC.設Δt時間內(nèi)，從水槍噴出的水的體積為ΔV，質(zhì)量為Δm，則Δm＝ρΔV，ΔV＝SvΔt＝eq\f(1,4)πD2vΔt，單位時間噴出水的質(zhì)量為eq\f(Δm,Δt)＝eq\f(1,4)ρvπD2，選項A錯誤；Δt時間內(nèi)水槍噴出的水的動能Ek＝eq\f(1,2)Δmv2＝eq\f(1,8)ρπD2v3Δt，由動能定理知高壓水槍在此期間對水做的功為W＝Ek＝eq\f(1,8)ρπD2v3Δt，高壓水槍的功率P＝eq\f(W,Δt)＝eq\f(1,8)ρπD2v3，選項B正確；考慮一個極短時間Δt′，在此時間內(nèi)噴到煤層上水的質(zhì)量為m，設煤層對水柱的作用力為F，由動量定理，F(xiàn)Δt′＝mv，Δt′時間內(nèi)沖到煤層水的質(zhì)量m＝eq\f(1,4)ρπD2vΔt′，解得F＝eq\f(1,4)ρπD2v2，由牛頓第三定律可知，水柱對煤層的平均沖力為F′＝F＝eq\f(1,4)ρπD2v2，選項C正確；當高壓水槍向右噴出高壓水流時，水流對高壓水槍的作用力向左，由于高壓水槍有重力，根據(jù)平衡條件，手對高壓水槍的作用力方向斜向右上方，選項D錯誤．3．解析：選D.由于地面光滑，系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，當兩球速度相同時，系統(tǒng)損失機械能最大，兩球相距最小，故A錯誤；由題意可知，a球動量大于b球動量，因此系統(tǒng)動量水平向右，故b球運動過程中將先反向運動而a球后反向運動，因此靜電斥力對a、b球先做負功后做正功，故B、C錯誤，D正確．4．解析：選C.在A離開擋板前，由于擋板對A有作用力，所以A、B系統(tǒng)所受合外力不為零，則系統(tǒng)動量不守恒，A錯誤；A剛離開擋板時，B的速度最大，為3m/s，此時彈簧彈性勢能剛好全部轉(zhuǎn)化為B的動能，Ep＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,0)，所以彈簧被鎖定時彈性勢能為9J，B錯誤；分析A離開擋板后A、B的運動過程，并結(jié)合圖象數(shù)據(jù)可知，彈簧伸長到最長時A、B的共同速度為v共＝2m/s，根據(jù)機械能守恒定律和動量守恒定律有mBv0＝(mA＋mB)v共，得A的質(zhì)量為1kg，當B的速度最小時，A的速度最大，由mBv0＝mAvA＋mBvB可得，此時vA＝4m/s，共速時彈簧彈性勢能最大，E′p＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(mA＋mB)veq\o\al(2,共)，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得E′p＝3J，C正確，D錯誤．5．解析：選C.若地面粗糙且小車能夠靜止不動，因為小球只有重力做功，故小球機械能守恒，由機械能守恒可求得小球任一位置時的速度，由向心力公式可求得小球受到的支持力；對小車受力分析可求得靜摩擦力的最大值．若地面光滑，小球下滑的過程中，小車向左運動，系統(tǒng)的水平動量守恒，系統(tǒng)的機械能也守恒，由此列式，可求得小球滑到圓弧最低點時小車的速度．設圓弧半徑為R，當小球運動到豎直方向與半徑夾角為θ時，速度為v.根據(jù)機械能守恒定律有：eq\f(1,2)mv2＝mgRcosθ，由牛頓第二定律有N－mgcosθ＝meq\f(v2,R)，解得小球?qū)π≤嚨膲毫镹＝3mgcosθ，其水平分量為Nx＝3mgcosθsinθ＝eq\f(3,2)mgsin2θ，根據(jù)平衡條件，地面對小車的靜摩擦力水平向右，大小為f＝Nx＝eq\f(3,2)mgsin2θ，可以看出：當sin2θ＝1，即θ＝45°時，地面對車的靜摩擦力最大，其值為fmax＝eq\f(3,2)mg，故A、B錯誤；若地面光滑，當小球滑到圓弧最低點時，小車的速度設為v′，小球的速度設為v.小球與小車組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒，以向右為正方向，由動量守恒定律得mv－Mv′＝0，系統(tǒng)的機械能守恒，則得mgR＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)Mv′2，解得v′＝meq\r(\f(2gR,M（M＋m）))，故C正確，D錯誤．6．解析：選D.因為是長方形空腔管，所以AB長度大于AD長度，θ角小于45度，取θ角等于0的極端狀態(tài)，則左邊小球不能到達，時間為無窮大，D球可以到達，所以左邊到達的時間大于右邊到達的時間，又根據(jù)機械能守恒定律可得兩球到達時的速率相同，所以正確選項為D.7．解析：選D.由于木塊始終保持靜止狀態(tài)，則兩子彈對木塊的推力大小相等，則兩子彈所受的阻力大小相等，設為f，根據(jù)動能定理得：對A子彈：－fdA＝0－EkA，得EkA＝fdA；對B子彈：－fdB＝0－EkB，得EkB＝fdB.由于dA＞dB，則有子彈入射時的初動能EkA＞EkB，故B錯誤，D正確；對兩子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，則有eq\r(2mAEkA)＝eq\r(2mBEkB)，而EkA＞EkB，則得到mA＜mB，故A錯誤；子彈A、B從木塊兩側(cè)同時射入木塊，木塊始終保持靜止，分析得知，兩子彈在木塊中運動時間必定相等，否則木塊就會運動，故C錯誤．8．解析：選BD.由牛頓第二定律知，對a棒有F－FA＝ma1，對b棒有FA＝ma2，其中FA＝BIL＝eq\f(B2L2Δv,2R)，開始時a棒加速度要比b棒加速度大，所以兩棒的速度差Δv增大，則兩棒所受安培力FA增大，在t時刻電路中電流恰好達到穩(wěn)定，由I＝eq\