2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评:十八6

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2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评:十八6

温馨提示: 此套题为 Word 版,请按住 Ctrl, 滑动鼠标滚轴, 调节合 适的观看比例,答案解析附后。关闭 Word文档返回原板块。 核心素养测评 十八 动量 动量定理 (45 分钟 100 分) 一、选择题 ( 本题共 9 小题,每小题 6 分,共 54 分,1~6 题为单选 题,7~9 题为多选题 ) 1.“长征九号” 运载火箭将有望在 2030 年前后实现首飞。 “长征九号” 运载火箭箭体直径 9.5 米,全箭总长近百米, 运载能力是现有中国火 箭最大运载能力的 5 倍多, 最大运载能力和综合性能指标将达到国际 运载火箭的先进水平,有望在 2030 年前后实现首飞。若在某次实验 中该发动机向后喷射的气体速度约为 3 km/s ,它在 1 s 时间内喷射 的气体质量约为 1.6 ×103 kg 。那么所产生的推力约为 ( ) A.4.8 ×105 N B.4.8 ×106 N C.4.8 ×107 N D.4.8 ×104 N 【解析】 选 B。设某次实验中该发动机向后喷射气体所产生的推力为 F,对该气体根据动量定理有: Ft=mv-0,解得 F= =4.8 ×106 N,故 选项 B正确。 2.(2020 ·西城区模拟 )1966 年,在地球的上空完成了用动力学方法 测质量的实验。实验时,用“双子星号”宇宙飞船去接触正在轨道上 运行的火箭组 (后者的发动机已熄火 ) ,接触以后,开动“双子星号” 飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速,推进器的平均推力 F=895 N,推进器开动时间 Δt=7 s。测出飞船和火箭组的速度变化 Δv=0.91 m/s。已知“双子星号”飞船的质量 m1=3 400 kg,由以上实验数据可 测出火箭组的质量 m2 为 ( ) A.3 400 kg B.3 485 kg C.6 265 kg D.6 885 kg 【解析】 选 B。根据动量定理得 FΔt=(m 1+m2) Δv ,代入数据解得 m2 ≈3 485 kg ,B选项正确。 3.(2020 ·合肥模拟 ) 航天器离子发动机原理如图所示, 首先电子枪发 射出的高速电子将中性推进剂离子化 ( 即电离出正离子 ) ,正离子被 正、 负极栅板间的电场加速后从喷口喷出, 从而使航天器获得推进或 姿态调整的反冲力。已知单个正离子的质量为 m,电荷量为 q,正、 负极栅板间加速电压为 U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为 I 。 忽略离子间的相互作用力, 忽略离子喷射对航天器质量的影响。 该发 动机产生的平均推力 F 的大小为 ( ) A.I B.I C.I D.2I 【解析】 选 A。以正离子为研究对象,由动能定理得 qU= mv2 ,Δt 时 间内通过的总电荷量为 Q=IΔt ,喷出的正离子总质量为 M= m= m。 由动量定理可知正离子所受的平均冲量 F′Δt=Mv,联立以上式子可 得 F′=I ,根据牛顿第三定律可知,发动机产生的平均推力 F=I ,故 A正确。 4. 如图所示,轻质弹簧固定在水平地面上。现将弹簧压缩后,将一质 量为 m的小球静止放在弹簧上, 释放弹簧后小球被竖直弹起, 小球离 开弹簧时速度为 v,则小球被弹起的过程 ( 小球由静止释放到离开弹 簧的过程 ) 中 ( ) A. 地面对弹簧的支持力冲量大于 mv B. 弹簧对小球的弹力冲量等于 mv C.地面对弹簧的支持力做功大于 mv2 D.弹簧对小球的弹力做功等于 mv2 【解析】 选 A。规定竖直向上为正方向,对小球受力分析,受到竖直 向下的重力和竖直向上的弹力作用,故根据动量定理可得 I F-I G=mv, 所以弹簧对小球的弹力的冲量 I F=mv+IG,B 错误;地面对弹簧的支持 力 和 弹 簧 对 地 面 的 弹 力 是 一 对 相 互 作 用 力 , 所 以 N=F, 故 |I N|=|I F|=mv+|I G|>mv,A 正确;根据动能定理得 WF-WG= mv2 ,所以 WF=WG+ mv2> mv2,由于弹簧没有发生位移,所以地面对弹簧的支持力 不做功,故 C、D错误。 5. 使用无人机植树时, 为保证树种的成活率, 将种子连同营养物质制 成种子胶囊。播种时,在离地面 10 m高处以 15 m/s 的速度水平匀速 飞行的无人机上,播种器利用空气压力把种子胶囊以 5 m/s 的速度 ( 相对播种器 ) 竖直向下射出,种子胶囊进入地面下 10 cm深处完成一 次播种。已知种子胶囊的总质量为 20 g ,不考虑其所受大气阻力及 进入土壤后的重力作用,取 g=10 m/s 2,则 ( ) A. 射出种子胶囊的过程中,播种器对种子胶囊做的功为 2.5 J B. 离开无人机后,种子胶囊在空中运动的时间为 s C.土壤对种子胶囊冲量的大小为 3 kg ·m/s D.种子胶囊在土壤内受到平均阻力的大小为 22.5 N 【解析】 选 D。射出种子胶囊的过程中,播种器对种子胶囊做的功等 于其动能的增量,即 W=mv2= ×0.02 ×52 J=0.25 J ,A 错误;胶囊离 开无人机后在竖直方向做匀加速直线运动, 由 h=vt+ gt 2 得:10=5t+ ×10t 2,解得 t=1 s( 另一个解舍去 ) ,B 错误;种子胶囊落地时竖直 速度 vy =v+gt=15 m/s ,水平速度 vx=v0=15 m/s,进入土壤时竖直方向 h′= ,t ′= ,可求得 t ′= s 。 由动量定理 I=Ft ′=0-(-mv) v= 可解得:土壤对种子胶囊的冲量 I=mv=0.3 kg ·m/s,平均阻力大 小 F=22.5 N,故 C错误, D正确。 6.(2019 ·佛山模拟 ) 如图所示,一轻质弹簧固定在墙上,一个质量为 m的木块以速度 v0 从右侧沿光滑水平面向左运动并与弹簧发生相互作 用。设相互作用的过程中弹簧始终在弹性限度范围内,那么,在整个 相互作用的过程中弹簧对木块冲量 I 的大小和弹簧对木块做的功 W分 别是 ( ) A.I=0 ,W=m B.I=mv 0,W=m C.I=2mv0,W=0 D.I=2mv0,W=m 【解析】 选 C。在木块与弹簧接触到将弹簧压缩为最短的过程中,弹 簧对木块做负功,在弹簧将木块弹出的过程中,弹簧对木块做正功, 且正功与负功的绝对值相等, 故在整个相互作用的过程中弹簧对木块 做的总功 W=0。从而,木块将以 v0 的速度被弹回,由动量定理可得, 在整个相互作用的过程中弹簧对木块冲量 I 的大小 I=2mv0,故 C正确。 【加固训练】 (2019 ·泰安模拟 ) 如图所示,竖直平面内有一半圆槽, A、C等高,B为圆槽最低点,小球从 A点正上方 O点静止释放,从 A 点切入圆槽,刚好能运动至 C点。设球在 AB段和 BC段运动过程中, 运动时间分别为 t 1、t 2,合外力的冲量大小为 I 1、I 2,则 ( ) A.t 1>t 2 B.t 1=t 2 C.I 1>I 2 D.I 1=I 2 【解析】 选 C。小球从 A点正上方 O点静止释放,做自由落体运动, 从 A点切入圆槽,刚好能运动至 C点,即从 A 到 C速度越来越小, AB 段平均速率大于 BC段平均速率,两段路程相等,所以球在 AB 段和 BC段运动过程中的运动时间为 t 1I 2,故 C正确, D错 误。 7.2019 年清华附中勇夺北京中学生篮球冠军赛比赛冠军。假设比赛 中相距为 l 的甲、 乙两名队员在传球时, 抛球和接球时手的高度相同, 球在空中的运动时间为 t 。若不计空气阻力,关于传球过程中的有关 物理学知识,以下说法正确的是 ( ) A. 球出手后,经 时间后到达最高点 B. 球在最高点的速度大小为 C.传球过程中,重力对球的冲量为零 D.传球过程中,重力始终不做功 【解析】 选 A、B。球出手后,先做斜上抛运动,到达最高点后,又 做平抛运动,两段运动具有相等时间,所以到达最高点的时间为 ,A 正确; 球在最高点, 竖直方向上的速度为零, 只有水平方向上的速度, 而球在水平方向上做匀速直线运动,在 t 时间内水平位移为 l,故球 在最高点的速度大小为 v= ,B 正确;传球过程中,重力始终存在, 根据动量定理可知重力对球的冲量为 I=mgt,C 错误;传球过程中球 在竖直方向上的位移先向上后向下,所以重力先做负功后做正功, D 错误。 【加固训练】 ( 多选 ) 如图所示, 一个质量为 0.18 kg 的垒球, 以 25 m/s 的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为 45 m/s ,设球棒与垒球的作用时间为 0.01 s 。下列说法正确的是 ( ) A. 球棒对垒球的平均作用力大小为 1 260 N B. 球棒对垒球的平均作用力大小为 360 N C.球棒对垒球做的功为 126 J D.球棒对垒球做的功为 36 J 【解析】 选 A、C。设球棒对垒球的平均作用力为 F,由动量定理得 Ft=m(v-v 0) ,取 v=45 m/s,则 v0=-25 m/s,代入上式,得 F=1 260 N, 由动能定理得 W=mv2- m =126 J ,选项 A、C正确。 8. 如图所示,质量为 m、2m的甲、乙两个同种材质的物体静止在粗糙 水平面上,某时刻,它们同时受到水平恒力 F,经过时间 t ,同时撤 掉力 F。下列叙述中,正确的是 ( ) A. 在力 F 作用的时间内,两物体动量变化 Δp 甲 <Δp 乙 B. 在力 F 作用的时间内,两物体动量变化 Δp 甲 >Δp 乙 C.在力 F 作用的时间内,两物体摩擦力的冲量 I 甲 I 乙 【解析】 选 B、C。由 I=Ft 可知,两物体的恒力的冲量相同;由于两 物体的质量不同, 故在相同时间内乙物体所受到的摩擦力大于甲物体 受到的摩擦力;摩擦力的冲量 I 甲 Δp 乙,故 B、 C正确, A、D错误。 9. 水平推力 F1 和 F2分别作用于水平面上原来静止的质量相等的 a、b 两物体上, 作用一段时间后撤去推力, 物体将继续运动一段时间停下, 两物体的 v-t 图象如图所示。已知图中线段 AB∥CD,则整个运动过 程中 ( ) A.F1 的冲量小于 F2 的冲量 B.F1 的冲量等于 F2 的冲量 C.两物体受到的摩擦力大小相等 D.两物体受到的摩擦力大小不等 【解析】 选 A、C。题图中 AB与 CD平行,说明推力撤去后两物体的 加速度相同, 而撤去推力后物体受到的合力等于摩擦力, 根据牛顿第 二定律可知,两物体受到的摩擦力大小相等,故 C正确, D错误。根 据动量定理,对整个过程研究得, F1t 1-ft OB=0,F2t 2-ft OD=0;由题图看 出,t OB
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