2021版高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章碰撞與動量守恒階段素養(yǎng)提升課練習(xí)含解析

PAGE8-碰撞與動量守恒階段素養(yǎng)提升課命題熱點考點與題型(1)動量、沖量及動量定理的應(yīng)用。(2)動量守恒定律的理解和應(yīng)用。(3)碰撞問題、動量和能量相結(jié)合的問題。(1)選擇題:分析動量、沖量、動量變化、應(yīng)用動量定理。(2)實驗題:驗證動量守恒定律。(3)計算題:碰撞、動量與能量相結(jié)合、曲線運動與直線運動相結(jié)合的力學(xué)綜合問題。角度一注重對基本概念、基本規(guī)律的考查

【典例1】(2018·全國卷Ⅱ)高空墜物極易對行人造成傷害。若一個50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下,與地面的碰撞時間約為2ms,A.10NB.102NC.103ND.104N【素養(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究問題高空墜物科學(xué)思維模型建構(gòu)與地面的碰撞時間約為2ms,時間很短,打擊碰撞類型科學(xué)推理應(yīng)用動能定理及動量定理求解【解析】選C。對于雞蛋撞擊地面前的下落過程,根據(jù)動能定理:mgh=12mv2;對于雞蛋撞擊地面的過程,設(shè)向下為正,由動量定理可得:mgt-FNt=0-mv。若每層樓高3m,則h=72m,由以上兩式可得:FN≈103【素養(yǎng)特訓(xùn)】(2019·黃浦模擬)一物體自t=0開始,在合力F作用下由靜止起做直線運動,合力F大小隨時間t的變化如圖所示,且方向始終不變。已知該物體在t0和2t0時刻的速度分別是v1和v2,F在0～t0和t0～2t0時間內(nèi)對物體所做的功分別是W1和W2,則 ()A.v2=4v1,W2=16W1 B.v2=3v1,W2=8W1C.v2=4v1,W2=15W1 D.v2=3v1,W2=4W1【解析】選B。由動量定理,則在0～t0時間內(nèi):F0t0=mv1;在t0～2t0時間內(nèi):2F0t0=mv2-mv1,解得:v2=3v1;由動能定理:W1=12mv12;W2=12mv22-12mv12,則W角度二注重運用動量的觀點分析問題的能力和方法的考查

【典例2】(2016·全國卷Ⅲ)如圖,水平地面上有兩個靜止的小物塊a和b,其連線與墻垂直;a和b相距l(xiāng),b與墻之間也相距l(xiāng);a的質(zhì)量為m,b的質(zhì)量為34m,兩物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均相同?，F(xiàn)使a以初速度v0向右滑動,此后a與b發(fā)生彈性碰撞,但b沒有與墻發(fā)生碰撞,重力加速度大小為g,【素養(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究問題小物塊a和b發(fā)生碰撞科學(xué)思維模型建構(gòu)B剛好沒有與墻發(fā)生碰撞型科學(xué)推理由動量守恒、能量守恒求解【解析】設(shè)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,要使物塊a、b能發(fā)生碰撞,應(yīng)有12mv02>μmgl,設(shè)在a、b發(fā)生彈性碰撞前,a的速度大小為v1,由動能定理可得-μmgl=12mv12-設(shè)在a、b發(fā)生彈性碰撞后,a、b的速度大小分別為v2、v3,由動量守恒定律和能量守恒定律得:mv1=mv2+34mv12mv12=12mv22聯(lián)立各式得v3=87v由題意知b沒有與墻發(fā)生碰撞,由動能定理得μ34mgl≥12(3解得μ≥32v02113gl,答案:32v02【素養(yǎng)特訓(xùn)】如圖所示,一輕質(zhì)彈簧,兩端連著物體A和B,靜止放在光滑水平面上,如果物體A被水平速度為v0的子彈射中并嵌在物體A中(時間極短),已知物體B的質(zhì)量為m,物體A的質(zhì)量為物體B的質(zhì)量的34,子彈的質(zhì)量是物體B質(zhì)量的14,彈簧被壓縮到最短時物體BA.v012,mv0232C.v08,7mv02【解析】選B。子彈射入物體A的過程中,子彈與A組成的系統(tǒng)動量守恒,以子彈的初速度方向為正方向,由動量守恒定律得:14mv0=(14m+34m)v1,當(dāng)物體A(包括子彈)、B的速度相等時,彈簧被壓縮到最短,彈性勢能最大,子彈、A、B組成的系統(tǒng)動量守恒,以子彈的初速度方向為正方向,由動量守恒定律得:(14=(14m+34m+m)v2,從子彈與物體A有共同速度至彈簧被壓縮到最短的過程,由能量守恒定律得:12(14m+34m)v12=12(14m+34m+m)v22+Ep,解得:v2=18v0,Ep=1角度三注重以物理知識和生活實際、科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的考查

【典例3】(2018·全國卷Ⅰ)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能E后,從地面豎直升空。當(dāng)煙花彈上升的速度為零時,彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分,兩部分獲得的動能之和也為E,且均沿豎直方向運動。爆炸時間極短,重力加速度大小為g,不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量。求:(1)煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間。(2)爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度?！舅仞B(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究問題煙花彈升空爆炸科學(xué)思維模型建構(gòu)爆炸時間極短,動量守恒科學(xué)論證根據(jù)運動學(xué)公式、機械能守恒定律、動量守恒定律等知識分析求解【解析】(1)設(shè)煙花彈上升的初速度為v0,由題給條件有E=12mv設(shè)煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時間為t,由運動學(xué)公式有0-v0=-gt ②聯(lián)立①②式得t=1g(2)設(shè)爆炸時煙花彈距地面的高度為h1,由機械能守恒定律有E=mgh1 ④火藥爆炸后,煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運動,設(shè)炸后瞬間其速度分別為v1和v2。由題給條件和動量守恒定律有14mv12+112mv1+12mv由⑥式知,煙花彈兩部分的速度方向相反,向上運動部分做豎直上拋運動。設(shè)爆炸后煙花彈上部分繼續(xù)上升的高度為h2,由機械能守恒定律有14mv12=1聯(lián)立④⑤⑥⑦式得,煙花彈上部分距地面的最大高度為h=h1+h2=2E答案:(1)1g2【素養(yǎng)特訓(xùn)】我國航天事業(yè)持續(xù)飛速發(fā)展,2019年1月,嫦娥四號飛船在太陽系最大的撞擊坑內(nèi)靠近月球南極的地點著陸月球背面。假設(shè)有一種宇宙飛船利用離子噴氣發(fā)動機加速起飛。發(fā)動機加速電壓為U,噴出二價氧離子,離子束電流為I,那么下列結(jié)論正確的是(基本電荷e,原子質(zhì)量單位m0,飛船質(zhì)量M) ()A.噴出的每個氧離子的動量p=2eUB.飛船所受到的推力為F=4IC.飛船的加速度為a=4D.推力做功的功率為2MeU【解析】選B。每個氧離子根據(jù)動能定理:qU=12mv2,動量為p=2qmU,故A錯誤;設(shè)在Δt時間內(nèi)噴出N個氧離子,飛船受到的反沖力:F=N=NqΔt2mUq,其中:NqΔt=I,q=2e,m=16m0,a=4IMm0Ue,故B正確,C錯誤;D選項單位不對,故D錯誤。所以B角度四注重實驗技能的考查

【典例4】現(xiàn)利用圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖甲中,氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊,滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片,左側(cè)與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連;滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片,上面固定一遮光片,光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。實驗測得滑塊A的質(zhì)量m1=0.310kg,滑塊B的質(zhì)量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=1.00cm將光電門固定在滑塊B的右側(cè),啟動打點計時器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰。碰后光電計時器顯示的時間為ΔtB=3.500ms,碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。若實驗允許的相對誤差絕對值(碰撞前后總動量之差碰前總動量×100%)最大為5%,本實驗是否在誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律?【素養(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究證據(jù)利用圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律科學(xué)思維模型建構(gòu)遮光片的寬度很窄,可求瞬時速度科學(xué)論證碰撞前后動量守恒【解析】紙帶上打出的相鄰點的時間間隔Δt=1f=0.02根據(jù)v=Δ