2023届高考物理一轮专题复习：04动量

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2023届高考物理一轮专题复习：04动量 一、单选题1．（2022·广东茂名·统考二模）蹦床是我国的优势运动项目，我国蹦床运动员朱雪莹在东京奥运会上一举夺冠，为祖国争了光。如图所示为朱雪莹比赛时的情景，比赛中某个过程，她自距离水平网面高3.2m处由静止下落，与网作用后，竖直向上弹离水平网面的最大高度为5m，朱雪莹与网面作用过程中所用时间0.7s。不考虑空气阻力，重力加速度取，则若朱雪莹质量为60kg，则网面对她的冲量大小为（　　）A． B．C． D．2．（2022·广东茂名·统考模拟预测）铅球运动员采用原地推和滑步推铅球两种方式，如图为滑步推铅球示，滑步推铅球比原地推铅球增加几米的成绩。两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，忽略空气阻力，则（　　）A．两种方式推出的铅球在空中运动的时间可能相同B．采用原地推铅球方式推出的铅球上升的高度更高C．两种方式推出的铅球在空中运动到最高点时的速度都相同D．滑步推铅球可以增加成绩，可能是延长了运动员对铅球的作用时间3．（2022·广东茂名·统考二模）2021年中国火星探测器“天问一号”在火星表面成功着陆，火星车“祝融号”开展巡视探测，假定火星上风速约为18m/s，火星大气密度约为1.3×10-2kg/m3，“祝融号”迎风面积约为6m2，风垂直吹到火星车上速度立刻减为零，则火星车垂直迎风面受到的压力约为（　　）A．1.4N B．25N C．140N D．250N4．（2022·广东茂名·模拟预测）如图所示，质量为1kg的物体静止在水平面上，物体与水平面的动摩擦因数。现对其施加一个大小为N，方向与水平方向成45°的恒力F，g=10m/s2，则F作用5s的过程中（　　）A．水平面对物体支持力的冲量大小为零B．F对物体的冲量大小为10N·sC．物体动量的变化量大小为5kgm/sD．合外力对物体做功为25J 二、多选题5．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，三个小球静止在足够长的光滑水平面，B、C两个小球之间用弹簧连接起来，A球紧靠B球，，。现用水平外力从两侧缓慢压A球与C球，使弹簧处于压缩状态且弹性势能为100J，再突然撤去外力，已知A球与墙壁碰撞无机械能损失，A球若能与B球碰撞则粘合在一起，全程弹簧始终未达到弹性限度，下列说法正确的是（　　）A．若只撤去右侧外力且按住A不动，则小球B获得的最大速度为B．若只撤去右侧外力且按住A不动，则在此后的运动中，弹簧将会多次出现弹性势能等于的时刻C．若同时撤去两侧外力，则在此后的运动中三个小球将会多次出现的共速时刻D．若同时撤去两侧外力，则三个小球最终将会以某一共同速度匀速运动下去6．（2021·广东茂名·统考二模）在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方静止的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞（如图甲所示），碰后运动员用冰壶刷摩擦蓝壶前进方向的冰面来减小阻力，碰撞前后两壶运动的图线如图乙中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，红壶的质量为20kg，则（　　）A．蓝壶的质量为20kg B．碰后蓝壶再运动5s停止运动C．碰后蓝壶再运动1s停止运动 D．碰后红﹑蓝两壶所受摩擦力之比为5：47．（2021·广东茂名·统考二模）如图所示，竖直平面内固定一个螺旋形光滑轨道，一个小球从足够高处O点静止下落，刚好从A点无碰撞进入轨道，则关于小球经过轨道上两最高点的B点和C点时，下列说法正确的是（　　）A．小球在B点的机械能大于在C点的机械能B．小球在B点的速度小于在C点的速度C．小球在B点对轨道的压力小于在C点对轨道的压力D．小球从O到B过程合外力冲量大于从O到C过程合外力冲量8．（2022·广东茂名·模拟预测）在冰壶测试训练中，利用红壶去正碰静止的蓝壶，两冰壶质量相等，利用传感器测量技术绘出碰撞前后两壶运动的图线如图中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，则（　　）A．碰后蓝壶速度为0.8m/sB．碰后红壶所受摩擦力大于蓝壶所受摩擦力C．碰后蓝壶移动的距离为2.4mD．两壶发生了弹性碰撞9．（2022·广东茂名·模拟预测）如图所示，足够长的平行金属导轨水平放置宽度为l，左端连接阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，且与导轨接触良好。导轨和导体棒间的动摩擦因数为，不计导轨的电阻，导体棒的质量为m、电阻为R，重力加速度为g。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨方向以速度v匀速运动。撤去拉力后，导体棒运动时间为t，则（　　）A．撤去拉力前，导体棒两端的电压为B．撤去拉力前，电阻R的热功率为C．拉力的大小为D．撤去拉力后，导体棒运动的距离为 三、解答题10．（2021·广东茂名·统考二模）某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角=37°，顺时针转动的速率为v0=2m/s。将质量为m=25kg的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为M=50kg的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为1=0.5，2=0.25，AB的距离为s=8.20m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：（1）物体滑上木板左端时的速度大小；（2）要使物体恰好不会从木板上掉下，木板长度L应是多少？11．（2022·广东茂名·统考模拟预测）如图所示，一杂技演员坐在秋千上的摆动过程可简化为单摆的摆动，等效摆长为l。他由A处静止开始向下摆动，通过最低点时，瞬间抓住手边一静止在水平桌面上的水壶，并与水壶一起向上摆动，到达最高点B处。假设水壶与演员在同一竖直平面内运动，演员及水壶视为质点，不计空气阻力。已知B点到桌面的高度为H1，杂技演员质量为M，水壶质量为m（m<M），重力加速度为g。（1）求A点到桌面的高度H0；（2）若杂技演员想刚好回到A处，他通过最低点时瞬间将水壶向B侧水平抛出，求水壶受到的冲量大小I。12．（2022·广东茂名·模拟预测）在如图所示的平面直角坐标系xOy中，在x轴上方存在方向垂直纸面向内的匀强磁场，下方存在匀强电场，方向平行y轴向下，电场区域呈阶梯状，宽度为L，竖直高度依次为h、、、…电场区域下方放置一系列宽度为L、彼此不相连的电子探测板。电子遇到探测板后立即被吸收，不考虑反弹。一束电子从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场。当入射电子束的动量大小为p0时，电子束恰好能到达第一块探测板的正中间。已知电子质量m，电量e。（1）求磁感应强度B和电场强度E的大小；（2）若入射的电子束中共有N个电子，其动量大小在（0，2p0）区间均匀分布，求第N块探测接收到的电子数。13．（2022·广东茂名·统考一模）如图所示，物块A、B的质量分别为，A静止在水平面上，与左侧固定挡板的距离为。物块B向左运动，当B与A的距离为s时，B的速度为，经过与A相碰．A、B与地面的动摩擦因数分别为， 且A、B均可看作质点，所有碰撞时间极短且没有机械能损失，g取。求：（1）物块B与A的距离s；（2）当取何值时，物块A和B会发生第二次碰撞。14．（2022·广东茂名·统考模拟预测）如图所示，半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道CD竖直放置，D点恰好位于固定的、光滑的水平桌面左侧边缘正上方，它的切线水平。可视为质点的小物块A和B大小相同，当A在桌面左侧边缘静止放置时，它与弧形轨道D点恰好有接触而无挤压。桌面右端与传送带通过光滑的小圆弧相连接；传送带长L=15m，与水平面的夹角θ=37°，它正以v=4m/s的速率沿顺时针方向匀速转动。现将B静置于桌面右侧，A从桌面左侧以的初速度向右运动，与B发生弹性正碰。若重力加速度取，不考虑物块滑上传送带的能量损失。（1）若B、A的质量之比为，求A落地时距离D点的水平距离；（2），，B与传送带之间的动摩擦因数为，试求出物体B离开传送带时的动能与k的关系式。15．（2022·广东·模拟预测）如图，一轻质绝缘转轴由半径分别为2R和R的两个圆柱体组成，其中大圆柱体的两底面边缘镶有圆形金属导线，两圆导线之间连接着4根电阻为r，质量为m，长度为l的细导体棒a、b、c、d，导体棒在圆柱面上水平分布且间隔均匀。一足够长轻绳一端固定在小圆柱体上并紧密缠绕，另一端连接一质量为3m的重锤。整个转轴可绕着水平轴线OO＇自由转动，在大圆柱的扇区内分布着垂直轴线OO＇向外辐射的磁场，距离O点2R处的磁感应强度大小均为B（如图乙所示），不计导线电阻和质量，不计一切摩擦。求：(1)重锤下落至图乙时刻，导体棒a中的电流方向（从图乙看）；(2)重锤下落过程中能达到的最大速度vm；(3)重锤达到最大速度时细绳突然断裂，转轴还能转过的角度θ（用弧度表示）。
参考答案：1．D【详解】由静止下落到接触网面时，根据动能定理有可得，接触网面瞬间的速度为，方向竖直向下从离开网面到最大高度时，根据动能定理有可得，离开网面瞬间的速度为，方向竖直向上取向上为正方向，则根据动量定理有带入数据可得，网面对她的冲量大小为故选D。2．D【详解】A．两种方式铅球出手时相对地面的位置和速度方向都相同，但是成绩不同，所以速度方向相同，大小不同，竖直方向的分速度不同，到达最高点的时间为t，根据速度-时间公式到达最高点的时间不同，故根据斜抛的对称性，铅球在空中的时间不用，故A错误；B．因为原地推铅球方式推出时水平位移小，故速度小，竖直方向的速度也小，上升的高度小，故B错误；C．两种方式推铅球方向相同，成绩不同，初速度大小不同，故水平速度大小不同，运动到最高点时只有水平方向的速度，故最高点的速度不同，故C错误；D．运动员都是用最大力推铅球，初速度都是0，滑步推时末速度大，根据动量定理动量变化大的过程时间长，故D正确。故选D。3．B【详解】设很短一段时间内吹到火星车“祝融号”上的风的质量为m，则有以该部分风为研究对象，设风速方向为正方向，根据冲量定理有解得根据牛顿第三定律可知火星车垂直迎风面受到的压力约为25N，故B项正确，ACD项错误。（“祝融号”火星探测车总重量240公斤，尺寸是长3.3米、宽3.2米、高1.85米。）4．C【详解】A．水平面对物体支持力大小水平面对物体支持力冲量大小故A错误；B．F对物体的冲量大小故B错误；C．物体竖直方向受力平衡，水平方向合力物体动量的变化量大小故C正确；D．合外力对物体做功有联立解得故D错误。故选C。5．ABC【详解】A．若只撤去右侧外力，当弹簧恢复原长时，其弹性势能全部转化为C球的动能解得弹簧恢复原长后，C球向右做减速运动，B球向右做加速运动，当两球速度相等时，弹簧的弹性势能达到最大，之后B球继续向右做加速运动，C球继续向右做减速运动，当弹簧再次恢复原长时，小球B获得的最大速度。该过程BC及弹簧两球组成的系统的动量守恒该过程BC两球及弹簧组成的系统的机械能守恒联立两式解得故A正确；B．弹簧恢复原长后，C球向右做减速运动，B球向右做加速运动，当两球速度相等时，弹簧的弹性势能达到最大。该过程BC两球及弹簧组成的系统的动量守恒解得该过程BC两球及弹簧组成的系统的机械能守恒当两球速度相等时，弹簧的弹性势能为在弹簧的伸长和压缩的循环往复过程中，每次BC两个小球共速时，弹簧均会出现弹性势能等于的时刻，故B正确；C．若同时撤去两侧外力，则当弹簧第一次恢复原长时，该过程ABC三球及弹簧组成的系统的动量守恒该过程ABC三球及弹簧组成的系统的机械能守恒解得所以当弹簧第一次恢复原长时，A球和B球速度向左，大小为，C球速度向右。大小为。之后，A球向左碰墙后以原速率返回，B球和C球作为一个整体，其质心的速度为由上述分析可知，A球一定会与B球相撞，则之后在弹簧的伸长和压缩的循环往复过程中，每次当弹簧恢复原长时，均会出现三个小球共速，则有动量守恒解得故C正确；D．由C项分析可知，在弹簧的伸长和压缩的循环往复过程中，小球的速度周期性的发生变化，所以不可能出现三个小球最终将会以某一共同速度匀速运动下去，故D错误。故选ABC。6．ABD【详解】A．由图乙可得：碰后瞬间红壶速度为0.2m/s，碰后瞬间蓝壶速度为0.8m/s，1s末红壶和蓝壶碰撞时动量守恒，可得即解得选项A正确；BC．设红壶的加速度大小为，对红壶由可得解得若没有发生碰撞，红壶从1s末再经过时间停止运动，则解得即碰后蓝壶再运动5s停止运动，选项B正确，选项C错误；D．蓝壶的加速度为则红、蓝两壶所受摩擦力之比选项D正确。故选ABD。7．BC【详解】AB．小球在轨道内运动的过程中机械能守恒，即小球在B点的机械能等于在C点的机械能，由于B点的高度高于C点，则由机械能守恒定律可知，小球在B点的速度小于在C点的速度；故A错误，B正确；C．根据向心力公式可知由于B点的轨道半径大，而B点的速度小于C点的速度，故小球在B点对轨道的压力小于在C点对轨道的压力；故C正确；D．根据动量定理，小球从O到B过程动量的变化小于从O到C动量的变化，可知小球从O到B过程合外力冲量小于从O到C过程合外力冲量，故D错误；故选BC。8．AB【详解】AD．由图知：碰前红壶的速度，碰后速度为，可知，碰后红壶沿原方向运动，设碰后蓝壶的速度为v，取碰撞前红壶的速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得代入数据解得因为碰撞过程机械能有损失，所以碰撞为非弹性碰撞，故A正确，D错误。B．根据图像的斜率表示加速度，知碰后红壶的加速度大于蓝壶的加速度，两者的质量相等，由牛顿第二定律知碰后红壶所受摩擦力大于蓝壶所受的摩擦力，故B正确；C．根据速度图像与坐标轴围成的面积表示位移，可得，碰后蓝壶移动的位移大小故C错误。故选AB。9．CD【详解】A．定值电阻的阻值为，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为导体棒两端的电压故A错误；B．电阻两端的电压热功率故B错误；C．导体棒匀速运动时，导体棒受到的安培力因为导体棒处于平衡状态，有故C正确；D．设撤去拉力后，导体棒运动的距离为，在撤去拉力后导体棒运动的整个过程中，导体棒产生的平均电动势为导体棒中的平均电流安培力的平均值为规定初速度方向为正，从撤去拉力到停止，根据动量定理有联立解得故D正确。故选CD。10．（1）6m/s；（2）4.8m≤L≤7.2m【详解】（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有解得a1=10m/s2设物体与传送带共速时运动的位移为x1，则对物体解得x1=0.20m<s此后物体继续在传送带上做匀加速运动，设加速度为a2，则解得a2=2m/s2设物体到达B端时的速度大小为v，根据运动学公式有解得物体滑上木板左端时的速度大小v=6m/s（2）讨论：①. 当地面光滑，即时，物体恰好不会从木板上掉下长度为L1，物体和木板共速为v1，由动量守恒定律mv=(m+M）v1由能量守恒得解得L1=4.8m②. 设木板与地面的动摩擦因数为，当即时，木板不运动，动能全部克服物体受到摩擦力做功，物体恰好不会从木板上掉下长度为L2由动能定理，有解得L2=7.2m③. 当木板与地面间有摩擦而动摩擦因数小于，木板将会发生滑动，有一部分动能克服地面摩擦力做功，物体在木板上滑行的距离将小于7.2m。所以木板的长度的范围是4.8m≤L≤7.2m11．（1）（2）【详解】（1）设杂技演员与秋千摆到最低点的速度大小为v0，A点距地面的高度为H0。杂技演员与秋千从A处到最低点的运动过程中，机械能守恒。则设杂技演员抓壶后瞬时速度为大小为v1，向左为正方向，由动量守恒定律得从最低点到最高点B的过程中，杂技演员、秋千和水壶的机械能守恒，则联立可得（2）设杂技演员扔壶后的瞬时速度为v2，水壶速度为v3，向右为正方向，由动量守恒定律得杂技演员再次回到A处，由机械能守恒定律得联立得水壶受到的冲量大小为12．（1），；（2）【详解】（1）粒子在磁场中运动洛伦兹力充当向心力解得由几何知识得解得电子进入电场区域时的动能为恰好到达间距为h的探测板，有解得（2）当电子动量为2p0时因此，第一块探测板上的电子数为到达第二板探测板，电子动量的最小值到达第三板探测板，电子动量的最小值到达第n块探测板，电子动量的最小值pnmin＝因此，第二块探测板上的电子数为第n块探测板上的电子数Nn＝＝13．（1）8.5m；（2）【详解】（1）对物块B受力分析，由牛顿第二定律得由运动学公式得解得（2）物块B与A碰前速度为物块B与A碰后满足解得对A受力分析得解得此时可以看成A和B都做同方向的匀减速，开始相距距离为2l，则追上时满足且此时共速即解得14．（1）；（2）见解析所示【详解】（1）A、B弹性正碰，设碰后两者速度分别为、，设向右为正方向，则解得代入，解得即速率大小为设物体恰好能能过D点的速率为，则解得因为A的速率小于临界速率，故A将从D点脱轨向左做平抛运动。设经过时间t落地，则竖直方向水平方向解得（2）由上可知，碰后B速度可知若B的速度，即，它滑上传送带后将加速，设它以速度滑上传送带时，到达传送带顶端的速率恰好为，则解得（i）当时，即，物体B在传送带上一直加速，有（ii）当，即时，B可以与传送带达到共速，共速后，因为所以B与传送带相对静止，最终B将以的速度滑出传送带。解得（iii）当，即时，假设B从在传送带上减速，设经过位移s与传送带共速，则解得故假设成立，B能与传送带共速，同上可知，之后两者保持相对静止，B最终匀速滑出传送带。同上可知15．(1)由右手定则判断可得a棒中的感应电流方向为垂直纸面向里；(2)；(3)【详解】(1)由右手定则判断可得a棒中的感应电流方向为垂直纸面向里；(2)当重锤下落速度最大时，为匀速下落状态，此时重力对重锤的功率等于导体棒克服安培力的功率，即又有，可得感应电流为联立解得(3)安培力的冲量等于4个导体棒切向动量的变化量，则平均感应电流为弧长为联立解得