北京市2009年高考专题强化训练(二)

动量和机械能

一、选择题:(每题至少有一个选项正确)

1、汽车由静止开始做匀加速直线运动,速度达到v0的过程中的平均速度为v1;若汽车由静止开始满功率行驶,速度达到v0的过程中的平均速度为v2,且两次历时相同,则(  )

A.v1>v2               B.v1<v2

C.v1=v2               D.条件不足,无法判断

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2、如图所示,AB两物体质量之比,mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,AB间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则(    )

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A.若AB与平板车上表面间的动摩擦因数相同,AB组成系统的动量守恒

B.若AB与平板车上表面间的动摩迭因数相同,ABC组成系统的动量守恒

C.若AB所受的摩擦力大小相等,AB组成系统的动量守恒

D.若AB所受的摩擦力大小相等,ABC组成系统的动量守恒

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3、在距地面高为h,同时以相等初速V0分别平抛,竖直上抛,竖直下抛一质量相等的物体m,当它们从抛出到落地时,比较它们的动量的增量△P,有(      )

A.平抛过程较大    B.竖直上抛过程较大    C.竖直下抛过程较大   D.三者一样大

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4、向空中发射一物体.不计空气阻力,当物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂为a,b两块.若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向则 (      )

A.b的速度方向一定与原速度方向相反

B.从炸裂到落地这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大

C.a,b一定同时到达地面

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D.炸裂的过程中,a、b中受到的爆炸力的冲量大小一定相等

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5、如图所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上,槽的左侧有一固定在水平面上的物块。今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下,与圆弧槽相切自A点进入槽内,则以下结论中正确的是:(     )

A.小球在半圆槽内运动的全过程中,只有重力对它做功

B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方

   向动量守恒

C.小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒

D.小球离开C点以后,将做竖直上抛运动。

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6、如图所示,质量均为M的铝板A和铁板B分别放在光滑水平地面上.质量为mm<M)的同一木块C,先后以相同的初速度v0从左端滑上AB,最终C相对于AB都保持相对静止.在这两种情况下(      )

A.C的最终速度相同                                                               

B.C相对于AB滑行的距离相同

C.AB相对地面滑动的距离相同

D.两种情况下产生的热量相等

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7、一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高1m,这时物体的速度是2m/s,下列说法中正确的是(g=10m/s2)(      )

A.手对物体做功12J           B.合外力对物体做功2J

C.物体机械能增加2J          D.物体克服重力做功10J

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8、一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力.以下关于喷气方向的描述中正确的是(       )

A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气   B.探测器加速运动时,竖直向下喷气            

C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气     D.探测器匀速运动时,不需要喷气

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9、如图所示,水平传送带始终保持恒定速度v运动,传送带AB长为S,把质量为m的小物块轻放在A点,物块与传送带间动摩擦因数为μ,当小物块由A运动到B的过程中,摩擦力对小物块做功可能为(      )

A.大于mv2/2   B.大于μmgS   C.小于μmgS   D.等于mv2/2

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10、古有“守株待兔”的寓言。设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死,并设兔子与树桩作用时间为0.2s,则被撞死的兔子其奔跑速度可能为(g=10m/s2) (     )                                                                  

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A.1m/s       B.1.5m/s     C.2m/s        D.2.5m/s

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11、如图所示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则              (      )

A.重力对两物体做的功相同      B.重力的平均功率相同

C.到达底端时重力的瞬时功率PA<P

D.到达底端时两物的动能相同,速度相等

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12、质量相同的两个物体,分别在地球表面(不计空气阻力)和月球表面以相同的初速度竖直上抛.比较两种情况,下列说法中正确的有                (      )

A.物体在地球表面时的惯性比物体在月球表面时的惯性大

   B.在上升到最高点的过程中,它们受到的外力的冲量大小相等

   C.在上升到最高点的过程中,它们克服重力做的功相等

   D.落回抛出点时,重力做功的瞬时功率相等

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13、一轻杆下端固定一质量为m的小球,上端连在轴上,并可绕轴在竖直平面内运动,不计轴及空气的阻力.当小球在最低点时受到水平冲量I0时,刚好能到达最高点.若小球在最低点受到水平冲量I0不断增大,则 (      )

A.小球在最高点对杆的作用力不断增大   B.小球在最高点对杆的作用力先减小后增大

C.小球在最低点对杆的作用力不断增大   D.小球在最低点对杆的作用力先减小后增大

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14、一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后,返回到斜面底端。已知小物块的初动能为E,它返回斜面底端的速度大小为V,克服摩擦阻力做功为E/2。若小物块冲上斜面的初动能变为2E,则有

A.返回斜面底端时的动能为E;       B.返回斜面底端时的动能为3E/2

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C.返回斜面底端时的速度大小为2V;  D.返回斜面底端时的速度大小为

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15、如图所示,在滑雪场有两个坡度不同的滑道AB和AB′分别与水平滑道相连,AB和AB′都可看作斜面,它们与水平滑道之间均可视为平滑相连。甲、乙两名滑雪者分别乘两个完全相同的雪橇从A点由静止出发沿AB和AB′滑下,最后都能停在水平滑道上。设雪橇和滑道间的动摩擦因数处处相同,滑雪者保持一定姿势坐在雪橇上不动,下列说法中正确的是(   )

 A.甲在B点的速率等于乙在B′点的速率

B.甲在B点的速率大于乙在B′点的速率

C.甲全部滑行过程的水平位移一定比乙全部滑行过程的水平位移大

D.甲全部滑行过程的水平位移一定比乙全部滑行过程的水平位移小

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二、实验题:

1、在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得 纸带如右,其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点. 该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm).

 ⑴这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_____ ,应记作_______cm.

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    ⑵该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度,则该段重锤重力势能的减少量为______,而动能的增加量为______,(保留3位有效数字,重锤质量m). 这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量______动能的增加量,原因是            . 

      ⑶另一位同学根据同一条纸带,同一组数据,也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,不过他数了一下,从打点计时器打下的第一个点O数起,图中的B是打点计时器打下的第9个点,因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度,得到动能的增加量为________        _,这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_____          动能的增加量,

原因是____                                                ______________.

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2、试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法。提供实验器材:弹射器(含弹丸,见示意图)、铁架台(带有夹具)、米尺。

(1)画出实验示意图。

(2)在安装弹射器时应注意:              

(3)实验中需要测量的量(在示意图中用字母标出):              

 

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三、计算题:

1、质量为M的小车静止在光滑的水平面上,小车的上表面是一光滑的曲面,末端是水平的,如图所示,小车被挡板P挡住,质量为m的物体从距地面高H处自由下落,然后沿光滑的曲面继续下滑,物体落地点与小车右端距离s0,若撤去挡板P,物体仍从原处自由落下,求物体落地时落地点与小车右端距离是多少?

 

 

 

 

 

 

 

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2、如图所示,质量M=4kg的木滑板B静止放在光滑水平面上,滑板右端固定着一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离l=0.5m,这段滑板与木块A之间的动摩擦因数µ=0.2;而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑.可视为质点小木块质量m=1kg,原来静止于滑板的左端,当滑板B受水平方向的恒力F=14N作用时间t后撤去,这时木块A恰好到达弹簧的自由端C处,假设A、B间的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,g取10m/s2,试求:

(1)水平恒力F的作用时间t.

(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能.

 

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3、如图所示,滑块A的质量m=0.01kg,与水平地面间的动摩擦因素μ=0.2,用细线悬挂的小球质量均为m=0.01kg,沿x轴排列,A与第1只小球及相邻两小球间距离均为s=2m,线长分别为L1、L2、L3……(图中只画出三只小球,且小球可视为质点),开始时,滑块以速度v0=10m/s沿x轴正方向运动,设滑块与小球碰撞时不损失机械能,碰撞后小球均恰能在竖直平面内完成完整的圆周运动,重力加速度g=10m/s2。试求:

(1)滑块能与几个小球碰撞?

(2)碰撞中第n个小球悬线长Ln的表达式?

 

 

 

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4、如图所示,摩托车做腾跃特技表演,以速度v0=10m/s的初速度冲向顶部水平的高台,然后从高台上水平飞出。若摩托车在冲上高台的过程中以额定功率1.8kw行驶,所经历时间为0.5s,人和车的总质量为180kg,当高台的高度为h时,人和车飞离高台时的速度?试分析:当高台高h为多大时,人和车飞出的水平距离s最远,且最远距离是多少?(不计空气阻力,摩擦力对摩托车做的功可以忽略不计)

 

 

 

 

 

 

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5、如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨,相距为l,导轨所在平面距地面高度为h.导轨左端与电源相连,右端放有质量为m的静止的金属棒,竖直向上的匀强磁场B.当电键S闭合后,金属棒无转动地做平抛运动,落地点的水平距离为s,则电路接通的瞬间,通过金属棒的电量有多少?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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6、如图所示,一摆球的质量为m ,带正电荷q,摆长为L,固定在O点,匀强电场水平向右,场强E=mg/q,摆球平衡位置在点C,与竖直方向的夹角为θ,开始时让摆球与点O处于同一水平位置的A点,且摆绳拉直,然后无初速释放摆球,求摆球在点C时的速度及此时摆绳对球拉力的大小?(结果用m、g、L表示)

 

 

 

 

 

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7、如下图所示,一辆质量是m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块,滑块与平板车之间的动摩擦因数=0.4,开始时平板车和滑块共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原来相反.平板车足够长,以至滑块不会滑到平板车右端.(取g=10m/s2)求:

(1)平板车每一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离.

(2)平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v

(3)为使滑块始终不会滑到平板车右端,平板车至少多长?

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专题二 答案

  

1

2

3

4

5

6

7

8

B

BCD

B

CD

C

AD

ABD

C

9

10

11

12

13

14

15

 

CD

C

AC

BC

BC

AD

B

 

 

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二、实验题:

   1、(1)15.7  15.70

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         (2)1.22m  1.20m   大于   有空气阻力和摩擦

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         (3)m(gt)2/2    小于等于    在第一、第二两点间重锺下落时间小于等于2T(打过第一点过一小会重锤才开始下落)。

  2、①略

②安装时要注意弹射器应固定,且弹射器发射方向保持水平

③实验中需测量弹丸射出水平距离x和弹射器与水平地面高度差h

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④在弹射器高度不变情况下多次实验,取x1x2…xn平均值作为实验数据

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⑤v弹丸=

 

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三、计算题

  1、解:挡住小车时,求物体滑落时的速度v1,物体从最高点下落至滑离小车时机械能守恒,设车尾部(右端)离地面高为h,则有:

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          1

由平抛运动的规律:s0=vt        2

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               3

设去掉挡板时物体离开小车时速度为v2,小车速度为v2′,物体从最高点至离开小车之时系统机械能守恒,有:

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      4

物体与小车相互作用过程中水平方向动量守恒:

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.            5

此式不仅给出了v2与v2′大小的关系,同时也说明了v2是向右的,物体离开车后对地平抛:

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                  6  

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               7

车在t′时间内向前的位移

s2′=v2′t′              8

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比较式7、3得t′=t

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解式1、4、5得

此种情况下落地点距车右端的距离:

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2、解:(1)木块A和滑板B均向左做初速为零的匀加速直线运动

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m/s2

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 m/s2

从图可知:sB-sA=l 即:

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得:t=1s.

(2)1s末木块A和滑板B的速度分别为:

vA =aA t=2×1m/s=2m/s

vB =aBt =3×1m/s=3m/s

撤去外力F后,当木块A和滑板B的速度相同时,弹簧压缩量最大,具有最大弹性势能.根据动量守恒定律,有:

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,得v=2.8m/s.

由能量守恒定律,得:

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J

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=0.4J

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3、解:

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(1)设滑块能与K个小球碰撞.整个过程中由动能定理得:-Kμmgs=0-

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K=12.5,即能与12个小球碰撞.

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(2)由动能定理得:-nμmgs=①,

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滑块与小球碰撞后速度互换v=vn=②,

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由①②得碰撞中第n个小球的悬线长Ln=

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4、解:(1)由动能定理得  P t-mgh=

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人和车飞离高台时的速度 v=

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(2) 在空中做平抛运动: t =

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s = vt =

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当 h =2.75m时水平距离最远 s =5.5m

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5、解:合上开关的瞬间,由动量定理得

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Bl t =mv-0  ①,

棒离开轨道后在空中运动时做平抛运动:

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 t =, s = vt ②,

由①②得通过金属棒的电量

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q=t =

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6、解:如图所示,在平衡位置C时悬线与竖直方向的夹角为θ

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由tanθ==1得θ=450

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在A点时合力F=mg=ma,a=g①,

小球由A向B做匀加速直线运动,

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到达B点时 v2=2as=2aL②,

在B点速度分解得沿切线方向的速度vB=vsin450③,

小球由B到C做匀速圆周运动

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qEL sin450-mgL(1-cos450)=④,

 

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在C点由向心力得T-mg=m⑤,

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由①②③④⑤得T=3mg.

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7、 解:(1)设第一次碰墙壁后,平板车向左移动s,速度为0.由于体系总动量向右,平板车速度为零时,滑块还在向右滑行.

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由动能定理    ①

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            ②

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代入数据得      ③

(2)假如平板车在第二次碰撞前还未和滑块相对静止,那么其速度的大小肯定还是2m/s,滑块的速度则大于2m/s,方向均向右.这样就违反动量守恒.所以平板车在第二次碰撞前肯定已和滑块具有共同速度v.此即平板车碰墙前瞬间的速度.

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     ④

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      ⑤

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代入数据得    ⑥

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(3)平板车与墙壁第一次碰撞后到滑块与平板又达到共同速度v前的过程,可用图(a)(b)(c)表示.(a)为平板车与墙壁撞后瞬间滑块与平板车的位置,图(b)为平板车到达最左端时两者的位置,图(c)为平板车与滑块再次达到共同速度为两者的位置.在此过程中滑块动能减少等于摩擦力对滑块所做功,平板车动能减少等于摩擦力对平板车所做功(平板车从BA再回到B的过程中摩擦力做功为零),其中分别为滑块和平板车的位移.滑块和平板车动能总减少为其中为滑块相对平板车的位移.此后,平板车与墙壁发生多次碰撞,每次情况与此类似,最后停在墙边.设滑块相对平板车总位移为l, 

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则有    ⑦

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        ⑧

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代入数据得      ⑨

l即为平板车的最短长度.

 

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