高中物理高考 专题08 动量-2020年高考真题和模拟题物理分类训练（教师版含解析）

专题08动量

1．(2020·新课标全国3卷)甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为(　　)

A．3 J B．4 J C．5 J D．6 J

【答案】A

【解析】

由v-t图可知，碰前甲、乙的速度分别为，；碰后甲、乙的速度分别为，，甲、乙两物块碰撞过程中，由动量守恒得

解得

则损失的机械能为

解得

故选A。

2．(2020·新课标全国1卷)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是(　　)

A．增加了司机单位面积的受力大小

B．减少了碰撞前后司机动量的变化量

C．将司机的动能全部转换成汽车的动能

D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积

【答案】D

【解析】

A．因安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，故A错误；

B．有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，所以动量的改变量也相同，故B错误；

C．因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能，不能全部转化成汽车的动能，故C错误；

D．因为安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲故增加了作用时间，故D正确。

故选D。

3．(2020·新课标全国2卷)水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为

A．48 kg B．53 kg C．58 kg D．63 kg

【答案】BC

【解析】

设运动员和物块的质量分别为、规定运动员运动的方向为正方向，运动员开始时静止，第一次将物块推出后，运动员和物块的速度大小分别为、，则根据动量守恒定律

解得

物块与弹性挡板撞击后，运动方向与运动员同向，当运动员再次推出物块

解得

第3次推出后

解得

依次类推，第8次推出后，运动员的速度

根据题意可知

解得

第7次运动员的速度一定小于，则

解得

综上所述，运动员的质量满足

AD错误，BC正确。

故选BC。

4．(2020·广东省高三二模)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)

A．30 B．5.7×102

C．6.0×102 D．6.3×102

【答案】A

【解析】

开始总动量为零，规定气体喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律得，0=m1v1+p，解得火箭的动量，负号表示方向，故A正确，BCD错误；

【点睛】解决本题的关键掌握动量守恒定律的条件，以及知道在运用动量守恒定律时，速度必须相对于地面为参考系。

5．(2020·江西省崇义中学开学考试)—质量为m的铁锤，以速度v，竖直打在木桩上，经过Δt时间后停止，则在打击时间内，铁锤对木桩的平均冲力的大小是(    )

A．mgΔt B． C． D．

【答案】C

【解析】

对铁锤应用动量定理，设木桩对铁锤的平均作用力为F，则有

解得

所以铁锤对木桩的平均冲力

C正确，ABD错误。

故选C。

【点睛】

在应用时要注意先明确正方向，然后才能列动量定理的关系式求解．

6．(2020·安徽省定远中学高三)随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。为了分析这个过程，可以提出以下两种模式：探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2.探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。那么下列判断中正确的是

A．v1> v0 B．v1= v0 C．v2> v0 D．v2=v0

【答案】A

【解析】

设探测器的质量为m，行星的质量为M，探测器和行星发生弹性碰撞.

A、B、对于模型一：设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则，故A正确，B错误.

C、D、对于模型二：设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则；故C、D均错误.

故选A.

7．(2020·通榆县第一中学高三月考)如图所示，光滑地面上静置一质量为M的半圆形凹槽，凹槽半径为R，表面光滑．将一质量为m的小滑块(可视为质点)，从凹槽边缘处由静止释放，当小滑块运动到凹槽的最低点时，对凹槽的压力为FN，FN的求解比较复杂，但是我们可以根据学过的物理知识和方法判断出可能正确的是(重力加速度为g)(   )

A． B． 

C．  D．

【答案】A

【解析】

滑块和凹侧组成的系统水平方向上动量守恒，机械能守恒，当滑块运动到最低点时有： ， ，由极限的思想，当M趋于无穷大时，趋近于0，凹槽静止不动，滑块速度为 ，且小滑块在最低点时由牛顿第二定律得 ，解得 ，四个选项中当M趋于无穷大时，只有A选项符合，另外CD选项从量纲的角度上讲也不对，故A对；BCD错；

故选A

8．(2020·湖北省黄石二中高三月考)运动员在水上做飞行运动表演他操控喷射式悬浮飞行器将水带竖直送上来的水反转180°后向下喷出，令自己悬停在空中，如图所示．已知运动员与装备的总质量为90kg，两个喷嘴的直径均为10cm，已知重力加速度大小g=10m/s2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，则喷嘴处喷水的速度大约为(  )

A．2.7m/s B．5.4m/s C．7.6m/s D．10.8m/s

【答案】C

【解析】设飞行器对水的平均作用力为F，根据牛顿第三定律可知，水对飞行器的作用力的大小也等于F，对飞行器，则有

F=Mg

设水喷出时的速度为v，在时间t内喷出的水的质量

t时间内质量为的水获得的冲量

联立解得v=7.6m/s，故C正确，ABD错误。

故选C。

9．(2020·长春市第一一五中学高三月考)如图甲所示，一块长度为L、质量为m的木块静止在光滑水平面上．一颗质量也为m的子弹以水平速度v0射入木块．当子弹刚射穿木块时，木块向前移动的距离为s(图乙)．设子弹穿过木块的过程中受到的阻力恒定不变，子弹可视为质点．则子弹穿过木块的时间为

A． B． C． D．

【答案】D

【解析】以子弹与木块组成的系统为研究对象，满足动量守恒定律，分别对子弹和木块列动能定理表达式，再对木块列动量定理表达式，联立可求解.

子弹穿过木块过程，对子弹和木块的系统，外力之和为零动量守恒，有：，

设子弹穿过木块的过程所受阻力为f，对子弹由动能定理：，由动量定理：，

对木块由动能定理：，由动量定理：，

联立解得：；故选D.

【点睛】

子弹穿过木块的过程，子弹与木块组成的相同动量守恒，由动量守恒定律与动量定理可以正确解题，解题时注意研究对象、研究过程的选择.

10．(2020·四川省德阳市第三中学高考模拟)如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．子弹射入木块后的瞬间，速度大小为

B．子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于(M＋m0)g

C．子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于(M＋m＋m0)g

D．子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒

【答案】C

【解析】

子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块系统的动量守恒，则m0v0=(M+m0)v1，解得速度大小为，选项A错误；子弹射入木块后的瞬间，根据牛顿第二定律可得可知绳子拉力大于，选项B错误；子弹射入木块后的瞬间，对子弹、木块和圆环整体：N=T+mg> (M+m+m0)g，选项C正确；子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒，选项D错误；故选C.

11．(2020·北京高三学业考试)如图所示，质量为m的小球A静止于光滑水平面上，在A球与墙之间用轻弹簧连接。现用完全相同的小球B以水平速度v0与A相碰后粘在一起压缩弹簧。不计空气阻力，若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E，从球A被碰后开始到回到原静止位置的过程中墙对弹簧的冲量大小为I，则下列表达式中正确的是(　　)

A．E=      I=2 B．E=       I=2

C．E=       I= D．E=       I=

【答案】A

【解析】

AB碰撞瞬间，由动量守恒定律可知：

mv0=2mv1

解得：

v1=

碰撞后系统机械能守恒，当两球向左减速到零时弹簧的弹性势能最大，最大弹性势能E，则：

E=

取AB整体分析，取向右为正，由动量定理可得

所以墙对弹簧的冲量大小为2mv0

A. E=、I=2，与分析相符，故A项正确；

B. E=、I=2，与分析不符，故B项错误；

C. E=、I=，与分析不符，故C项错误；

D. E=、I=，与分析不符，故D项错误。

12．(2020·安徽省高考模拟)如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始自由下滑则( )

A．在以后的运动过程中，小球和槽的动量始终守恒

B．在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功

C．被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动

D．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，小球能回到槽高h处

【答案】C

【解析】

试题分析：由动量守恒的条件可以判断动量是否守恒；由功的定义可确定小球和槽的作用力是否做功；由小球及槽的受力情况可知运动情况；由机械能守恒及动量守恒可知小球能否回到最高点．小球与弹簧接触前，小球和槽组成的系统动量守恒，且有则有．当小球与弹簧接触后，小球受外力，故小球和槽组成的系统所受外力不为零，动量不再守恒，故A错误；下滑过程中两物体都有水平方向的位移，而力是垂直于球面的，故力和位移不垂直，故两力均做功，故B错误；小球脱离弧形槽后，槽向后做匀速运动，小球向前做速度大小和槽相同的匀速运动，而小球和弹簧作用过程中机械能守恒，故小球被原速率反弹，反弹继续做匀速运动，故C正确；小求被反弹后，因两物体均有向左的速度，且速度大小相等，则两物体不会相遇，小球不会到达最高点，故D错误．

故选C．

考点：本题考查了动量守恒定律、机械能守恒定律、做功的两个因素．

13．(2020·四川省仁寿第一中学校北校区期中)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，井与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为( )

A． B．

C． D．

【答案】BD

【解析】

试题分析：设物块与箱子相对静止时共同速度为V，则由动量守恒定律得，得，系统损失的动能为，B正确，AC错误．根据能量守恒定律得知，系统产生的内能等于系统损失的动能，根据功能关系得知，系统产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，则有．D正确，

故选BD

考点：动量守恒定律；功能关系．

点评：两个相对运动的物体，当它们的运动速度相等时候，往往是最大距离或者最小距离的临界条件．本题是以两物体多次碰撞为载体，综合考查功能原理，动量守恒定 律，要求学生能依据题干和选项暗示，从两个不同角度探求系统动能的损失．又由于本题是陈题翻新，一部分学生易陷入某种思维定势漏选B或者D，另一方面，若 不仔细分析，易认为从起点开始到发生第一次碰撞相对路程为，则发生N次碰撞，相对路程为，而错选C．

14．(2020·四川省宜宾市第四中学校高三月考)在光滑水平面上，小球A、B(可视为质点)沿同一直线相向运动，A球质量为1 kg，B球质量大于A球质量。如果两球间距离小于L时，两球之间会产生大小恒定的斥力，大于L时作用力消失。两球运动的速度一时间关系如图所示，下列说法正确的是

A．B球质量为2 kg

B．两球之间的斥力大小为0. 15 N

C．t=30 s时，两球发生非弹性碰撞

D．最终B球速度为零

【答案】BD

【解析】

当两球间距小于L时，两球均做匀减速运动，因B球质量大于A球质量可知B球加速度小于A球的加速度，由v-t图像可知：；；由牛顿第二定律：，解得mB=3mA=3kg，F=0.15N，选项A错误，B正确； 由图像可知，AB在30s时刻碰前速度：vA=0，vB=2m/s；碰后：v＇A=3m/s，v＇B=1m/s，因可知t=30 s时，两球发生弹性碰撞，选项C错误；由图像可知，两部分阴影部分的面积应该相等且都等于L，可知最终B球速度为零，选项D正确.

15．(2020·四川省东辰国际学校高三月考)如图所示，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab段水平，长度为2R；bc段是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球．始终受到与重力大小相等的水平外力F的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g．小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，以下说法正确的是

A．重力与水平外力合力的冲量等于小球的动量变化量

B．小球对圆弧轨道b点和c点的压力大小都为5mg

C．小球机械能的增量为3mgR

D．小球在到达c点前的最大动能为mgR

【答案】BD

【解析】

A．根据动量定理可知，重力、水平外力以及轨道支持力的合力的冲量等于小球的动量变化量，选项A错误；

B．从a到b，由动能定理：，则，解得；从a到c，由动能定理：，则，解得 ；选项B正确；

C．小球离开c点后，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，设小球从c点达到最高点的时间为t，则有：；此段时间内水平方向的位移为：，所以小球从a点开始运动到其轨迹最高点，小球在水平方向的位移为：L=3R+2R=5R，此过程中小球的机械能增量为：△E=FL=mg×5R=5mgR，故C错误；

D．小球在圆弧槽中运动过程中，在小球所受的重力、力F以及槽的支持力三力平衡的位置速度最大，动能最大，由于F=mg，则此位置与圆心的连线与竖直方向夹角为45°，由动能定理：，解得 ，选项D正确.

16．(2020·内蒙古自治区高三一模)小球甲从斜面顶端以初速度v沿水平方向抛出，最终落在该斜面上．已知小球甲在空中运动的时间为t，落在斜面上时的位移为s，落在斜面上时的动能为Ek，离斜面最远时的动量为p．现将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度(n＞1)沿水平方向抛出，忽略空气阻力，则下列说法正确的是(　　)

A．小球乙落在斜面上时的位移为

B．小球乙在空中运动的时间为

C．小球乙落在斜面上时的动能为

D．小球乙离斜面最远时的动量为

【答案】BC

【解析】

设斜面倾角为θ，则 ，解得；，；则将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度v/n沿水平方向抛出时，小球乙在空中运动的时间为t/n；小球乙落在斜面上时的位移为s/n2；小球乙落在斜面上时的动能为Ek/n2，选项A错误，BC正确；小球离斜面最远时，速度方向平行斜面，大小为，动量为，则将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度v/n沿水平方向抛出时，小球乙离斜面最远时的动量为p/n，选项D错误；故选BC.

17．(2020·山东省高考模拟)竖直放置的轻弹簧下端固定在地上，上端与质量为m的钢板连接，钢板处于静止状态．一个质量也为m的物块从钢板正上方h处的P点自由落下，打在钢板上并与钢板一起向下运动x0后到达最低点Q.下列说法正确的是

A．物块与钢板碰后的速度为

B．物块与钢板碰后的速度为

C．从P到Q的过程中，弹性势能的增加量为

D．从P到Q的过程中，弹性势能的增加量为mg(2x0+h)

【答案】BC

【解析】

物体下落h，由机械能守恒：mgh=mv12；物体与钢板碰撞，则动量守恒：，解得，选项A错误，B正确；从碰撞到Q点，由能量关系可知：，则弹性势能的增加量为，选项C正确，D错误.