2021高考物理一輪復(fù)習(xí)能量和動量檢測題含解析新人教版

1、能量和動量檢測題(本試卷滿分100分)一、單項選擇題(本題包括8小題，每小題3分，共24分)1如圖所示，質(zhì)量為m的圓環(huán)套在與水平面成53角的固定的光滑細桿上，圓環(huán)用一輕繩通過一光滑定滑輪掛一質(zhì)量也為m的木塊，初始時圓環(huán)與滑輪在同一水平高度上，這時定滑輪與圓環(huán)相距0.5 m現(xiàn)由靜止釋放圓環(huán)，圓環(huán)及滑輪均可視為質(zhì)點，輕繩足夠長已知重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.則下列說法正確的是()a圓環(huán)下滑0.6 m時速度為零b圓環(huán)與木塊的動能始終相等c圓環(huán)的機械能守恒d圓環(huán)下滑0.3 m時速度為 m/s2.如圖所示，足夠長的小平板車b的質(zhì)量為m，以水平速度v0向右在光滑水平

2、面上運動，與此同時，質(zhì)量為m的小物體a從車的右端以水平速度v0沿車的粗糙上表面向左運動若物體與車面之間的動摩擦因數(shù)為，則在足夠長的時間內(nèi)()a若mm，物體a對地向左的最大位移是b若mv1)的速度向左滑上傳送帶，經(jīng)過時間t1，物塊與傳送帶相對靜止，則下列說法正確的是()a物塊經(jīng)過時間，速度減為零b物塊向左運動的最大位移為ct1時間內(nèi)，傳送帶對物塊所做的功為mvmvdt1時間內(nèi)，傳送帶消耗的電能為m(v1v2)v110.如圖所示，在兩根水平固定的平行光滑桿上套著a、b、c三個小球，三個小球均可以沿桿滑動a的質(zhì)量為3m，b和c的質(zhì)量均為m，初始時a和b用一根輕彈簧相連，a和b的連線與桿垂直，彈簧處于

3、原長狀態(tài)，c以速度v0沿桿向左運動，與b發(fā)生碰撞后瞬間結(jié)合在一起，下列說法正確的是()a碰撞后，a的最大速度為v0b碰撞后，b、c的最小速度為v0c碰撞后，彈簧的最大彈性勢能為mvd碰撞后，b、c速度最小時，彈簧的彈性勢能為mv11如圖甲所示，一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1、m2(已知m20.5 kg)的兩物塊a、b相連接，彈簧處于原長，三者靜止在光滑水平面上現(xiàn)使b獲得水平向右、大小為6 m/s的瞬時速度，從此刻開始計時，兩物塊的速度隨時間變化的圖象如圖乙所示，從圖象提供的信息可得()a在t1時刻，兩物塊達到共同速度2 m/s，且彈簧處于伸長狀態(tài)bt3到t4時間內(nèi)彈簧由原長變化為壓縮狀態(tài)ct3

4、時刻彈簧的彈性勢能為6 jd在t3和t4時刻，彈簧均處于原長狀態(tài)12.如圖所示，質(zhì)量均為m的a、b兩物體用輕繩相連，將物體a用一輕彈簧懸掛于天花板上，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，如果彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧的彈性勢能表達式為epkx2(式中x為彈簧的伸長量)，且彈簧一直處在彈性限度內(nèi)，現(xiàn)將a、b間的連線剪斷，則在這之后的過程中(已知重力加速度為g)()a繩子剪斷的瞬間物體a的加速度為gb繩子剪斷后物體a能上升的最大高度為c物體a的最大動能為d物體a速度達到最大時，彈簧彈力做的功為三、非選擇題(本題包括6小題，共60分)13(9分)某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌

5、面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊緣，如圖(a)所示向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放；小球離開桌面后落到水平地面通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能回答下列問題：(1)本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能ep與小球拋出時的動能ek相等已知重力加速度大小為g.為求得ek，至少需要測量下列物理量中的_(填正確答案標號)a小球的質(zhì)量mb小球拋出點到落地點的水平距離sc桌面到地面的高度hd彈簧的壓縮量xe彈簧原長l0(2)用所選取的測量量和已知量表示ek，得ek_.(3)圖(b)中的直線是實驗測量得到的sx圖線從理論上可推出，如果h不變，

6、m增加，sx圖線的斜率會_(填“增大”“減小”或“不變”)；如果m不變，h增加，sx圖線的斜率會_(填“增大”“減小”或“不變”)由圖(b)中給出的直線關(guān)系和ek的表達式可知，ep與x的_次方成正比14(8分)利用氣墊導(dǎo)軌通過閃光照相進行“探究碰撞中的不變量”這一實驗(1)實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小或很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大，應(yīng)選圖_(選填“甲”或“乙”)圖中的裝置，若要求碰撞時動能損失最小，則應(yīng)選圖_(選填“甲”或“乙”)圖中的裝置(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥)(2)若通過實驗已驗證碰撞前、后系統(tǒng)的動量守恒，某同學(xué)再進行以下實驗?zāi)炒螌嶒?/p>

7、時碰撞前b滑塊靜止，a滑塊勻速向b滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用頻閃照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖丙所示已知相鄰兩次閃光的時間間隔為t，在這4次閃光的過程中，a、b兩滑塊均在080 cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊a恰好位于x10 cm處若a、b兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的_時刻，a、b兩滑塊的質(zhì)量比mamb_.15(10分)如圖，光滑固定的水平直桿(足夠長)上套著輕彈簧和質(zhì)量m14 kg的小球a，用長度l0.2 m的不可伸長的輕繩將a與質(zhì)量m25 kg的小球b連接起來，已知彈簧左端固定，右端不與a相連現(xiàn)在讓a壓縮彈簧使之儲存4 j的彈

8、性勢能，此時a、b均靜止再由靜止釋放a，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a脫離彈簧后，b運動至最高點時繩與桿的夾角為53.取重力加速度g10 m/s2，cos 530.6，sin530.8，求：(1)彈簧給a的沖量大小；(2)a脫離彈簧后的最大速度16(12分)如圖所示，質(zhì)量為m0.5 kg的小球用長為r0.4 m的細繩懸掛于o點，在o點的正下方有一個質(zhì)量為m11.0 kg的小滑塊，小滑塊放在一塊靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為m21.0 kg的木板左端現(xiàn)將小球向左上方拉至細繩與豎直方向夾角60的位置由靜止釋放，小球擺到最低點與小滑塊發(fā)生正碰并被反彈，碰撞時間極短，碰后瞬間細繩對小球的拉力比碰前瞬間減小了ft4.8 n，而小

9、滑塊恰好不會從木板上掉下已知小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.12，不計空氣阻力，小滑塊與小球均可視為質(zhì)點，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)碰后瞬間小球的速度大??；(2)木板的長度17.(10分)如圖所示，質(zhì)量分布均勻、形狀對稱的金屬塊內(nèi)有一個半徑為r的光滑半圓形槽，金屬塊放在光滑的水平面上且左邊挨著豎直墻壁一質(zhì)量為m的小球從離金屬塊左上端r處由靜止下落，小球到達最低點后向右運動從金屬塊的右端沖出，到達最高點后離半圓形槽最低點的高度為r.重力加速度為g，不計空氣阻力(1)小球第一次到達最低點時，小球?qū)饘賶K的壓力為多大？(2)金屬塊的質(zhì)量為多少？18(11分)如圖，在光滑的水平面上靜置

10、著足夠長、質(zhì)量為3m的木板，木板上依次排放質(zhì)量均為m的木塊1、2、3，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)均為.現(xiàn)同時給木塊1、2、3水平向右的初速度v0、2v0、3v0，最后所有的木塊與木板相對靜止已知重力加速度為g，求：(1)木塊3從開始運動到與木板相對靜止時位移的大小；(2)木塊2在整個運動過程中的最小速度能量和動量檢測題1d當(dāng)圓環(huán)下降0.6 m時，由幾何關(guān)系知，木塊高度不變，圓環(huán)高度下降了h10.6sin 53 m，由運動的合成與分解得v木v環(huán)cos 53，由系統(tǒng)機械能守恒有mgh1mvmv環(huán)，由此可知，a項錯誤；圓環(huán)與木塊組成的系統(tǒng)機械能守恒，c項錯誤；設(shè)輕繩與細桿的夾角為，由運動的合成與分解得

11、v木v環(huán)cos ，當(dāng)圓環(huán)下滑0.3 m時，根據(jù)幾何關(guān)系，90，木塊速度為零，圓環(huán)高度下降了h10.3sin 53 m0.24 m，木塊高度下降了h20.5 m0.5sin 53 m0.1 m，由機械能守恒定律得mgh1mgh2mv，解得v環(huán) m/s，b項錯誤，d項正確2d若mm，則系統(tǒng)總動量向右，a速度向左減為0后向右加速，故va0時向左的位移最大為；同理，若mm，則最終共同速度大小為v v0，方向向右，摩擦力對小車的沖量ipmm(v0v) v0，摩擦力作用時間t.若mm，則最終共同速度大小vv0，方向向左，摩擦力對小車的沖量ipmm(v0v)，摩擦力對小車的作用時間tt.所以d對、c錯3c小

12、鐵塊和小車組成的系統(tǒng)水平方向不受外力，系統(tǒng)水平方向的動量守恒，以向左為正方向，由動量守恒定律得mv0mv車mv鐵，系統(tǒng)的機械能守恒，由機械能守恒定律得mvmvmv，解得鐵塊離開車時v鐵0，v車v0.所以鐵塊離開車時將做自由落體運動，故a、b、d三項錯誤，c項正確4aa、b小球隨桿轉(zhuǎn)動，a、b組成的系統(tǒng)機械能守恒，設(shè)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時兩球的線速度分別為va、vb，因為球a、b的角速度相同，所以線速度va2vb，由機械能守恒得2mglmg2mvmv，聯(lián)立解得va，vb，故b錯誤在轉(zhuǎn)動過程中設(shè)桿對b球做功為wb，則根據(jù)動能定理可求得mgwbmv，解得wbmgl，故d項錯誤由于系統(tǒng)機械能守恒，輕桿對b做

13、負功，則輕桿對a做正功，故a項正確在桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，球b受到重力、桿ob段的拉力和桿ba段的拉力，這三個力的合力提供指向o點的向心力，所以桿ob段的拉力要大于桿ba段的拉力，故c項錯誤5d物體a與物體b碰撞的過程中動量守恒，選物體a原來的運動方向為正方向：如果發(fā)生的是完全非彈性碰撞，由動量守恒定律得mv0(m2m)v，計算得出vv0；如果發(fā)生的是完全彈性碰撞，由動量守恒定律得mv0mv12mv2，由能量守恒定律得mvmv2mv，計算得出v2v0.碰撞后物體b的速度滿足v0vbv0，選項d正確6c本題考查動量守恒、能量守恒水平面光滑，小球a、小球b和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，a錯誤；當(dāng)兩小球速

14、度相等時彈簧最短，彈性勢能最大，根據(jù)動量守恒有mv03mv，解得v，b錯誤；根據(jù)機械能守恒可得，彈簧最大彈性勢能epmv3m2mv，c正確；彈簧再次恢復(fù)原長時兩小球分離，根據(jù)動量守恒和能量守恒有mv0mv12mv2，mvmv2mv，解得v1，d錯誤7c設(shè)繩子與豎直方向的夾角為，a做勻速直線運動，故a在豎直方向上受到的合力為零，有fcos mg，增大，則f增大物塊a沿繩子方向的分速度v1vcos ，則拉力的功率pfv1vcos mgv，拉力的功率不變故c項正確，a、b、d三項錯誤8b以a、b組成的系統(tǒng)為研究對象，有mbgkx(mamb)a，釋放b的瞬間彈簧的形變量為零，但由于不知道a、b的質(zhì)量關(guān)

15、系，故無法求出b的瞬時加速度，選項a錯誤；根據(jù)動能定理知，合外力做的功等于動能的變化量，因此，b動能的增加量等于它所受重力與拉力做功之和，選項b正確；整個系統(tǒng)中，根據(jù)功能關(guān)系可知，b減少的機械能轉(zhuǎn)化為a的機械能以及彈簧的彈性勢能，故b機械能的減少量大于彈簧彈性勢能的增加量，選項c錯誤；a與彈簧所組成的系統(tǒng)機械能的增加量等于細線拉力對a做的功，選項d錯誤9ad以傳送帶的速度方向為正方向，作出物塊運動的vt圖象如圖所示，設(shè)傳送帶與物塊間的動摩擦因數(shù)為，對物塊有mgma，ag，由圖象可得a，設(shè)物塊經(jīng)過t2時間速度減為零，則有v2at2，得t2，a正確；物塊向左運動的最大位移x，得x，b錯誤；由動能定

16、理知，傳送帶對物塊所做的功wmvmv，c錯誤；系統(tǒng)消耗的電能等于電動機的驅(qū)動力對傳送帶所做的功，傳送帶勻速運動，f驅(qū)mg，w驅(qū)f驅(qū)x帶mgv1t1m(v1v2)v1，d正確10adc和b相碰的過程有mv02mv1，得v1v0，a、b、c和彈簧組成的系統(tǒng)在b、c發(fā)生碰撞后的整個運動過程中動量守恒和機械能守恒，且當(dāng)三小球速度相等時，彈簧的彈性勢能最大，則有2mv15mv2，2mv5mvepm，得epmmv，c錯誤；b、c碰撞后到下一次彈簧恢復(fù)原長的過程中彈簧處于拉伸狀態(tài)，設(shè)彈簧恢復(fù)原長時b、c的速度為v3，a的速度為v4，則有2mv12mv33mv4，2mv2mv3mv，解得v3v1v0，v4v1

17、v0，在彈簧恢復(fù)原長前，b、c先向左做減速運動，速度減小到零后，向右做加速運動，a一直向左做加速運動，因此彈簧恢復(fù)原長時，a的速度最大，為v0，碰撞后b、c速度最小為零，a正確，b錯誤；設(shè)b、c速度為零時，a的速度為v5，有2mv13mv5，2mv3mvep，得epmv，d正確11ac由題圖乙可知，0到t1時間內(nèi)，b減速，a加速，b的速度大于a的速度，彈簧被拉伸，t1時刻兩物體達到共同速度2 m/s，此時彈簧處于伸長狀態(tài)，選項a正確；從題圖乙中可知，t3到t4時間內(nèi)，a做減速運動，b做加速運動，彈簧由壓縮狀態(tài)恢復(fù)到原長，即t3時刻彈簧處于壓縮狀態(tài)，t4時刻彈簧處于原長，故選項b、d錯誤；由題圖

18、可知，t1時刻兩物塊速度相同，都是2 m/s，又知a、b組成的系統(tǒng)動量守恒，以b的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得m2v0(m1m2)v2，其中v06 m/s，v22 m/s，解得m1:m22:1，所以m11 kg，在t3時刻根據(jù)能量守恒定律可得m2v(m1m2)vep，其中v32 m/s，解得ep6 j，選項c正確12bc根據(jù)題意，繩子剪斷前有2mgkx，則x，繩子剪斷的瞬間，根據(jù)力的瞬時作用效果和彈簧的彈力不能突變可得aag，選項a錯誤；設(shè)物體a上升的高度為x，如果此時彈簧還是處于伸長狀態(tài)，彈簧的伸長量為xx，根據(jù)機械能守恒有kx2mgxk(xx)2，解得x，如果此時彈簧已處于壓縮狀態(tài)

19、，則彈簧的壓縮量為xx，根據(jù)機械能守恒有kx2mgxk(xx)2，解得x，故選項b正確；當(dāng)物體a上升到彈簧彈力等于物體a的重力時速度最大，動能最大，由kx1mg，可得x1，由機械能守恒有kx2mgkxekm，解得ekm，故選項c正確；彈力做功等于動能和重力勢能之和的增加量，故物體a達到速度最大時，彈力做的功為wtmgekm，選項d錯誤13答案：(1)abc(2)(3)減小增大2解析：彈簧被壓縮后的彈性勢能等于小球拋出時的動能，即epekmv.小球離開桌面后做平拋運動，由平拋運動規(guī)律，水平位移sv0t，豎直高度hgt2，得v0s ，動能ekmv，因此a、b、c正確彈簧的彈性勢能ep，由理論推導(dǎo)可

20、知epk(x)2即k(x)2，s x，因此當(dāng)h不變時，m增加，其斜率減小，當(dāng)m不變時，h增加其斜率增大，由圖線知sx，由ek表達式知eks2，則由epek知ep(x)2，即ep與x的二次方成正比14答案：(1)乙甲(2)2.5t1:3解析：(1)若要求碰撞時動能損失最大，則需兩滑塊碰撞后結(jié)合在一起，故應(yīng)選乙圖中的裝置；若要求碰撞時動能損失最小，則應(yīng)使兩滑塊發(fā)生彈性碰撞，即選甲圖中的裝置(2)第1次閃光時，滑塊a恰好位于x10 cm處，由圖丙可知，第二次閃光時a在x30 cm處，第三次閃光時a在x50 cm處，碰撞發(fā)生在x60 cm處分析知從第三次閃光到發(fā)生碰撞所需的時間為，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的2.5t時刻設(shè)碰前a的速度為v，則碰后a的速度為，b的速度為，根據(jù)動量守恒定律可得mavmamb，解得，即ma:mb1:3.15答案：(1)6 kgm/s(2) m/s解析：(1)設(shè)彈簧給a的沖量大小為i，b運動至最高點時a的速度為v0，a脫離彈簧后a、b水平方向總動量為p則對a、b有：ip0(m1m2)v0由能量守恒定律有：ep4 j(m1m2)vm2gl(1sin53)解得v0 m/s，i6 kgm/s(2)當(dāng)a速度最大時b位于a正下方，取向右為正方向由機械能守恒定律：epm1vm2v由動量定理：im1vam2vb解得va m/s或va m/s(舍去