三年高考(2015_2017)高考物理试题分项版解析专题07能量和动量

1、、选择题1 .【2017新课标I卷】 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）2A.30kg m/sB.5.7x10kg m/s2 2C. 6.0 x10kg m/sD. 6.3x10kg m/s【答案】A【解析】设火箭的质量（不含燃气）为沏，燃气的质量为 f 根据动量守恒，吋】=期解得火箭的动量 为：p=m1v1=in2v2=3O kg m/s 所以 A 正确，BCD 错误。【考点定位】动量、动量守恒【名师点睛】本题主要考查动量即反冲类动量守恒问

2、题，只要注意动量的矢量性即可，比较简单。2.【2015福建30（2）】如图，两滑块A B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m速度为2vo,方向向右，滑块B的质量为2m速度大小为vo,方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是。A.A和B都向左运动C. A静止，B向右运动【答案】D【解析】取向右为正方向，根据动量守恒：m2v0-2mv0二mvA2mvB，知系统总动量为零,所以碰后总动量也为零，即A B的运动方向一定相反，所以D正确；AB、C错误。【考点】原子结构和原子核【方法技巧】本题主要考察动量守恒，在利用动量守恒解决问题时，注意动量是矢量，要先选 择正方向。3.【2015北京1

3、8】“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十 米高处跳下，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低 点的过程中，下列分析正确的是（）A.绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小B.绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小C.绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大专题07能量和动量B.A和B都向右运动D.A向左运动，B向右运动Zile叩 “D.人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力【答案】A【解析】A、C.D、绳子从俾直到第一次下降至最低点的过程中拉力逐渐增大，由牛顿第二定律叱-化加可得,人先做加速度减小的加速运动，当咋二时加速度减

4、小到 6 人的速度最大，艮勵量 最大，动能也最大。此后人继续向下运动(丁吨)，人做加速虞埴大的减遠运动，动量一直减小到黑 全程拉力向上，其冲量一直向上，选项 A 正确、诜项 C 和 D 错误 B、拉力与运动方向才皈，一直做负功, 但动能先増大后减小，选项 B 错误。故选 A 【考点定位】牛顿运动定律、动量定理、功能关系。【规律总结】涉及运动中的位移问题，优先选择动能定理；涉及运动的时间问题，优选选择动量定理；涉及运动的加速度和匀变速直线运动，选择牛顿第二定律和运动学公式。4.【2017新课标川卷】一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则+

5、FZN2 -1 =I6 i-1 r.1A.t=1 s时物块的速率为1 m/sB.t=2 s时物块的动量大小为4 kgm/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kgm/sD.t=4 s时物块的速度为零【答案】AB【解析】由动量定理有尸冃叫解得“ 一 ,f=l s 时物块的速率 h =1凶凶bA 正确；E 團线与时间mm轴所围面积表示冲翼 所以 42$时物块的动重犬小为 = 2x2fcg-W/s = 4kg m/s, B 正确$t=3w 时物 块的动童大小为 y = (2x2-lxl)kE-m/3= 3kfiC 错误Is 时物块的动量大小为/?,= (2x2-ix2fcgim/s2kgJm/sf速

6、度不为零，D 错误。【考点定位】动量定理【名师点睛】求变力的冲量是动量定理应用的重点，也是难点。F-t图线与时间轴所围面积表示冲量。5.【2017天津卷】“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是A.摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B.在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D.摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变【答案】B【解析】机械能等于动能和重力势能之和，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能时刻发生变化，则机械能在变化

7、，故A错误；在最高点对乘客受力分析，根据牛顿第2 2二定律有：mg - N = m ，座椅对他的支持力N =mg m : mg，故B正确；乘客随座rr舱转动一周的过程中，动量不变，是所受合力的冲量为零，重力的冲量I二mgt = 0,故C错误；乘客重力的瞬时功率P =mgv cosr，其中0为线速度和竖直方向的夹角，摩天轮转动 过程中，乘客的重力和线速度的大小不变，但0在变化，所以乘客重力的瞬时功率在不断变化，故D错误。【考点定位】机械能，向心力，冲量和动量定理，瞬时功率【名师点睛】本题的难点在于对动量定理的理解，是“物体所受合力的冲量等于动量的变化”，而学生经常记为“力的冲量等于物体动量的变化

8、”。6.【2015北京17】实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则（）A.轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外C.轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里B.轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外D.轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里A【答案】D【解析】静止的核发生卩衰变（彳工 t由内力作用，满斥动童守恒，则新核F和电子的动量等大反冋,垂直射入匀强議场后均做匀速圆周运动，由qvBm-可知心工,则两个新核的运动半径与 rqB电量成反比，即则新核为小圆，电子为大圆而新核带正电，电子带员电由左手定贝冋知磁G1场方向垂直块面

9、向里，选项 D 正确。【考点定位】衰变、动量守恒定律、带电粒子在磁场中的运动、左手定则。【规律总结】:衰变形成外切圆，一：衰变形成内切圆，大圆都是射线的轨迹。二、非选择题7.【2016上海卷】如图，粗糙水平面上，两物体A B以轻绳相连，在恒力F作用下做匀速运动。某时刻轻绳断开，在F牵引下继续前进，B最后静止。则在B静止前，A和B组成的系统动量_ （选填：“守恒”或“不守恒”）。在B静止后，A和B组成的系统动量。（选填：“守恒”或“不守恒“）【答案】守恒；不守恒【解析】轻绳断开前，A、B做匀速运动，系统受到的拉力F和摩擦力平衡，合外力等于零，即F -fA-fB=0，所以系统动量守恒；当轻绳断开B

10、静止之前，A B系统的受力情况不变，即F - fA- fB=0,所以系统的动量依然守恒；当B静止后，系统的受力情况发生改变，即F -fA =mAa，系统合外力不等于零，系统动量不守恒。【考点定位】动量守恒条件【方法技巧】先通过匀速运动分析A B整体的合外力，再分析轻绳断开后A B整体的合外力，只要合外力为零，系统动量守恒，反之不守恒。&【2016天津卷】如图所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一个小滑块B,盒的质 量是滑块质量的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为 。若滑块以速度v开始向左运动， 与盒的左右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对盒静止，则此时盒

11、的速度大小为_ ，滑块相对于盒运动的路程为 _。【答案】v丄【解析】设滑块质量为也贝 U 盒的质量为 2 衢；对整个过程由动量守恒走律可得 miTffv 和解得卯沪訂【考点定位】动量守恒定律、能量守恒定律【名师点睛】此题是对动量守恒定律及能量守恒定律的考查；关键是分析两个物体相互作用的物理过程，选择好研究的初末状态，根据动量守恒定律和能量守恒定律列出方程；注意系统的 动能损失等于摩擦力与相对路程的乘积。&【2015上海22A】两小孩在冰面上乘坐“碰碰车”相向运动。A车总质量为50kg，以2m/s的速度向右运动；B车总质量为70kg，以3m/s的速度向左运动；碰撞后，A以1.5m/s的速

12、度 向左运动，则B的速度大小为_m/s，方向向 _ (选填“左”或“右”)【答案】0.5;左【解析】由动量守恒定律得：规定向右为正方向，mAvA-mBvB- -mAvA mBvB，解得：VB二-0.5m/s，所以B的速度大小是0.5m/s，方向向左。【考点定位】动量守恒定律【名师点睛】本题考查动量守恒定律，在应用动量守恒定律时，要特别注意动量的方向。10.【2015天津9(1)】如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3:1,A球垂直撞向挡 板，碰后原速率返回，两球刚好不发生碰撞，AB两球的质量之比为 _ ,AB

13、碰撞前、后两球总动能之比为 _【答案】4:1;9:5由能量守恒走律可知 Wgx=-m*rA【解折】因两球刚好不发生碰撞，说明 AB 碰撞后速率犬小相同规定向左为正方向，由动量守恒定律可知 梯皿=叫卩-性叭而: v = 3:1,解得也：蚀=4:1；砸撞前后总动能之比为考点：动量守恒定律【名师点睛】 高中阶段的动量守恒考查最多的一类模型就是碰撞，本题属于容易题，难度不大，需要注意的是“题眼”的寻找，“刚好不发生碰撞”说明两球碰撞后的速率大小相同，代入题 目已知条件，利用动量守恒定律很容易得出结果。_ _ _. . .2727. . . .272711.【2015江苏12C( 3)】取质子的质量np

14、=1.6726X10-kg,中子的质量m=1.6749X10-kg,a粒子的质ma=6.6467X10-27kg，光速c=3X108m/s，请计算a粒子的结合能。(计算结果保留 两位有效数字)【答案】4.3 1012J【解析】根据爱因斯坦质能方程AE = Amc2，可求：UE=：i2mp2mm. c4.3 10_12J【考点】核能的计算【方法技巧】本题主要是公式，即爱因斯坦质能方程.IE二人me2，要注意所给原子核质量的单位。12.【2015海南17(2)】运动的原子核AX放出a粒子后变成静止的原子核丫。已知X、Y和ot粒子的质量分别是M m和m2，真空中的光速为c,ot粒子的速度远小于光速。

15、求反应后与反应前的总动能之差以及:粒子的动能。【答案】=Ek二M -m -m2c2,M M-m2c2M m2【解析】反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量,故根据爱因斯坦质能方程可得；屈=(M_=(M_叫_小丄X反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有MvMvx x,联立可得；他记=2Af _眄【考点定位】质能方程，动量守恒定律【方法技巧】在解决核反应问题时要掌握在核反应过程中，遵循两大守恒：动量守恒和能量守恒。13.【2015山东39(2)】如图，三个质量相同的滑块A B、C,间隔相等地静置于同一水平摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求B C碰后瞬间

16、共同速度的大小。13轨道上。现给滑块A向右的初速度V。，一段时间后A与B发生碰撞，碰后AB分别以v0、-v084的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动。滑块A、B与轨道间的动21【答案】解得vA1从A开始运动到与B相碰的过程，根据动能定理：Wfmv：mv2 2解得Wf=丄5mv：128则对物体B从与A碰撞完毕到与C相碰损失的动能也为W，由动能定理可知：1212mvBmvB，2 2BC碰撞时满足动量守恒，则mvB= 2mv共，解题的关键是掌握动量守恒定律，搞清楚物理过程并搞清不同阶段的能量转化关14.【2017江苏卷】甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度

17、大小都是1 m/s,甲、乙相遇时用力推对方， 此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1 m/s和2 m/s.求甲、乙两运动员的质量之比.【答案】3:2m3代入数昨冇【考点定位】动量守恒定律【名师点睛】考查动量守恒，注意动量的矢量性，比较简单.【解析】根据动量守恒定律,AB碰撞过程满足mvA= m.也.亠m83vo解得:_21_vB1l28v0；解得v共=1vB2、-21Vo16【考点定位】 动量守恒定律；动能定理【方法技巧】【解析】由动15.【2016全国新课标I卷】（10分）某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为

18、S的喷口持续以速度Vo竖直向上喷出；玩具底部为平板（面积略大于S）;水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为p，重力加速度大小为g。求（i）喷泉单位时间内喷出的水的质量；（ii）玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。2 2【答案】（i）ZoS（ii）巴【解析】（i）设：t时间内，从喷口喷出的水的体积为V，质量为：m，则UV -V二VoSt由式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为m=v0S（ii）设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小1212为。对于Lt时间内喷出的水，有能量守恒得（，m）v

19、+（.；m）gh = Cm）v02 2在高度处，Lt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为=p=（m）v设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有F：t = Ap由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F =Mg【考点定位】动量定理、机械能守恒定【名师点睛】本题考查了动量定理的应用，要知道玩具在空中悬停时，受力平衡，合力为零， 也就是水对玩具的冲力等于玩具的重力。本题的难点是求水对玩具的冲力，而求这个冲力的关 键是单位时间内水的质量，注意空中的水柱并非圆柱体，要根据流量等于初刻速度乘以时间后 再乘以喷泉出口的面积S求出流量，最后根据n=pV求质量。16.【2016全国新课标H卷】

20、（10分）如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m（h小于斜面体的高度）。已知小孩与滑板的总质量为m=30 kg，冰块的质量为m=10 kg,小孩与滑2板始终无相对运动。取重力加速度的大小g=10 m/s。2g 2VoS（i）求斜面体的质量；（ii）通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩?【答案】（i）20 kg（ii）不能【解析】规定向右为速度正方向。冰块在斜面体上运动到最犬高度时两者达到共同速度，设此共同速 度为巧斜面体的质量为 E 由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得；叭迅二+如 2 十码）/ +吗 01JUJ-式中 Vac3 mZs 冰块推出时的速度&联立式并代入.题绐数据得 kg（ii）设小孩推出冰块后的速度为Vi,由动量守恒定律有mvi+mv2o=O代入数据得vi=1 m/s设冰块与斜面体分离后的速度分别为V2和V3,由动量守恒和机械能守恒定律有mv2o=m2V2+m3Va1212丄12仆m2v20m2v2+ m3v322 2联立式并代入数据得V2=1 m/s由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块