高考物理總復(fù)習(xí)試卷：人教版高中物理選修三《動量、動量守恒定律及應(yīng)用》專題練習(xí)含答案分析

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1、學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 第七模塊第15章第1單元 □單元達(dá)標(biāo)測試”77777； 、選擇題 1.（2009年臺灣自然高考）神舟七號宇宙飛船的航天員在準(zhǔn)備出艙進(jìn)行太空漫步時，意 外發(fā)現(xiàn)艙門很難打開，有人臆測這可能與光壓有關(guān).已知光子的動能p、能量E與光速c的 關(guān)系為E=pc,假設(shè)艙門白面積為1.0m2,每平方公尺的艙門上每秒入射的光子能量為1.5kJ, 則艙門因反射光子而承受的力，最大約為多少牛頓？ A. 0.5X105 C.0.5X102 B. 1.0X105 D.1.0X103 解析：平方公尺即為平方米.光子被艙門反射前后，光子動量變化量最大為

2、A尸2P（垂 直入射與反射時），又因?yàn)镋=pc,即對應(yīng)于光子入射的能量為E時光子的動量改變量為Ap =21-，取A時間內(nèi)入射的所有光子作為研究對象，由題意知At內(nèi)與艙門發(fā)生作用的光子總 2E總 八『，一,△饞、c2E總…2X1.5X103 能重為E總=AX1.5kJ，根據(jù)動重7E理FA釬Ap總有F=一—=一—=A.則：F=8一 AtAtcar3X10 N=1.0X105N,B正確. 圖10 答案：B 2 .（2009年江蘇南通）用不可伸長的細(xì)線懸掛一質(zhì)量為M的小木塊，木塊靜止，如圖10 所示.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈自左方水平射向木塊，并停留在木塊中，子彈初速度為

3、Vo, 則下列判斷正確的是 （） mvo M + m A.從子彈射向木塊到一起上升到最高點(diǎn)的過程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 B.子彈射入木塊瞬間動量守恒，故子彈射入木塊瞬間子彈和木塊的共同速度為 C.忽略空氣阻力，子彈和木塊一起上升過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒，其機(jī)械能等于子彈射入木塊前的動能 D.子彈和木塊一起上升的最大高度為 m2v2 2g(M + m)2 解析：從子彈射向木塊到一起運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程可以分為兩個階段：子彈射入木塊的 瞬間系統(tǒng)動量守恒，但機(jī)械能不守恒，有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能，之后子彈在木塊中與 木塊一起上升，該過程只有重力做功，機(jī)械能守恒但總能量

4、小于子彈射入木塊前的動能，因 此A、C錯誤；由子彈射入木塊瞬間動量守恒可得子彈射入木塊后的共同速度為口上，B M+m 22 正確；之后子彈和木塊一起上升，該階段機(jī)械能守恒可得上升的最大高度為一m^--D 2g（M+m）2 正確. 答案：BD 二、計(jì)算題 圖11 3 .如圖11所示，一個質(zhì)量為m=60kg的人拽著一個氫氣球的軟繩，軟繩的下端剛好 與地面接觸，此時人距地面的高度h=60m,氣球與軟繩質(zhì)量M=120kg,整個系統(tǒng)處于平 衡，現(xiàn)此人沿軟繩向下滑，問他能否安全回到地面? 解析：當(dāng)人到達(dá)軟繩的末端時，軟繩已離開地面一段高度H,人能否安全到達(dá)地面決定

5、于H的大小. 解得：H = mh M + m 由人船模型得：m（h—H）=MH 60X60m=20m 120+60 人要回到地面得從20米高的地方跳下來，這是很危險(xiǎn)的.所以不能. 答案：不能 4 .（2008年山東）一個物體靜置于光滑水平面上，外面扣一質(zhì)量為M的盒子，如圖（1）所示.現(xiàn)給盒子一初速度V0,此后，盒子運(yùn)動的v—t圖象呈周期性變化，如圖（2）所示.請 據(jù)此求盒內(nèi)物體的質(zhì)量. (1) (2) 圖12 解析：設(shè)物體的質(zhì)量為m,to時刻受盒子碰撞獲得速度v,根據(jù)動量守恒定律 Mvo=mv,① 3t。時刻物體與盒子右壁碰撞使盒子速度又變?yōu)関o,說明碰撞是

6、彈性碰撞 2mv0=2mv2,② 聯(lián)立①②解得m=M. （也可通過圖象分析得出vo=v,結(jié)合動量守恒，得出正確結(jié)果） 圖13 答案：M 5 .如圖13所示，國際花樣滑冰錦標(biāo)賽男女雙人自由滑項(xiàng)目中，我國著名選手申雪、趙 宏博在決賽中的一個瞬間，他們正以相同的速度vo在光滑冰面上前進(jìn)，當(dāng)趙宏博用力將申 雪向后推出后，申雪單腿沿直線勻速運(yùn)動后繼而做出優(yōu)美的旋轉(zhuǎn)動作，若趙宏博以相對自己 的速度v向后推出申雪，問趙宏博的速度變?yōu)槎啻?？（設(shè)趙宏博的質(zhì)量為M,申雪的質(zhì)量為 m）? 解析：設(shè)他們前進(jìn)的方向?yàn)檎较?，以冰面為參考系，推出后，趙宏博的動量為Mv男, 申雪相對冰面

7、的速度為一（v—v男），根據(jù)動量守恒定律得: (M+m)vo=Mv男一m(v—v男) mv 解得v男=vo+ M+m 答案：vo + mv M + m  6 .質(zhì)量是1kg的鋼球，以5m/s的速度水平向右運(yùn)動，碰到墻壁后以3m/s的速度被 反向彈回，鋼球的動量改變多少？ 如鋼球以2串m/s的速度，與水平面成30°角落到粗糙地面相碰后彈起，彈起速度大小為2m/s,方向與水平面成60°角，判別鋼球的動量改變量的方向. 解析：第一種情況：取水平向右為正方向.鋼球碰前的動量為：pi=mvi=5kgm/s 碰后的動量為：p2=mv2=—3kgm/s 動量變化量為：A—p2—

8、pi=(―3—5)kgm/s=-8kgm/s 負(fù)號表示方向水平向左 圖14 第二種情況：pi、p2的大小分別為2吸kgm/s和2kgm/s,方向如圖14所示，由圖所示平行四邊形可得Ap的大小和方向. 大?。篈尸［p2+p2 ="73)2+22kgm/s =4kgm/s 方向：與豎直方向成30角 答案：8kgm/s,方向水平向左4kgm/s,與豎直方向成30°角 7 .甲、乙兩小船質(zhì)量均為M=120kg,靜止于水面上，甲船上的人質(zhì)量m=60kg,通 過一根長為L=10m的繩用F=120N的水平力拉乙船，求： (1)兩船相遇時，兩船分別走了多少距離. (2)為防止兩船相

9、撞，人至少以多大的速度跳離甲船.(忽略水的阻力) 解析：(1)甲船和人與乙船組成的系統(tǒng)動量時刻守恒. 由平均動量守恒得：(M+m)x甲=Mx乙 又x甲+*乙=1 以上兩式聯(lián)立可求得： x甲=4 m x 乙=6 m. (2)設(shè)兩船相遇時甲船的速度為vi,對甲船和人用動能定理得: 12 Fx甲=2(M+m)vi 因系統(tǒng)總動量為零，所以人跳離甲后，甲速度為零時，人跳離速度最小，設(shè)人跳離的速 度為v,因跳離時，甲船和人組成的系統(tǒng)動量守恒，有：(M+m)vi=0+mv可求得：v=4/3m/s. 答案：(1)4m6m(2)43m/s r會 圖15 8 .人在平板車上

10、用水平恒力拉繩使重物能靠攏自己，如圖15所示，人相對車始終不動， 重物與平板車之間，平板車與地面之間均無摩擦.設(shè)開始拉重物時車和重物都是靜止的，車 和人的總質(zhì)量為M=100kg,重物質(zhì)量m=50kg,拉力F=20N,重物在車上向人靠攏了3 m.求： (1)車在地面上移動的距離. (2)這時車和重物的速度. 解析：(1)設(shè)重物在車上向人靠攏L=3m,車在地面上移動距離為x,依題意有m(L—x)=Mx 整理得：x=1m (2)人和車的加速度為a=M=100k=2m/s2M100kg 則人和車在地面上移動1m時的速度為 v=M2ax=2m/s 此時物體的對地速度為v物，依據(jù)mv

11、物=Mv 得v物=4m/s 答案：(1)1m(2)2m/s4m/s 9 .兩磁鐵各放在一輛小車上，小車能在水平面上無摩擦地沿同一直線運(yùn)動.已知甲車 和磁鐵的總質(zhì)量為0.5kg,乙車和磁鐵的總質(zhì)量為1.0kg.兩磁鐵的N極相對，推動一下，使 兩車相向運(yùn)動.某時刻甲的速率為2m/s,乙的速率為3m/s方向與甲相反.兩車運(yùn)動過程 中始終未相碰.求： (1)兩車最近時，乙的速度為多大? （2）甲車開始反向運(yùn)動時，乙的速度為多大？ 解析：（1）兩車相距最近時，兩車的速度相同，設(shè)該速度為v,取乙車的速度方向?yàn)檎? 向.由動量守恒定律得 m乙v乙一m甲v甲=（m甲+m乙）v 所以兩

12、車最近時，乙車的速度為 m乙v乙一m甲v甲 v= m甲+m乙 1X3—0.5X24 =m/s=7m/s=1.33m/s 0.5+13 （2）甲車開始反向時，其速度為0,設(shè)此時乙車的速度為v乙’，由動量守恒定律得m乙 v乙一m甲v甲=m乙v乙' 得v乙' m 乙 v乙一m 甲 v甲 1X3— 0.5X2 m/s= 2 m/s. 答案：(1)1.33m/s(2)2m/s ? H 圖16 10 .如圖16為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機(jī)，P1、P3的 連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行

13、.每臺發(fā)動機(jī)噴氣時，都能 向探測器提供推力，但不會使探測器轉(zhuǎn)動，開始時，探測器相對于坐標(biāo)系以恒定的速率v0 沿正x方向平動.先開動P1,使P1在極短時間內(nèi)一次性噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體噴出時 相對于坐標(biāo)系的速度大小為v.然后開動P2,使P2在極短的時間內(nèi)一次性噴出質(zhì)量為m的氣 體，氣體噴出時相對坐標(biāo)系的速度大小為v.此時探測器的速度大小為2V°,且方向沿正y方 向.假設(shè)探測器的總質(zhì)量為M（包括氣體的質(zhì)量），求每次噴出氣體的質(zhì)量m與探測器總質(zhì)量 M的比值和每次噴出氣體的速度v與v0的比值. 解析：探測器第一次噴出氣體時，沿x方向動量守恒，且探測器速度變?yōu)榱? 即Mv0=mv①

14、第二次噴出氣體時，沿y方向動量守恒: 0=(M—2m)2vo-mv(2 解①②得: m 1 M- = 4, vo 1 ,1 答案：14 4 圖17 11 .（2009年寧夏卷）兩個質(zhì)量分別為Mi和M2的劈A和B,高度相同，放在光滑水平面上.A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖17所示.一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h.物塊從靜止開始滑下，然后又滑上劈B.求 物塊在B上能夠達(dá)到的最大高度. 解析：設(shè)物塊到達(dá)劈A的底端時，物塊和A的速度大小分別為v和V,由機(jī)械能守恒 和動量守恒得 1212小 mgh=2mv2+/1

15、V2① M〔V=mv② 設(shè)物塊在劈B上達(dá)到的最大高度為h',此時物塊和B的共同速度大小為V',由機(jī)械 能守恒和動量守恒得 1〃1% mgh+2(M2+m)V2=2mv2③ mv=(M2+m)V'④ 聯(lián)立①②③④式得 M1M2 (M1+m)(M2+m) 答案: M1M2h (M1 + m)(M2+ m) 12 .40kg的女孩騎自行車帶30kg的男孩（如圖18所示），行駛速度2.5m/s.自行車行駛 這樣 這樣 時，男孩要從車上下來. (1)他知道如果直接跳下來，他可能會摔跤，為什么？ (2)計(jì)算男孩下車的瞬間，女孩和自行車的速度. (3)計(jì)

16、算自行車和兩個孩子，在男孩下車前后整個系統(tǒng)的動能的值.如有不同，請解釋. 解析：(1)如果直接跳下來，人具有和自行車相同的速度，腳著地后，腳的速度為零， 由于慣性，上身繼續(xù)向前傾斜，因此他可能會摔跤.所以他下來時用力往前推自行車， 他下車時水平速度是0. (2)男孩下車前后，對整體由動量守恒定律有： (mi+m2+m3)vo=(mi+m2)v v=4m/s(mi表示女孩質(zhì)量，m2表示自行車質(zhì)量，m3表示男孩質(zhì)量) (3)男孩下車前系統(tǒng)的動能 12 Ek=21mi+m2+m3)v2 =2(40+10+30)X(2.5)2J=250J 男孩下車后系統(tǒng)的動能 1O1O Ek=2(m1+m2)v2=2(40+10)X42J=400J 男孩下車時用力向前推自行車，對系統(tǒng)做了正功，使系統(tǒng)的動能增加了150J. 答案：(1)如果直接跳下來，人具有和自行車相同的速度，腳著地后，腳的速度為零， 由于慣性，上身繼續(xù)向前傾斜，因此他可能會摔跤.所以他下來時用力往前推自行車， 他下車時水平速度是0. (2)4m/s(3)250J400J 男孩下車時用力向前推自行車，對系統(tǒng)做了正功，使系統(tǒng)的動能增加了150J