【物理】2020届高考物理二轮复习能量和动量专题强化（13）动量和能量综合问题A

【物理】2020届高考物理二轮复习能量和动量专题强化（13）动量和能量综合问题A

动量和能量综合问题A ‎1、在光滑的水平面的同一直线上,自左向右地依次排列质量均为m的一系列小球,另一质量为m的小球A以水平向右的速度v运动,依次与上述小球相碰,碰后即粘合在一起,碰撞n次后,剩余的总动能为原来的1/8,则n为(   )‎ A.5          B.6          C.7          D.8‎ ‎2、如图所示,一木块从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动,到达最高点B后返回为的中点。下列说法正确的是(   )‎ A.木块从A出发到返回A的过程中,位移为零,外力做的功为零 B.木块从A到C与从C到B的过程,减少的动能相等 C.木块从A到C与从C到B的过程,速度的变化量相等 D.木块从A到C与从C到的过程,由于从A到C所用时间短,所以该过程损失的机械能少 ‎3、在光滑水平轨道上有两个小球A和B(均可看做质点),质量分别为2m和3m当两球间的距离大于L时,两球之间无相互作用;当两球间的距离等于或小于L时,两球间存在大小为F的恒定斥力。设A球从距离B球足够远处以某一初速度沿两球连线向原来静止的B球运动,如图所示,结果两球恰好接触,则该初速度大小为(   )‎ A. B. C. D. ‎ ‎4、—物体做直线运动的x-t图像如图所示,其中OA和BC段为抛物线,AB段为直线并且与两 段抛物线相切.物体的加速度、速度、动能和动量分别用a、v、Ek和p表示,下列表示这些 物理量随时间变化的图像可能正确的是(   )‎ A. B. C. D.‎ ‎5、如图所示,在光滑的水平地面上并排放着物块A、B,它们的质量之比为3:2,且在它们之间有一处于压缩状态的弹簧(与物块A、B并不拴接)。某一时刻同时释放物块A、B,弹簧为原长时物块A的动能为8J,则释放物块A、B前,弹簧具有的弹性势能为(   )‎ A.12J B.16J C.18J D.20J ‎6、光滑水平面上有一静止木块,质量为m的子弹水平射入木块后未穿出,子弹与木块运动的速度图象如图所示。由此可知(   )‎ A. 未块质量可能是2m B.子弹进入木块的深度为 C.木块所受子弹的冲量为 D.子弹射入木块过程中产生的内能为 ‎7、—质量为2kg的物体受到水平拉力F的作用，在粗糙的水平面上从静止开始做直线运动，动摩擦因数为0.2,水平拉力F随时间的变化关系如图所示，重力加速度取,则下列说法正确的是（ ）‎ A.在时间0~8s内拉力的冲量为24N·s B.在时间0~8s内物体动量的变化量为20kg·m/s C.在时间0~8s内合力所做的功为36J D.当t=8s时物体的速度为16m/s ‎8、如图,半径为、质量为的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上,将质量也为的小球从距点正上方高处由静止释放,小球自由落体后由点经过半圆轨道后从冲出,在空中能上升的最大高度为,则(   )‎ A.小球和小车组成的系统动量守恒 B.小车向左运动的最大距离为 C.小球离开小车后做斜上抛运动 D.小球第二次能上升的最大高度 ‎9、质量为m的小球A以速度在光滑水平面上运动,与质量为2m的静止小球B发生正碰,则碰撞后小球A的速度大小和小球B的速度大小可能为( )‎ A., B., C., D.,‎ ‎10、—只小球沿光滑水平面运动,垂直于墙面撞到竖直墙上。小球撞墙前后的动量变化量为,动能变化量为.关于和下列说法中正确的是(   )‎ A.若最大,则也最大 B.若最大,则也最小 C.若最小,则也最小 D.若最小,则也最大 ‎11、某人身系弹性轻绳自高空P点自由下落,a点是弹性绳的原长位置,c是人所能到达的最低点,b是人静止悬挂时的平衡位置,把由P点到a点的过程称为过程Ⅰ,由a点到c点的过程称为过程Ⅱ,不计空气阻力,下列说法正确的是(   )‎ A.过程Ⅰ中人的动量的改变量等于重力的冲量 B.过程Ⅱ中人的动量的减少量的大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小 C.过程Ⅱ中人的动能逐渐减小到零 D.过程Ⅱ中人的机械能的减少量等于过程Ⅰ中重力做功的大小 ‎12、如图甲所示,在光滑水平面上,轻质弹簧一端固定,物体A以速度向右运动压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量为x;现让弹簧一端连接另一质量为m的物体B (如图乙所示),物体A以的速度向右压缩弹簧,测得弹簧的最大压缩量仍为x,则(   )‎ A. A物体的质量为3m B. A物体的质量为2m C.弹簧压缩最大时的弹性势能为 D.弹簧压缩最大时的弹性势能为 ‎13、如图所示,物块的质量均为的质量为2m,均静止在光滑水平台面上。间用一根不可伸长的轻质短细线相连。初始时刻细线处于松弛状态,C位于A右侧足够远处。现突然给A一瞬时冲量,使A以初速度沿连线方向向C运动,细线断后A的速度变为,A与C碰撞后粘连在一起。求:‎ ‎(1)A与C粘连在一起时的速度大小;‎ ‎(2)若将看成一个系统,则从A开始运动到A与C粘连的过程中,系统损失的机械能。‎ ‎14、如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为μ。使木板与重物以共同的速度向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长,重物始终在木板上。重力加速度为g。‎ ‎15、足够长的倾角为的光滑斜面的底端固定一轻弹簧,弹簧的上端连接质量为、厚度不计的钢板,钢板静止时弹簧的压缩量为,如图所示.一物块从钢板上方距离为3的 处沿斜面滑下,与钢板碰撞后立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为时,它们恰能回到点, 为弹簧自然伸长时钢板的位置.若物块质量为2,仍从处沿斜面滑下,则物块与钢板回到点时,还具有向上的速度,已知重力加速度为,计算结果可以用根式表示,求: 1.质量为的物块与钢板碰撞后瞬间的速度大小; 2.碰撞前弹簧的弹性势能; 3.质量为2的物块沿斜面向上运动到达的最高点离点的距离。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：C 解析：本题考查的是碰撞问题,由于碰撞过程中系统动量和动能都守恒,故碰7次后原动能为8个小球平分;答案C;‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：B 解析：木块从A出发到返回A的过程中，初、末位置相同，位移为零，重力对木块做的功为零，支持力不做功,但摩擦力始终与木块的运动方向相反，做负功，故外力做的功为负值,A错误;木块从A到C与从C到B的过程，木块所受合外力相同，位移相同，木块克服合外力做的功相同，由动能定理可知，木块在两过程中减少的动能相等，B正确;两过程中木块受力相同，运动时间不同，则合外力的冲量大小不相等，速度变化最不相等,C错误;两过程中，摩擦力不变,木块位移相同,故摩擦力做的功相同，即两过程中木块损失的机械能相同，D错误。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：B 解析：两球不发生接触的临界条件:v1=v2,由动量守恒定律:2mv0=(2m+3m)v.由能量关系:‎ 联立解得:,则选项B正确,ACD错误;故选B.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：C 解析：因x-t图像的斜率表示速度,而OA和BC段为抛物线,可知OA和BC段表示物体做匀变速运动,且OA段表示物体做匀加速运动,BC段表示物体先做匀减速运动然后反向做匀加速运动,AB段表示物体做匀速运动,加速度为零,选项A、B错误;‎ 根据可知选项C正确;‎ 根据p=mv可知选项D错误.‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：D 解析：本题考查弹簧的弹性势能和动量守恒知识,目的是考查考生对动量和能量的综合应用能力。‎ 在释放物块A、B前后,由动量守恒定律可知PA=PB,结合 ,得EkA:EkB=mB:mA=2:3,‎ 再由功能关系可知,弹簧处于最初压缩状态时具有的弹性势能EP=EkA+EkB,解得EP=20J,选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：BC 解析：设木块质量为M,由动量守恒定律, ,解得M=m,选项A错误;根据速度—时间图线与坐标轴围成的面积表示位移可知,子弹进入木块的深度为,选项B正确;由动量定理,木块所受子弹的冲量为,选项C正确;由能量守恒定律,子弹射入木块过程中产生的内能为,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：B 解析：F-t图像的面积为F的冲量，有，A错误；摩擦力随时间变化，如图所示，由动量定理可知 ‎，可解得v=10m/s，D错误；动量的变化量，B正确；由动能定理可知，C错误。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：D 解析：小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零,水平方向系统动量守恒,但系统整体所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;系统水平方向动量守恒,以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得:mv-mv′=0,,解得,小车的位移:x=R,故B错误;小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,小球由A点离开小车时系统水平方向动量为零,小球与小车水平方向速度为零,小球离开小车后做竖直上抛运动,故C错误; 小球第一次车中运动过程中,由动能定理得: ,Wf为小球克服摩擦力做功大小,解得: ,即小球第一次在车中滚动损失的机械能为,由于小球第二次在车中滚动时,对应位置处速度变小,因此小车给小球的弹力变小,摩擦力变小,摩擦力做功小于,机械能损失小于,因此小球再次离开小车时,能上升的高度大于: ,而小于,故D正确;故选D.‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：AC 解析：两球碰撞过程，系统不受外力，故碰撞过程系统总动量守恒，ABCD均满足；考虑实际情况，碰撞后A球速度不大于B球的速度，因而D不满足，ABC满足；根据能量守恒定律，碰撞后的系统总动能应该小于或等于碰撞前的系统总动能，B选项碰撞前总动能为 ‎，B选项碰撞后总动能为，B不满足，故AC正确，BD错误。 故选AC。 ‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：BD 解析：当小球原速率返回时, 最大,而,选项B正确,A错误;当小球撞到墙后速度减为零时, 最小,而最大,选项D正确,C错误.‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：AB 解析：根据动量定理可知过程Ⅰ中人的动量的改变量等于重力的冲量,选项A正确;过程Ⅱ中动量的减少量等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小,选项B正确:从a到b的过程中,人的重力大于绳的弹力,从b到c的过程中,人的重力小于绳的弹力,故过程Ⅱ中人的动能先增大再减小,选项C错误;过程Ⅱ中机械能的减少量等于过程Ⅰ和过程Ⅱ中重力做功的大小,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：AC 解析：对图甲，设物体A的质量为M，由机械能守恒定律可得，弹簧压缩x时弹性势能；对图乙，物体A以的速度向右压缩弹簧，A、B组成的系统动量守恒，弹簧达到最大压缩量仍为x时，A、B二者达到相等的速度v 由动量守恒定律有:‎ 由能量守恒有：‎ 联立两式可得：M=3m，，故B、D错误，A、C正确。‎ 故选：A、C ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：(1) (2)‎ 解析：(1)细线绷断的过程中,组成的系统动守恒,以A的初速度方向为正方向,则,‎ 解得。‎ A与C发生完全非弹性碰撞过程中,组成的系统动量守恒,有,‎ 解得。‎ ‎(2)运动全过程中,组成的系统损失的机械能为。‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：‎ 解析：木板第一次与墙碰撞后,木板的速度反向,大小不变,此后木板向左做匀减速运动,重物向右做匀减速运动,最后木板和重物达到一共同速度为v,设木板的质量为m,重物的质量为2m,取向右为正方向,由动量守恒得 ‎,①‎ 设从第一次与墙碰撞到木板和重物具有共同速度v所用的时间为,对木板应用动量定理得 ‎,②‎ 由牛顿第二定律得,③‎ 式中a为木板的加速度。‎ 在达到共同速度v时,木板离墙的距离l为 ‎,④‎ 开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为 ‎⑤‎ 从第一次碰撞到第二次碰撞所经历的时间为 ‎,⑥‎ 由以上各式得。‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：1.设物块与钢板碰撞前速度为, , 解得, 设物块与钢板碰撞后一起运动的速度为, 有, 解得. 2.设碰撞前弹簧的弹性势能为, 当他们一起回到点时,弹簧无变形,弹簧势能为零, 根据机械能守恒得, 解得. 3.设表示质量为2的物块与钢板碰后开始一起向下运动的速度, 有, 他们回到点时,弹性势能为零,但它们仍继续向上运动, 设此时速度为, 由机械能守恒定律得, 在点物块与钢板分离,分离后,物块以初速度继续沿斜面上升, 设运动到达的最高点离点的距离为, 有, , 解得.‎ 解析：‎ ‎ ‎