2022届全国高三物理模拟试题汇编：反冲碰撞爆炸及答案

 反冲碰撞爆炸

一、单选题

1．新华社西昌3月10日电“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火（火星）转移轨道运载能力12吨至44吨……”这是我国重型运载火箭长征九号研制中的一系列指标，已取得阶段性成果，预计将于2030年前后实现首飞。火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得推力。下列观点正确的是（　　）  

A．喷出的燃气对周围空气的挤压力就是火箭获得的推力

B．因为喷出的燃气挤压空气，所以空气对燃气的反作用力就是火箭获得的推力

C．燃气被喷出瞬间，火箭对燃气的作用力就是火箭获得的推力

D．燃气被喷出瞬间，燃气对火箭的反作用力就是火箭获得的推力

2．如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为 M （含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为 的水以相对地面为 的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为 ，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　）

A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力

B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒

C．火箭获得的最大速度为

D．火箭上升的最大高度为

二、多选题

3．如图所示，光滑的水平地面上，质量为m的小球A正以速度v向右运动。与前面大小相同质量为 的B球相碰，则碰后A、B两球总动能可能为（　　） 

A． B． C． D．

4．在光滑的水平面上，让小球A以初动量p冲过来和静止的小球B发生一维碰撞，已知小球B的质量是小球A的两倍。则碰后小球B的动量可能为（　　）  

A． B． C． D．

三、综合题

5．2020年11月24日4时30分，中国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道。标志着我国月球探测新旅程的开始，飞行136个小时后总质量为m的嫦娥五号以速度v高速到达月球附近P点时，发动机点火使探测器顺利变轨，被月球捕获进入半径为r的环月轨道，已知月球的质量为M，引力常量为G。求

（1）嫦娥五号探测器发动机在P点应沿什么方向将气体喷出？  

（2）嫦娥五号探测器发动机在P点应将质量为Δm的气体以多大的对月速度喷出？  

6．如图所示，可视为质点的小球A、B在同一竖直线上间距，小球B距地面的高度，两小球在外力的作用下处于静止状态。现同时由静止释放小球A、B，小球B与地面发生碰撞后反弹，之后小球A与B发生碰撞。已知小球A的质量，小球B的质量，重力加速度，所有的碰撞均无机械能损失，不计碰撞时间。求：

（1）从释放小球A、B到两球第一次相撞所经过的时间；

（2）小球A第一次上升到最大高度时到地面的距离。

7．如图所示，半径为R＝5m的光滑弧形轨道PQ固定，轨道与水平面相切于Q点，水平面的右侧放置一质量为mC＝0.5kg、半径为r＝2m的光滑弧形槽C，弧形槽与水平面相切于N点，且弧所对应的圆心角为60°，在QN间的O点放置一质量为mB＝2.5kg的物体B，QO＝2.5m、ON＝1.75m，将一质量为mA＝0.5kg的物体A由P点的正上方h＝3.2m高度由静止释放，沿弧形轨道的切线方向进入水平面，经过一段时间与物体B发生弹性正碰，然后物体B进入弧形槽。已知物体A、物体B与QN段的动摩擦因数分别为μ1＝0.4、μ2＝0.2，重力加速度g取10m/s2，忽略弧形槽C与水平面间的摩擦。求：

（1）物体A第一次通过弧形轨道最低点Q时对轨道的压力大小；

（2）物体A、B碰后各自的速度；

（3）通过计算分析物体B能否从弧形槽C的右侧离开，若能，求出离开时的速度；若不能，求出上升的最大高度，并求出整个过程中弧形槽获得的最大速度。

8．某冰壶队为了迎接冬奥会，积极开展训练。某次训练中使用的红色冰壶A和蓝色冰壶B的质量均为20kg，初始时两冰壶之间的距离s=7.5m，运动员以v0=2m/s的初速度将红色冰壶A水平掷出后，与静止的蓝色冰壶B碰撞，碰后红色冰壶A的速度大小变为vA=0.2m/s，方向不变，碰撞时间极短。已知两冰壶与冰面间的动摩擦因数均为μ=0.02，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）红色冰壶A从开始运动到停下所需的时间；

（2）两冰壶碰撞过程中损失的机械能。

9．如图所示，半径为R的光滑四分之一圆弧轨道AB与粗糙的水平轨道BC平滑连接，A点是四分之一圆弧轨道最高点，B点是四分之一圆弧轨道最低点，现有质量均为m的两物块M和N（可看成质点）。物块N静止于B点，物块M从A点由静止释放，两物块在B点发生弹性碰撞，已知水平轨道与物块之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求：

（1）碰撞前瞬间物块M受轨道支持力的大小；

（2）碰撞后物块N在水平轨道上滑行的最大距离。

10．如图所示，竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP，由半径r＝0.5m的圆弧轨道CDP和与之相切于C点的水平轨道ABC组成，圆弧轨道的直径DP与竖直半径OC间的夹角θ＝37°，A、B两点间的距离d＝0.2m。质量m1＝0.05kg的不带电绝缘滑块静止在A点，质量m2＝0.1kg、电荷量q＝1×10﹣5C的带正电小球静止在B点，小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小F＝4.5N、方向水平向右的恒力推滑块，滑块到达B点前瞬间撤去该恒力，滑块与小球发生弹性正碰，碰后小球沿轨道运动，到达P点时恰好和轨道无挤压且所受合力指向圆心。小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.

（1）求撤去该恒力瞬间滑块的速度大小v以及匀强电场的电场强度大小E；  

（2）求小球到达P点时的速度大小vP和B、C两点间的距离x；  

（3）若小球从P点飞出后落到水平轨道上的Q点（图中未画出）后不再反弹，求Q、C两点间的距离L。  

答案解析部分

1．【答案】D

2．【答案】D

3．【答案】A,C

4．【答案】B,C

5．【答案】（1）解：探测器发动机在P点应制动减速，所以应沿探测器运动方向喷出气体。 

（2）解：在P点由动量守恒定律得

探测器进入半径为r的环月轨道有

解得

6．【答案】（1）解：小球B落地时，A、B两球的速度大小由

得

从释放两小球到小球B第一次落地所用的时间

小球B反弹后，相对小球A做匀速运动

（方法二：小球B反弹后第一次与小球A碰前小球B所经过的位移大小

小球B反弹后第一次与小球A碰前小球A所经过的位移大小

则

联立解得）

从释放小球A、B到两球第一次相撞所经过的时间

（2）解：两球相撞前瞬间的速度

两球相碰时距地面的高度

两球碰撞时动量守恒，取竖直向上为正方向

解得

小球A第一次碰后上升的最大高度

小球A第一次上升到最大高度时到地面的距离

7．【答案】（1）解：根据动能定理可知

在Q点根据牛顿第二定律

解得F=21.4N

根据牛顿第三定律可知，物体A第一次通过弧形轨道最低点Q时对轨道的压力大小为21.4N。

（2）解：AO过程应用动能定理可知

解得

根据A与B发生弹性正碰可知

解得vA'＝﹣8m/s

负号表示方向向左vB＝4m/s

（3）解：ON过程对物体B应用动能定理

解得vB'=3m/s

物体B与C发生碰撞，设它们达到共同水平速度为vBC，根据水平方向动量守恒mBvB'＝（mB+mC）vBC

解得vBC=2.5m/s

根据此过程BC组成的系统机械能守恒，可知当二者达到共同速度时，B物体上升的高度为hB，根据机械能守恒

解得hB=0.075m

根据斜槽C的最高点高度hC=r﹣rcos60°=1m

故可知物体B未能从弧形槽C的右侧离开，物体B上升的最大高度为0.075m，整个过程中弧形槽获得的最大速度为2.5m/s

8．【答案】（1）解：红色冰壶A以v0=2m/s的初速度开始运动后，加速度大小由牛顿第二定律为

方向向左，冰壶A做减速运动，设在与B碰撞时速度为v1，则有

所用时间为

与冰壶B碰撞后，以速度大小变为vA=0.2m/s，方向不变，做减速运动直到停下，所用时间

红色冰壶A从开始运动到停下所需的时间为t=t1+t2=5s+1s=6s

（2）解：两冰壶碰撞满足动量守恒，则有mv1=mvA+m vB

解得vB=v1−vA=1 m/s −0.2 m/s=0.8m/s

两冰壶碰撞中损失的机械能

9．【答案】（1）解：设物块M从A点运动到B点时速度为v0，由机械能守恒定律可得

设M在A点所受的支持力为FN，则有

解得

FN=3mg

（2）解：两物块在B点发生弹性碰撞，有

解得

根据动能定理，有

解得

10．【答案】（1）解：对滑块从A点运动到B点的过程，根据动能定理有：Fd＝ m1v2，  

代入数据解得：v＝6m/s

小球到达P点时，受力如图所示，由平衡条件得：qE＝m2gtanθ，

解得：E＝7.5×104N/C。

（2）解：小球所受重力与电场力的合力大小为：G等＝ ①

小球到达P点时，由牛顿第二定律有：G等＝m2 ②

联立①②，代入数据得：vP＝2.5m/s

滑块与小球发生弹性正碰，设碰后滑块、小球的速度大小分别为v1、v2，

以向右方向为正方向，由动量守恒定律得：m1v＝m1v1+m2v2 ③

由能量守恒得： ④

联立③④，代入数据得：v1＝﹣2m/s（“﹣”表示v1的方向水平向左），v2＝4m/s

小球碰后运动到P点的过程，由动能定理有：

qE（x﹣rsinθ）﹣m2g（r+rcosθ）＝ ⑤

代入数据得：x＝0.85m

（3）解：小球从P点飞出水平方向做匀减速运动，有：L﹣rsinθ＝vPcosθt﹣ ⑥

竖直方向做匀加速运动，有：r+rcosθ＝vPsinθt+ gt2⑦

联立⑥⑦代入数据得：L＝0.5625m