2022年高考物理复习夯实核心素养碰撞与动量守恒定律素养提升练（解析版）

学科网（北京）股份有限公司6.6碰撞与动量守恒定律素养提升练1.竖直向上发射一物体(不计空气阻力)，在物体上升的某一时刻突然炸裂为a、b两块，质量较小的a块速度方向与物体原来的速度方向相反，则(　　)A．炸裂后瞬间，a块的速度一定比原来物体的速度小B．炸裂后瞬间，b块的速度方向一定与原来物体的速度方向相同C．炸裂后瞬间，b块的速度一定比原来物体的速度小D．炸裂过程中，b块的动量变化量大小一定小于a块的动量变化量大小【答案】B【解析】　在炸裂过程中，由于重力远小于内力，系统的动量守恒，炸裂后瞬间a块的速度大小不能确定，以竖直向上为正方向，根据动量守恒定律有：(ma＋mb)v0＝ma(－va)＋mbvb，解得：vb＝>v0，b块的速度方向一定与原来物体的速度方向相同，故A、C错误，B正确；由动量守恒可知，炸裂过程中，b块的动量变化量大小一定等于a块的动量变化量大小，故D错误．2.玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与水泥地面撞击过程中(　　)A．动能变化较大　　　　B．动量变化较大C．受到的冲量较大D．动量变化较快【答案】D【解析】玻璃杯从同一高度下落，落地前的速度大小相等，故落地前的动量相等，落地后的速度均为零，说明动量的变化一定相等；由动量定理可知冲量也一定相等，由动能定理可知，动能变化也相等，由于掉在水泥地上的时间较短，则说明玻璃杯掉在水泥地上动量变化较快，故D正确。3.如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10m/s2，则下列说法正确的是(　　)A．物体先做加速运动，推力为零时开始做减速运动B．物体在水平地面上运动的最大位移是10m学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司C．物体运动的最大速度为2m/sD．物体运动过程中的加速度先变小后不变【答案】B【解析】　当推力小于摩擦力时物体开始做减速运动，选项A错误；由题图乙中图线与x轴所围面积表示推力对物体做的功可知，推力对物体做的功W＝×4×100J＝200J，根据动能定理有W－μmgxm＝0，得xm＝10m，选项B正确；当推力与摩擦力大小相等时，加速度为零，速度最大，由题图乙得F＝100－25x(N)，当F＝μmg＝20N时x＝3.2m，由动能定理得(100N＋20N)·x－μmgx＝mvm2，解得物体运动的最大速度vm＝8m/s，选项C错误；在推力由100N减小到20N的过程中，物体的加速度逐渐减小，在推力由20N减小到0的过程中，加速度反向增大，此后加速度不变，故选项D错误．4.我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，如图3所示．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则(　　)A．甲对乙的冲量与乙对甲的冲量相同B．甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功【答案】B【解析】因为冲量是矢量，甲对乙的作用力与乙对甲的作用力大小相等、方向相反，故冲量大小相等、方向相反，动量变化大小相等、方向相反，故A错误，B正确；甲、乙间水平方向的力为作用力与反作用力，大小相等，但乙推甲过程两者位移不一定相同，C、D错误．5.一宇宙飞船的横截面积为S，以v0的恒定速率航行，当进入有宇宙尘埃的区域时，设在该区域，单位体积内有n颗尘埃，每颗尘埃的质量为m，若尘埃碰到飞船前是静止的，且碰到飞船后就粘在飞船上，不计其他阻力，学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司为保持飞船匀速航行，飞船发动机的牵引力功率为(　　)A．SnmvB．2SnmvC．SnmvD．2Snmv【答案】C【解析】时间t内黏附在卫星上的尘埃质量M＝v0tSnm，对黏附的尘埃，由动量定理得Ft＝Mv0，解得F＝nmvS；维持飞船匀速运动，飞船发动机牵引力的功率为P＝Fv0＝nmvS，故C正确，A、B、D错误。6.2020年新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，打喷嚏可以将飞沫喷到十米之外。有关专家研究得出打喷嚏时气流喷出的速度可达40m/s，假设打一次喷嚏大约喷出50mL的空气，用时约0.02s。已知空气的密度为1.3kg/m3，估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为(　　)A．13NB．0.13NC．0.68ND．2.6N【答案】B【解析】打一次喷嚏大约喷出气体的质量m＝ρV，由动量定理Δt＝mv，解得＝＝＝N＝0.13N，根据牛顿第三定律可知，打一次喷嚏人受到的平均反冲力为0.13N。7.质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为(　　)A．mv2B．C．NμmgLD．2NμmgL学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司【答案】B【解析】由于箱子放在光滑的水平面上，则由箱子和小物块组成的整体动量始终是守恒的，直到箱子和小物块的速度相同时，两者不再发生相对滑动，有mv＝(m＋M)v1，根据能量守恒定律可知ΔEk＝mv2－(M＋m)·v＝。8.2019年1月3日，中国“嫦娥四号”探测器成功在月球背面软着陆，中国载人登月工程前进了一大步。假设将来某宇航员登月后，在月球表面完成下面的实验：在固定的竖直光滑圆轨道内部最低点静止放置一个质量为m的小球(可视为质点)，如图所示，当给小球一瞬时冲量I时，小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆轨道半径为r，月球的半径为R，则月球的第一宇宙速度为(　　)A．B．C．D．【答案】B【解析】小球获得瞬时冲量I的速度为v0，有I＝mv0，而小球恰好通过圆周的最高点，满足只有重力提供向心力，mg月＝m，从最低点到最高点由动能定理可知－mg月·2r＝mv2－mv，联立解得g月＝。月球的近地卫星最小发射速度即为月球的第一宇宙速度，满足m′g月＝m′，解得v1＝＝，故选B。9.质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在碰撞过程中，下列情况可能发生的是(　　)学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司A．M、m0、m速度均发生变化，分别为v1、v2、v3，而且满足(M＋m0)v＝Mv1＋m0v2＋mv3B．m0的速度不变，M和m的速度变为v1和v2，而且满足Mv＝Mv1＋mv2C．m0的速度不变，M和m的速度都变为v′，且满足Mv＝(M＋m)v′D．M、m0、m速度均发生变化，M、m0速度都变为v1，m的速度变为v2，且满足(M＋m)v0＝(M＋m)v1＋mv2【答案】BC【解析】碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒，m0的速度不变，以M的初速度方向为正方向，若碰后M和m的速度变为v1和v2，由动量守恒定律得：Mv＝Mv1＋mv2；若碰后M和m速度相同，由动量守恒定律得：Mv＝(M＋m)v′，故B、C正确．10.在光滑水平面上动能为E0、动量大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量大小分别记为E2、p2，则必有(　　)A．E1p0C．E2>E0D．p1>p0【答案】AB【解析】因为碰撞前后动能不增加，故有E1