(新课标)2020版高考物理大二轮复习专题强化训练8力学中的动量和能量问题 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:27:04星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

专题强化训练(八)

一、选择题

1.(多选)如图所示,用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层.设水柱直径为D,水流速度为v,方向水平,水柱垂直煤层表面,水柱冲击煤层后水的速度为零.高压水枪的质量为M,手持高压水枪操作,进入水枪的水流速度可忽略不计,已知水的密度为ρ.下列说法正确的是( )

A.高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρvπD 123

B.高压水枪的功率为ρπDv

8122

C.水柱对煤层的平均冲力为ρπDv

4D.手对高压水枪的作用力水平向右

[解析] 设Δt时间内,从水枪喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm,则Δm=ρΔV,12Δm12

ΔV=SvΔt=πDvΔt,单位时间喷出水的质量为=ρvπD,选项A错误.Δt时间

4Δt411223

内水枪喷出的水的动能Ek=Δmv=ρπDvΔt,由动能定理知高压水枪在此期间对水做

281W12323

功为W=Ek=ρπDvΔt,高压水枪的功率P==ρπDv,选项B正确.考虑一个极

8Δt8短时间Δt′,在此时间内喷到煤层上水的质量为m,设煤层对水柱的作用力为F,由动量11222

定理,FΔt′=mv,Δt′时间内冲到煤层水的质量m=ρπDvΔt′,解得F=ρπDv,

44122

由牛顿第三定律可知,水柱对煤层的平均冲力为F′=F=ρπDv,选项C正确.当高压

4水枪向右喷出高压水流时,水流对高压水枪的作用力向左,由于高压水枪有重力,根据平衡条件,手对高压水枪的作用力方向斜向右上方,选项D错误.

[答案] BC

2.(2019·河北名校联盟)如图所示,自动称米机已在许多大粮店广泛使用.买者认为:因为米流落到容器中时对容器有向下的冲力而不划算;卖者则认为:当预定米的质量达到要

2

求后时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米是多给买者的,因而双方争执起来,下列说法正确的是( )

A.买者说的对 B.卖者说的对 C.公平交易

D.具有随机性,无法判断

[解析] 设米流的流量为d,它是恒定的,米流在出口处速度很小可视为零,若切断米流后,设盛米的容器中静止的那部分米的质量为m1,空中还在下落的米的质量为m2,则落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为Δm.在极短时间Δt内,取Δm为研究对象,这部分米很少,Δm=d·Δt,设其落到米堆上之前的速度为v,经Δt时间静止,取竖直向上为正方向,由动量定律得(F-Δmg)Δt=Δmv

即F=dv+d·Δt·g,因Δt很小,故F=dv 根据牛顿第三定律知F=F′,称米机的读数应为M=

F′Nm1g+F′v==m1+d gggvg因切断米流后空中尚有t=时间内对应的米流在空中,故d=m2

可见,称米机读数包含了静止在袋中的部分米的质量m1,也包含了尚在空中的下落的米的质量m2,即自动称米机是准确的,不存在哪方划算不划算的问题,选项C正确.

[答案] C

3.(多选)(2019·四川绵阳模拟)如图所示,在光滑水平面上有一静止的物体M,物体上有一光滑的半圆弧形轨道,最低点为C,两端A、B一样高,现让小滑块m从A点由静止下滑,则( )

vg

A.m不能到达M上的B点

B.m从A到C的过程中M向左运动,m从C到B的过程中M向右运动

C.m从A到B的过程中M一直向左运动,m到达B的瞬间,M速度为零 D.M与m组成的系统机械能定恒,水平方向动量守恒

[解析] 根据机械能守恒、动量守恒定律的条件,M和m组成的系统机械能守恒,水平方向动量守恒,D正确;m滑到右端两者有相同的速度有:0=(m+M)v,v=0,再根据机械12

能守恒定律mgR=mgh+(m+M)v可知,m恰能到达M上的B点,且m到达B的瞬间,m、M2速度为零,A错误;m从A到C的过程中M向左加速运动,m从C到B的过程中M向左减速运动,B错误,C正确.

[答案] CD

4.(2019·蓉城名校联盟)如图所示,在足够长的固定斜面上有一质量为m的薄木板A,木板A获得初速度v0后恰好能沿斜面匀速下滑.现将一质量也为m的小滑块B无初速度轻放在木板A的上表面,在滑块B在木板A上滑动的过程中(B始终未从A的上表面滑出,B与A间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数),下列说法正确的是( )

A.A、B组成的系统动量和机械能都守恒 B.A、B组成的系统动量和机械能都不守恒 12

C.当B的速度为v0时,A的速度为v0

3312

D.当A的速度为v0时,B的速度为v0

33

[解析] 由于木板A沿斜面体匀速下滑,所以此时木板A的合力为零,当小滑块B放在木板A上表面后,A、B组成的系统所受的合力为零,则系统的动量守恒,由于A、B间有摩擦力的作用,则系统的机械能一直减小,即机械能不守恒,A、B错误;由于B与A之间的动摩擦因数大于A与斜面间的动摩擦因数,所以当A、B共速后将沿斜面共同匀速下滑,即

B的速度不可能大于A的速度,由动量守恒定律知C正确,D错误.

[答案] C

5.(多选)(2019·华中师大附中五月模拟)如下图所示,在光滑水平面上,质量为m的

A球以速度v0向右运动,与静止的质量为4m的B球碰撞,碰撞后A球以v=αv0(待定系数α<1)的速率弹回,并与固定挡板P发生弹性碰撞,若要使A球能再次追上B球并相撞,则

系数α可以是( )

1221A. B. C. D. 2537

[解析] A、B碰撞过程,以v0的方向为正方向,根据动量守恒定律得,mAv0=-mAαv0

1

+mBvB,A与挡板P碰撞后能追上B发生再次碰撞的条件是αv0>vB,解得α>,碰撞过程中

312?12?132

损失的机械能ΔEk=mAv0-?mA?αv0?+mBvB?≥0,解得-1≤α≤,所以α满足的条件是

2?25?213

<α≤,A、B正确,C、D错误. 35

[答案] AB

6.(多选)(2019·武汉外校模拟)质量M=3 kg的滑块套在水平固定着的轨道上并可在轨道上无摩擦滑动.

质量m=2 kg的小球(视为质点)通过长L=0.75 m的轻杆与滑块上的光滑轴O连接,开始时滑块静止,轻杆处于水平状态.现给小球一个v0=3 m/s的竖直向下的初速度,取g=10 m/s,则( )

2

A.小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中,滑块M在水平轨道上向右移动了0.3 m

B.小球m从初始位置到第一次到达最低点的过程中,滑块M在水平轨道上向右移动了0.5 m

C.小球m相对于初始位置可以上升的最大高度为0.27 m

D.小球m从初始位置到第一次到达最大高度的过程中,滑块M在水平轨道上向右移动了0.54 m

[解析] 可把小球和滑块水平方向的运动看成人船模型.设滑块M在水平轨道上向右运动了x,由滑块和小球组成的系统在水平方向上动量守恒,有=mx,解得x=0.3 m,A

ML-x121

正确,B错误.根据动量守恒定律有0=(m+M)v,v=0,由能量守恒定律得mv0=mgh+(m22

+M)v,解得h=0.45 m,C错误.小球m从初始位置到第一次到达最大高度过程中,设滑块M在水平轨道上向右移动距离为y,由几何关系得,m相对于M移动的水平距离s=L+

2

s-yyL2-h2=1.35 m,根据水平方向动量守恒得0=m-M,解得y=0.54 m,D正确.

tt[答案] AD

7.(多选)(2019·东北师大附中一模)如下图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1

和m2的两物块A、B相连接,并静止在光滑的水平面上.现使A瞬间获得水平向右大小为3 m/s的速度,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图像信息可得( )

A.在t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s,且弹簧都是处于压缩状态 B.从t3到t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长 C.两物体的质量之比为m1∶m2=1∶2

D.在t2时刻A与B的动能之比为Ek1∶Ek2=1∶8

[解析] 在t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s,t1时弹簧处于压缩状态,t3时弹簧处于拉伸状态,A、B错误.由动量守恒定律有m1v0=(m1+m2)v共,可得m1∶m2=1∶2.并由图可得在t2时刻A与B的动能之比为Ek1∶Ek2=1∶8,C、D正确.

[答案] CD

8.(多选)(2019·湖北百校大联考)在冰壶比赛中,某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶,两者在大本营中心发生对心碰撞如图甲所示,碰撞前、后两壶运动的v-t图线如图乙中实线所示,其中红壶碰撞前、后的两段图线相互平行,两冰壶质量均为19 kg,则( )