1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 11 冲量和动量守恒定律(一) 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )质量为 m的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左 右两侧各有一位持有完全相同步枪和子弹的射击手首先左侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为 d1, 然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为 d2，如图所示设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块 之间的作用大小均相同当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是( ) A. 木块静止,d1=d2 B.
2、 木块静止,d1d2 C. 木块向右运动,d1d2 D. 木块向左运动,d1=d2 【答案】B 【解析】 左侧射手开枪后,子弹射入木块与木块一起向右运动,设共同速度为 v1,由动量守恒有 mv0=(M+m)v1,由能量守 恒有Ffd1= 22 0 11 () 22 mvMm v.右侧射手开枪后,射出的子弹与木块及左侧射手射出的第一颗子弹共同运动 的 速 度 设 为v2, 由 动 量 守 恒 有 (M+m)v1-mv0=(M+2m)v2, 由 能 量 守 恒 有Ffd2= 222 012 111 ()(2 ) 222 mvMm vMm v,解之可得 v2=0,d1= 2 0 , 2() f Mm
3、v FMm d2= 2 0 (2 ) , 2() f Mm mv FMm 故 B 正确. 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )如图，光滑水平面上置有质量分别为 mA=6kg 和 mB=2kg 的物块 A、B，两物块间用劲度系数 k=200N/m的轻质弹簧相连，其中 A 紧靠竖直墙壁，弹簧处于原长。已 知弹簧振子的周期公式为2 m T k ，其中 k为弹簧劲度系数，m 为振子质量。现用水平向左的力 F 缓慢 推动物块 B， 到达某一位置时保持静止， 此过程力 F做的功为 25J； 瞬间撤去推力 F， 下列说法正确的是( ) A. 弹簧
4、第一次恢复原长过程中，物块 A、B 及弹簧组成的系统机械能和动量都守恒 B. 弹簧第一次恢复原长过程中，墙壁对物块 A的冲量为 30Ns C. 弹簧第一次恢复原长过程中，弹簧对 B的平均作用力大小为 200 N D. 在撤去推力 F后的运动过程中，物块 A的最大速度为 2.5m/s 【答案】CD 【解析】 A弹簧恢复原长的过程中，系统机械能守恒，但动量不守恒，A 的速度为零，B 的速度增大，所以系统动 量增加，故 A 错误； B弹簧第一次恢复原长过程中，力 F做功为 25JW 由功能关系和机械能守恒可知，弹簧第一次原长时 A的速度为零 2 BB 1 2 Wm v 解得 B 5m/sv 由于 A
5、静止不动，因此墙对 A 的冲量大小等于弹簧对 A 的冲量大小，弹簧对 A 的冲量大小等于弹簧对 B 的 冲量大小，则 B B 010N mIm v 故 B 错误； C由 2 m T k 解得 s 5 T 弹簧第一次恢复原长的时间 1 s 420 tT 由 IF t 解得 200 N I F t 故 C 正确； D弹簧第二次恢复原长过程中，A 加速，B减速；弹簧第二次恢复原长时，A 的速度最大，由动量守恒得 B BAAB B m vm vm v 由机械能守恒得 222 BBAABB 111 222 m vm vm v 解得 A 2.5m/sv， B 2.5m/sv 故 D 正确。 故选 CD。
6、3 3、(2021(2021江苏省名校联盟高三下学期开学考试江苏省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一个光滑弧形 槽静止放在足够长的光滑水平面上， 弧形槽底端与水平面相切， 让一个物块从槽上高 h 处由静止开始下滑。 下列说法正确的是( ) A. 物块沿槽下滑的过程中，物块的机械能守恒 B. 物块沿槽下滑过程中，物块与槽组成的系统动量守恒 C. 从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，弹簧对物块的冲量等于零 D. 物块第一次被反弹后一定不能再次回到槽上高 h处 【答案】D 【解析】 AB物块沿槽下滑过程中，物块与弧形槽组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒，故 AB
7、 错误； C从物块压缩弹簧到被弹开的过程中，物块受到的冲量等于物块动量的变化，物体的动量变化量不为零， 故物体受到的冲量不为零，C 错误； D物块反弹后追上弧形槽，上升到最高点时，物块和弧形槽具有相同的速度，全过程系统机械能守恒，故 物块不能回到槽上高 h处，D 正确。 故选 D。 4 4、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )如图甲所示，两个弹性球 A和 B 放在光滑的水平面上处于 静止状态，质量分别为 m1和 m2，其中 1 1kgm 。现给 A 球一个水平向右的瞬时动量，使 A、B球发生弹 性碰撞，以此时刻为计时起点，两球的速度随时间变
8、化的规律如图乙所示，从图示信息可知( ) A. B 球的质量 2 2kgm B. 球 A和 B在相互挤压过程中产生的最大弹性势能为 4.5J C. 在 t2时刻两球动能之比为 12 :1:8 kk EE D. t3时刻两球的动能之和大于 0 时刻 A球的动能 【答案】AC 【解析】 A两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由图示图线可知， 1 t时刻两球速度相等为 1m/s，由动量 守恒定律得 1 012 ()mvmm v 解得 2 2Kgm A 正确； B当两球速度相等时弹性势能最大，由能量守恒定律得 22 1 012 11 () 22 Pm mvmm vE 解得 Pm 3JE B错误；
9、 C两球发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 1 01 AB mvmvmv 由机械能守恒定律得 222 1 012 111 222 AB mvmvm v 代入数据解得 1m/s A v 2m/s B v t2时刻两球动能之比为 2 1 K1 2 K2 2 1 1 2 1 8 2 A B mv E E m v C正确； D两球发生弹性碰撞，碰撞过程系统机械能守恒，由此可知， 3 t时刻两球的动能之和等于 0时刻 A球的动 能，D错误。 故选 AC。 5 5、(2021(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试)
10、)如图所示，小球 A质量为 m，系在细线的一端，线的 另一端固定在 O点，O点到光滑水平面的距离为 h.物块 B和 C 的质量分别是 5m和 3m，B 与 C用轻弹簧拴 接，置于光滑的水平面上，且 B物块位于 O点正下方现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止释放，运 动到最低点时与物块 B 发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升到最高点时到水平面的距离为 16 h .小球与物块 均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为 g，则( ) A. 碰撞后小球 A反弹的速度大小为 2 4 gh B. 碰撞过程 B 物块受到的冲量大小2mgh C. 碰后轻弹簧获得的最大弹性势能 15 128 mgh D. 小球
11、 C的最大速度大小为 1 2 15 gh 【答案】AC 【解析】 对小球下落过程，由机械能守恒定律可求得小球与物块碰撞前瞬间的速度，对小球由机械能守恒可求得反 弹的速度，再由动量守恒定律可求得物块的速度； 对物块的碰撞过程根据动量定理列式求物块获得的冲量； B与弹簧、C组成的系统在水平方向不受外力的作用，系统的水平方向的动量守恒，当 B 与 C的速度相等 时，系统的动能最小，弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律和机械能守恒即可求出最大弹性势能； 对 B 物块与 C物块在弹簧回到原长时，C物块有最大速度，根据动量守恒和机械能守恒结合求小球 C的最 大速度大小； A、设小球运动到最低点与物块 B碰撞
12、前的速度大小为 1 v，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根据机 械能守恒定律有： 2 1 1 2 mghmv，解得： 1 2vgh 设碰撞后小球反弹的速度大小为 1 v ，同理有： 2 1 1 162 mgh mv，解得 1 2 4 gh v ，故 A正确； B、设碰撞后物块 B的速度大小为 2 v，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有： 112 5mvmvmv ，解 得： 2 2 4 gh v ，由动量定理可得，碰撞过程 B 物块受到的冲量为： 2 5 52 4 Imvmgh，故 B 错误； C、碰撞后当 B物块与 C物块速度相等时轻弹簧的弹性势能最大，取向右为正方向，据动量守恒定律有
13、23 58mvmv，据机械能守恒定律得： 22 23 11 58 22 Pm Emvmv，解得： 15 128 Pm Emgh，故 C 正确； D、对 B物块与 C 物块在弹簧回到原长时，C物块有最大速度，据动量守恒和机械能守恒可得： 2 553 BC mvmvmv， 222 2 111 553 222 BC mvmvmv，解得 C的最大速度为： 5 2 16 C gh v ，故 D 错误 【点睛】本题综合考查动量守恒定律、机械能守恒定律，要注意正确分析物理过程，选择合适的物理规律 求解 6 6、(2021(2021湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )
14、如图所示，在足够长的光滑水平面上，相对放置着两 个形状完全相同的光滑弧形槽 A、B，槽底端与光滑水平面相切，其中弧形槽 A不固定，弧形槽 B固定。一 小球从弧形槽 A顶端由静止释放。下列判断正确的是 A. 小球在弧形槽 A下滑过程中，小球的机械能不守恒 B. 小球在弧形槽 B 上滑过程中，小球的机械能不守恒 C. 小球和弧形槽 A 组成系统满足动量守恒 D. 小球不能上升到弧形槽 B的顶端 【答案】AD 【解析】 A由于 A是不固定的，小球下滑的过程中，一部分动能转移给了 A，所以小球的机械能不守恒，A 正确； B由于 B是固定的，小球在上滑的过程中，动能转化为重力势能，机械能守恒，B错误；
15、C小球最初和 A的动量合为零，而当小球上升到静止时，小球的动量为零，A的动量不为零，所以组成的 系统动量不守恒，C错误； D由于小球的一部分动能给了 A，所以小球最终到达不了 B的顶端，D正确； 故选 AD。 7 7、(2021(2021湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它 们的动量分别是P甲=5kg m/s，P乙 =7kg m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为P 乙 =10kg m/s， 则两球质量 m甲与 m乙的关系可能是( ) A. m甲=m乙 B. m乙=2m甲 C. m乙=4m甲 D
16、. m乙=6m甲 【答案】C 【解析】 根据动量守恒定律得：p1+p2=p1+p2，解得：p1=2kgm/s碰撞过程系统的总动能不增加，则有： 2222 1212 2222 pppp mmmm 甲乙甲乙 代入数据解得： 7 17 m m 甲 乙 碰撞后甲的速度不大于乙的速度， 则有： 12 pp mm 甲乙 ， 代入数据解得： 1 2 1 5 m m 综上有 71 5 17 m m 甲 乙 ，故 BC 正确，AD错误故选 BC 点睛：对于碰撞过程，往往根据三大规律，分析两个质量的范围：1、动量守恒；2、总动能不增加；3、碰 撞后两物体同向运动时，后面物体的速度不大于前面物体的速度 8 8、(2
17、021(2021河南省名校联盟高三下学期开学考试河南省名校联盟高三下学期开学考试) )如图所示，在光滑水平面上有一质量为 M，长度为 L的木 板甲，木板的上表面粗糙、下表面光滑，木板甲上有一质量为 m 的物块乙，物块乙与木板甲间的动摩擦因 数为 。若用水平恒力 F 将物块乙从木板甲的一端拉到另一端，当物块乙与木板甲分离时，木板甲的速度为 v。要使 v减小，下列操作可行的是( ) A. 增大物块乙的质量 m B. 增大物块乙上受的力 F C. 增大木板甲与物块乙间的动摩擦因数 D. 在木板甲长度 L 不变的条件下，减小其质量 M 【答案】B 【解析】 A对物块乙分析可知，受拉力和摩擦力作用，根据
18、动量定理有 Ftmgtmv 对木板甲分析，根据动量定理有 mgtMv 要使物块与木板分离，则木块的位移与木板间的位移差等于板长，则有 22 vv ttL 联立则有 222 Fgmg tttL mM 解得 222 L t Fgmg mM 可知，增大物块乙的质量 m，时间 t 增大，根据 mg vt M 知速度 v 变大，故 A 错误； B根据 222 L t Fgmg mM 可知，增大物块乙上受的力 F，则 t 减小，根据 mg vt M 可知速度 v 减小，故 B 正确； C根据 222 L t Fgmg mM 可知，增大木板甲与物块乙间的动摩擦因数 ，可知 t增大，根据 mg vt M 可知
19、速度 v 变大，故 C 错误。 D根据 222 L t Fgmg mM 可知，在木板甲长度 L 不变的条件下，减小其质量 M，可知 t 增大，根据 mg vt M 可知速度 v 变大，故 D 错误。 故选 B 9 9、(2021(2021河北省宣化市一中高三下学期开学考试河北省宣化市一中高三下学期开学考试) )轻绳一端固定在天花板上，另一端系一个小球，开始时 绳竖直，小球与一个倾角为的静止三角形物块刚好接触，如图所示。现在用水平力 F 向左非常缓慢的推 动三角形物块，直至轻绳与斜面平行，不计一切摩擦。关于该过程中，下列说法中正确的是( ) A. 绳中拉力先变小后增大 B. 地面对三角形物块的支
20、持力不断增大 C. 水平推力做的功等于小球机械能的增加量 D. 地面对三角形物块的支持力的冲量不为零 【答案】BCD 【解析】 A.绳竖直时，重力等于绳对小球拉力的大小，向左缓慢的推动三角形物块时，小球每个瞬间还是处于平衡 状态，小球所受的拉力跟重力沿斜面方向的分力平衡，所以变小，斜面对小球的支持力跟重力垂直斜面的 分力平衡，不断增大，故 A错误； B.由前面的分析，斜面对球的支持力增大，则球对斜面的压力也增大，根据平衡条件可知，地面对三角形物 块的支持力逐渐增大，故 B正确； C.根据能量守恒可知，水平力 F做的功等于整体机械能的增量，斜面的动能和势能不变，所以水平推力做 的功等于小球机械能
21、的增加量，故 C正确； D.地面对斜面的支持力不等于零，故冲量也不等于零，故 D 正确。 故选 BCD 1010、(2021(2021河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考河北省“五个一名校联盟”高三下学期第二次联考) )如图所示，学生练习用脚颠球。某一次足 球由静止自由下落 1.25m，被重新颠起，离开脚部后竖直上升的最大高度仍为 1.25m。已知足球与脚部的作 用时间为 0.1s， 足球的质量为 0.4kg， 重力加速度大小 g 取 10m/s2， 不计空气阻力， 下列说法正确的是( ) A. 脚部对足球的平均作用力为足球重力的 11 倍 B. 足球下落到与脚部刚接触时动量大小为 4
22、kg m/s C. 足球与脚部作用过程中动量变化量大小为 4kg m/s D. 足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为 4N s 【答案】AC 【解析】 A足球达到脚背的速度为 25m/svgh 根据运动的对称性，足球离开脚背的速度大小也是 5m/s，所以脚背与足球作用的过程中，由动量定理得 ()()Fmgtmvmv 解得 11Fmg A 正确； B足球下落到与脚部刚接触时动量大小为 2kg m/spmv B错误； C足球与脚部作用过程中动量变化量大小为 ()4kg m/spmvmv C正确； D全程，由动量定理得 0F tmgt 解得 4.4N smgt D 错误。 故选 AC。