2023届高考物理二轮专题复习：03动量、机械振动与机械波

2023届高考物理二轮专题复习--03动量、机械振动与机械波

一、单选题

1．（2022·广东湛江·统考二模）很多同学看过或玩过磁悬浮陀螺，一般情况下，磁悬浮陀螺可以在空中悬浮十分钟以上。当磁悬浮陀螺在空中稳定地旋转时，在5s的时间内，下列说法正确的是（　　）

A．磁悬浮陀螺在竖直方向上的动量变化量为0

B．磁悬浮陀螺所受的重力产生的冲量为0

C．磁悬浮陀螺所受的磁力产生的冲量为0

D．时间越长，磁悬浮陀螺在竖直方向上的合力产生的冲量越大

2．（2022·广东湛江·模拟预测）如图所示，一质量为M的长木板在光滑水平面上以速度v0向右运动，一质量为m的小铁块在木板上以速度v0向左运动，铁块与木板间存在摩擦，为使木板能保持速度v0向右匀速运动，必须对木板施加一水平力，直至铁块与木板达到共同速度v0。设木板足够长，那么此过程中水平力的冲量大小为（　　）

A．mv0 B．1.5mv0

C．2mv0 D．3mv0

3．（2021·广东湛江·统考一模）2020年7月26日，大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600海上首飞成功，为下一步飞机进行海上试飞科目训练及验证飞机相关性能奠定了基础。若飞机的质量为m，从时刻起，飞机在某段时间内由静止开始做加速直线运动，其加速度与时间的关系图像如图所示（图中、均为已知量），则在这段时间内，飞机所受合力的冲量大小为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

4．（2022·广东湛江·一模）快递运输时，我们经常看到，有些易损坏物品外面都会利用充气袋进行包裹，这种做法的好处是（　　）

A．可以大幅度减小某颠簸过程中物品所受合力的冲量

B．可以大幅度减小某颠簸过程中物品动量的变化

C．可以使某颠簸过程中物品动量变化的时间延长

D．可以使某颠簸过程中物品动量对时间的变化率减小

三、填空题

5．（2022·广东湛江·统考二模）某同学假期在公园里游玩时，看到岸边不远处一白色垃圾漂浮在水面上，远处一小船划过后，一列水波由远处传来，该同学想等着水波将白色垃圾推到岸边后，再将其拾起丢入垃圾箱，可是等了很久也不见白色垃圾被水波推向岸边。观察发现，水波的速度约为1.2m/s，白色垃圾在水中上下振动时，从第1次到达最高点到第5次到达最高点所用的时间为6s。该水波的周期为__________s，波长为__________m。

6．（2022·广东湛江·统考模拟预测）一列简谐横波，某时刻的图像如图所示，从该时刻开始计时，波上质点A向y轴正方向振动。这列波沿x轴________方向传播，质点P、Q中先回到平衡位置的是质点________。

7．（2022·广东湛江·一模）一列波长为0.15m<<0.25m的简谐横波在均匀介质中传播，先后经过间距为30cm的a和b两个质点，当质点a处于波峰位置时，质点b位于波谷位置，已知质点a的振动方程为y=0.1sin（10πt）m，则简谐波的周期为__________s，波速为__________m/s。

8．（2021·广东湛江·统考一模）广东有丰富的水产资源，渔业发达。一渔船用频率为f、在水中波长为的超声波（一种机械波）来探测远处鱼群的方位，测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为t，则该超声波的波速大小为___________，鱼群与渔船之间的距离为___________（忽略船和鱼群的运动）。

四、解答题

9．（2022·广东湛江·统考模拟预测）在光滑水平面上有一只质量为2m、足够长的小车，小车左端锁定着一块质量为m的木板，两者一起以的速度匀速向右运动。现有一颗质量也为m的子弹以v0的水平初速度从同一方向射入木板。若子弹在木板运动过程中所受到的阻力为恒力且等于其自身重力，重力加速度取g。

（1）子弹恰好不从木板中穿出，则木板的长度为多少？

（2）取木板的长度为，解除对木板的锁定，如果子弹在木板运动过程中，木板相对小车发生滑动，要使子弹不能从木板中射出，则木板与小车间的动摩擦因数μ应满足什么条件？

10．（2022·广东湛江·统考二模）如图所示，倾斜轨道的AB段光滑、BC段粗糙，圆弧（半径OC竖直）轨道CD光滑，整个轨道固定在同一竖直平面内，倾斜轨道和圆弧轨道通过一小段长度不计的光滑弧形轨道相连，已知AB长，BC长，倾斜轨道的倾角，圆弧轨道的半径，O为圆弧轨道的圆心。小物体P和Q（均可视为质点）的质量均为，小物体Q静止在B点，将小物体P从A点由静止开始释放，P运动到B点时与Q发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。若P、Q与轨道BC间的动摩擦因数均为，取重力加速度大小，，，。求：

（1）小物体P运动到B点时的速度大小；

（2）小物体Q运动到圆弧轨道上的C点时对圆弧轨道的压力大小；

（3）最终小物体Q停在倾斜轨道上的位置到小物体P的距离。

11．（2022·广东湛江·一模）如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出。现将此游戏进行简化，如图乙示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1=2m，弹珠B与坑的间距x2=1m。某同学将弹珠A以v0=6m/s的初速度水平向右瞬间弹出，经过时间t1=0.4s与弹珠B正碰（碰撞时间极短），碰后弹珠A又向前运动x=0.1m后停下。已知两弹珠的质量均为2.5g，取重力加速度g=10m/s2，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均相同，并将弹珠的运动视为滑动，求：

（1）碰撞前瞬间弹珠A的速度大小和弹珠与地面间的动摩擦因数μ；

（2）两弹珠碰撞瞬间的机械能损失，并判断该同学能否胜出。

12．（2022·广东湛江·模拟预测）如图所示，一个小孩做推物块的游戏，质量为m的小物块A放置在光滑水平面上，紧靠物块右端有一辆小车B，小孩蹲在小车上，小孩与车的总质量为6m，一起静止在光滑水平面上，物块A左侧紧挨着足够长的水平传送带MN，传送带的上表面与水平面在同一高度，传送带以速度v0。顺时针转动。游戏时，小孩将物块A以相对水平面大小为v0的速度向左推出，一段时间后A返回到传送带右端N，物块向右追上小孩后又立即被小孩以相对水平面的速度v0向左推出，如此反复，直至A追不上小孩为止。已知物块A与传送带MN间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：

（1）物块第一次被推出后，小孩与车的速度大小v1；

（2）物块被小孩第一次推出后到再次追上小孩所用的时间；

（3）整个过程中小孩因推物块消耗的体能。

13．（2022·广东湛江·统考模拟预测）湖面上停着、B两只小船，相距，从水波传播到小船开始计时，在内完成10次全振动，B完成8次全振动，两只小船都视为质点。

（1）求水波的传播速度；

（2）如果小船的振幅为，则内比B多振动的路程是多少？

14．（2021·广东湛江·统考一模）如图所示，为竖直面内的固定轨道，段光滑，与水平方向间的夹角为，段水平且粗糙，C端固定一竖直挡板，长为d。现将一质量为m的滑块甲从轨道段上到B点的距离为处由静止释放，在B处（B处有一小段光滑圆弧）与完全相同的另一静止的滑块乙发生碰撞，碰撞后成为一个整体，整体与挡板发生n（n为正整数）次弹性碰撞后停在BC段上的D点（图中未标出），D点到C点的距离为x。重力加速度大小为g，甲、乙均视为质点。求：

（1）甲、乙碰撞前瞬间甲的速度大小；

（2）两滑块碰撞过程损失的机械能；

（3）滑块整体与轨道段间的动摩擦因数。

参考答案：

1．A

【详解】BC．磁悬浮陀螺受到竖直方向上的磁力和竖直向下的重力保持不变，均不为零，则两个力产生的冲量不为零，故BC错误；

AD．磁悬浮陀螺在竖直方向上的合力为零，则冲量为零，竖直方向的动量变化为零，故A正确，D错误；

故选A。

2．C

【详解】设铁块与长木板之间的摩擦力为f，铁块在水平方向只受到摩擦力的作用，在作用的过程中，选取向右为正方向，对铁块，由动量定理得

以长木板为研究对象，它在水平方向受到拉力F和摩擦力f的作用，由于速度不变，由平衡条件得

F﹣f＝0

水平力的冲量

I＝Ft

解得

I＝2mv0

故C正确，ABD错误

故选C。

3．C

【详解】在时刻，飞机的速度大小

根据动量定理有

解得

所以C正确；ABD错误；

故选C。

4．CD

【详解】ABC．充气袋在运输中起到缓冲作用，在某颠簸过程中，物体的动量变化量不变，由动量定理可知，充气袋可以延长动量变化所用的时间，从而减小物体所受的合力，但不能改变合力的冲量，AB错误，C正确；

D．动量对时间的变化率即为物体所受的合力，D正确。

故选CD。

5．     1.5     1.8

【详解】[1]从第1次到达最高点到第5次到达最高点所用的时间为6s，则

4T=6s

解得

T=1.5s

[2]波长

λ=vT=1.8m

6．     负；     Q

【详解】[1]从该时刻开始计时，波上质点A向y轴正方向振动，由“上坡下行”可知，这列波沿x轴负方向传播；

[2]质点P、Q由“上坡下行”可知，质点Q先回到平衡位置。

7．     0.2     1

【详解】[1]根据质点振动方程可得简谐波的周期为

[2]当质点a处于波峰位置时，质点b位于波谷位置，可推知

由于波长为0.15m<<0.25m，所以当n=1时，满足条件，求得

故波速为

8．         

【详解】[1]该超声波的传播速度大小

[2]鱼群与渔船之间的距离

9．（1）；（2）μ≤0.2

【详解】（1）木板锁定在车上，子弹在穿入木板的过程，子弹、木板和小车组成的系统动量守恒，有

根据能量守恒

又

f＝mg

联立解得

（2）木板和小车间有相对运动，则对木板和子弹受力分析，由牛顿第二定律得

故木板向右做匀加速直线运动，子弹向右做匀减速直线运动。

子弹恰好不穿出木板，则子弹最终与木板共速且两者相对位移等于木板长度，令子弹与木板共速时的速度为v，所以有

解得

子弹位移

木板位移

联立以上各式解得

μ＝0.5或μ＝0.2

当μ＝0.5时

2μmg＝f

木块与小车不会发生相对滑动，舍去。

因摩擦因数越小越难穿出木块，故满足子弹不穿出木块条件为

μ≤0.2

10．（1）；（2）33N；（3）

【分析】本题考查机械能守恒定律和动量守恒定律，目的是考查学生的分析综合能力。

【详解】（1）小物体P从A点运动到B点的过程中，机械能守恒，有

解得

（2）小物体Р、Q碰撞过程中，动量守恒，机械能守恒。设碰后小物体Р、Q的速度分别为、，取沿斜面向下为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律有

解得

由于

故碰撞后小物体P将静止在倾斜轨道上B点。

设小物体Q滑到C点时的速度大小为，在从B点运动到C点的过程中，由动能定理有

解得

对小物体Q，在圆弧轨道上C点时，由牛顿第二定律有

解得

由牛顿第三定律知，小物体Q运动到圆弧轨道C点时对圆弧轨道的压力大小为33N。

（3）小物体Q从圆弧轨道回到C点时的速度大小仍为，设小物体Q沿倾斜轨道向上运动的距离为，由动能定理有

解得

小物体Q停在倾斜轨道上的位置到小物体P的距离

解得

11．（1），；（2），不能

【详解】（1）设碰撞前瞬间弹珠A的速度为，由运动学公式得

由牛顿第二定律得

联立解得

，，

（2）由（1）可知弹珠A和B在地面上运动时加速度大小均为，弹珠A碰撞后瞬间的速度为，由运动学规律

解得

设碰后瞬间弹珠B的速度为，由动量守恒定律得

解得

所以两弹珠碰撞瞬间的机械能损失

解得

碰后弹珠B运动的距离为

所以弹珠B没有进坑，故不能胜出。

12．（1） ；（2）；（3）

【详解】（1）对小物块A和小孩，与车组成的系统，动量守恒得

解得小孩与车的速度大小

（2）小物块A在传送带上先做匀减速直线运动，再做反向的匀加速直线运动，加速度大小

在传送带上返回时速度为，在带上往返一次的时间为t1，则

返回后匀速追赶小孩，经上追上小孩，则

解得

（3）由第二问可知，小物块A回到光滑水平面时速度为

所以，每经过一次传送带，小物块动量的变化量大小为

要使小物块A不能追上小车，则小车速度大小需满足

假设物块最多能被小孩向左推出的次数为n，则此时物块与小车小孩组成的系统的动量满足

解得

解得

n=3.5

n只能取整数次，所以

n=4

物块A最多只能被推出4次。

第4次推出后车的速度为

人消耗的体能为

解得

13．（1）；（2）

【详解】（1）从计时开始内完成10次全振动，则振动周期为

比B多两次全振动，即超前两个周期，说明、B间有2个波长，

即

则

波的传播速度为

（2）内比B多两次全振动，即多振动两个周期，每个周期振动的路程为

多振动的路程为

14．（1）；（2）；（3）或

【详解】（1）对甲从释放到滑至B点的过程，根据动能定理有

解得

（2）对甲、乙碰撞的过程，根据动量守恒定律有

解得

损失的机械能

（3）若整体与挡板第n次碰撞后，沿段向左运动一段距离后停在D点，则整体在段上通过的路程，根据功能关系有

解得

若整体与挡板第n次碰撞后，向左冲上段后再下滑，最后停在D点，则整体在段上通过的路程，根据功能关系有

解得