专题04 能量观点和动量观点在力学中的应用 【练】（原卷版）

专题04 能量观点和动量观点在力学中的应用

一、单选题

1．（2022·浙江·高考真题）单位为J/m的物理量是（　　）

A．力 B．功 C．动能 D．电场强度

2．（2022·浙江·高考真题）小明用额定功率为、最大拉力为的提升装置，把静置于地面的质量为的重物竖直提升到高为的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，取，则提升重物的最短时间为（　　）

A．13.2s B．14.2s C．15.5s D．17.0s

3．（2022·江苏·高考真题）某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能与水平位移x的关系图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

4．（2022·浙江·高考真题）神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（　　）

A．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大

B．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力

C．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行

D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒

5．（2022·全国·高考真题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（   ）

A． B． C． D．

6．（2022·北京·高考真题）“雪如意”是我国首座国际标准跳台滑雪场地。跳台滑雪运动中，裁判员主要根据运动员在空中的飞行距离和动作姿态评分。运动员在进行跳台滑雪时大致经过四个阶段：①助滑阶段，运动员两腿尽量深蹲，顺着助滑道的倾斜面下滑；②起跳阶段，当进入起跳区时，运动员两腿猛蹬滑道快速伸直，同时上体向前伸展；③飞行阶段，在空中运动员保持身体与雪板基本平行、两臂伸直贴放于身体两侧的姿态；④着陆阶段，运动员落地时两腿屈膝，两臂左右平伸。下列说法正确的是（　　）

A．助滑阶段，运动员深蹲是为了减小与滑道之间的摩擦力

B．起跳阶段，运动员猛蹬滑道主要是为了增加向上的速度

C．飞行阶段，运动员所采取的姿态是为了增加水平方向速度

D．着陆阶段，运动员两腿屈膝是为了减少与地面的作用时间

7．（2022·湖北·高考真题）一质点做曲线运动，在前一段时间内速度大小由v增大到2v，在随后的一段时间内速度大小由2v增大到5v。前后两段时间内，合外力对质点做功分别为W1和W2，合外力的冲量大小分别为I1和I2。下列关系式一定成立的是（　　）

A． ， B． ，

C．， D．，

【答案】D

8．（2022·河北·模拟预测）法国物理学家贝克勒尔发现自然界中有一些物质具有天然放射现象，能够发生衰变反应。一个静止的原子核衰变成一个新核，同时放出一个带电粒子，该粒子的动能大小为E，动量大小为p。下列说法正确的是（　　）

A．放出的带电粒子为电子

B．的结合能比的结合能大

C．的动量大小为

D．的动能大小为

二、多选题

9．（2022·湖南·高考真题）神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后，逐一打开引导伞、减速伞、主伞，最后启动反冲装置，实现软着陆。某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况，将其运动简化为竖直方向的直线运动，其图像如图所示。设该过程中，重力加速度不变，返回舱质量不变，下列说法正确的是（　　）

A．在时间内，返回舱重力的功率随时间减小

B．在时间内，返回舱的加速度不变

C．在时间内，返回舱的动量随时间减小

D．在时间内，返回舱的机械能不变

10．（2022·全国·高考真题）质量为的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取。则（　　）

A．时物块的动能为零

B．时物块回到初始位置

C．时物块的动量为

D．时间内F对物块所做的功为

11．（2022·辽宁·大连二十四中模拟预测）卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子的核反应为：。已知氮核质量为，氦核质量，氧核的质量为，质子（氢核）质量为。（已知：）；假设入射氦核以的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为。则（　　）

A．卢瑟福通过该反应发现了原子的核式结构 B．该反应吸收能量

C．反应生成物的比结合能增大 D．反应后氧核的速率为

12．（2022·重庆·模拟预测）在匀强磁场中用粒子（He）轰击静止的铝（A1）原子核时，产生了P、Q两个粒子，如图所示，已知匀强磁场方向垂直纸面向里，各粒子的速度方向均与磁场方向垂直，粒子P的运动轨迹在图中未画出，粒子Q做匀速直线运动，粒子的质量为m1，铝原子核的质量为m2，P粒子的质量为m3，Q粒子的质量为m4，光在真空中的速度为c，则下列说法正确的是（　　）

A．Q粒子可能是质子

B．P粒子沿顺时针方向运动

C．P粒子的电荷量大于铝原子核的电荷量

D．核反应过程中释放出的能量为（m1+m2-m3-m4）c2

13．（2022·安徽淮北·二模）位于合肥市科学岛上的东方超环（EAST）（俗称“人造小太阳”）是中国科学院等离子体物理研究所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克。该装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程+→+。假设两个氘核以相同大小的速度沿同一直线相向碰撞，聚变反应释放的能量全部转化为两个新核的动能，分别用mH、mHe、mn，表示、、的质量，用c表示光速，则下列说法正确的是（　　）

A．反应后中子与氦核的动能之比为

B．反应后中子和氦核的速度大小之比为

C．该聚变反应中释放的核能为（2mH－mHe－mn）c2

D．氘核聚变成氦核的过程中，核子的平均质量减小

14．（2022·重庆市育才中学模拟预测）如图所示，半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内，小球A、B质量分别为m、（k为待定系数），A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点B球相撞，碰撞中无机械能损失，重力加速度为g。关于各种情况下k的取值，下列各项中正确的是（　　）

A．若，则小球B第一次碰后就能够运动到圆轨道的最高点

B．若，则小球B第一次碰后将会在某处脱离圆轨道

C．若，小球B在后续运动过程中会脱离轨道

D．若，小球A和小球B以后每次都是在圆轨道的最低点发生碰撞

三、解答题

15．（2022·辽宁·模拟预测）如图所示，在一次无人机模拟演练中，某同学指挥自己设计的遥控无人机在26N的恒定升力作用下由地面从静止开始竖直向上运动，6s后关闭动力，空气阻力恒为4N，上升到最大高度后该同学操作无人机下落，经过6.5s无人机返回地面且速度刚好减为零，已知无人机质量为2kg，g取，求：

（1）无人机上升的最大高度；

（2）整个运动过程中无人机的平均功率。

16．（2022·浙江·模拟预测）某游乐场的滑梯可以简化为如图所示竖直面内的ABCD轨道，AB为长、倾角的斜轨，BC为水平轨道，CD为半径、圆心角的圆弧，轨道AB段粗糙其余各段均光滑。一小孩（可视为质点）从A点以初速度下滑，沿轨道运动到D点时的速度恰好为零（不计经过B点时的能量损失）。已知该小孩的质量，取，，不计空气阻力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

（1）该小孩第一次经过圆弧C点时，对圆弧轨道的压力；

（2）该小孩在轨道AB上第一次从A下滑到B的时间t；

（3）若将AB段轨道改为圆弧形状（图中虚线部分，轨道材质不变），试定性说明题设条件下小孩在轨道上游玩时是否会冲出D点而发生危险？

17．（2022·山东·高考真题）如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的点，点左侧粗糙，右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动（要求摆角小于），A以速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量，B的质量，A与B的动摩擦因数，B与地面间的动摩擦因数，取重力加速度。整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求：

（1）A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小与；

（2）B光滑部分的长度d；

（3）运动过程中A对B的摩擦力所做的功；

（4）实现上述运动过程，的取值范围（结果用表示）。