2018年新课标高考物理总复习 阶段综合评估 能量与动量

阶段综合评估（六）能量与动量一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求)1.如图所示是一种清洗车辆用的手持喷水枪。设枪口截面积为0.6cm2，喷出水的速度为20m/s(水的密度为1×103kg/m3)。当它工作时，估计水枪的功率约为()A．250WB．300WC．350WD．400W解析：选A每秒钟喷出水的动能为Ek＝12mv2＝12ρSvt·v2，代入数据得Ek＝240J，故选项A正确。2.如图所示，在高1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被一细线拴在墙上，小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g＝10m/s2)()A．10JB．15JC．20JD．25J解析：选A由2gh＝vy2－0得：vy＝2gh，即vy＝30m/s，落地时，tan60°＝vyv0可得：v0＝vytan60°＝10m/s，由机械能守恒定律得Ep＝12mv02，可求得：Ep＝10J，故A正确。3.如图所示，两物体A、B用轻质弹簧相连静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动。在以后的运动过程中，关于A、B两物体与弹簧组成的系统，下列说法正确的是(整个过程中弹簧不超过其弹性限度)()A．由于F1、F2所做的总功为零，所以系统的机械能始终不变B．当A、B两物体之间的距离减小时，系统的机械能增大C．当弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大D．当弹簧弹力的大小与F1、F2的大小相等时，A、B两物体速度为零解析：选C从开始状态到弹簧拉到最长过程中，两拉力方向与其受力物体位移方向均相同，做正功，由功能关系可知，系统机械能增大，A项错；当两物体之间距离减小即A、B相向运动，力F1和F2做负功，系统机械能减小，B项错误；当弹簧伸长到最长时，力F1和F2做正功最多，故系统机械能最大，C项正确；分别对A、B应用动能定理，从开始到弹力与外力相等时，合外力分别对A、B做正功，两物体动能增加，速度一定大于零，D项错误。4.(2017·合肥质检)如图所示，水平传送带保持2m/s的速度运动，一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2，现将该物体无初速度地放到传送带上的A点，然后运动到了距A点2m的B点，则传送带对该物体做的功为()A．0.5JB．2JC．2.5JD．4J解析：选B由题意知，物体的加速度a＝μg＝2m/s2。物体在传送带上匀加速运动的位移x＝v22a＝1m，又因为xAB＝2m，所以物体先做匀加速运动后做匀速运动，由动能定理知传送带对物体做功W＝12mv2＝2J，B正确。5．静止在湖面上的小船中有两人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球，先将甲球向左抛，后将乙球向右抛。抛出时两小球相对于河岸的速率相等，水对船的阻力忽略不计，则下列说法正确的是()A．两球抛出后，船向左以一定速度运动B．两球抛出后，船向右以一定速度运动C．两球抛出后，船的速度为0D．抛出时，人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大解析：选CD水对船的阻力忽略不计，根据动量守恒定律，两球抛出前，由两球、人和船组成的系统总动量为0，两球抛出后的系统总动量也是0。两球质量相等，速度大小相等，方向相反，合动量为0，船的动量也必为0，船的速度必为0。具体过程是：当甲球向左抛出后，船向右运动，乙球抛出后，船静止。人给甲球的冲量I甲＝mv－0，人给乙球的冲量I2＝mv－mv′，v′是甲球抛出后的船速，方向向右，所以乙球的动量变化量小于甲球的动量变化量，乙球所受冲量也小于甲球所受冲量。6．有一系列斜面，倾角各不相同，它们的底端相同，都是O点，如图所示。有一些完全相同的滑块(可视为质点)从这些斜面上的A、B、C、D…各点同时由静止释放，下列判断正确的是()A．若各斜面均光滑，且这些滑块到达O点的速率相同，则A、B、C、D…各点处在同一水平线上B．若各斜面均光滑，且这些滑块到达O点的速率相同，则A、B、C、D…各点处在同一竖直面内的圆周上C．若各斜面均光滑，且这些滑块到达O点的时间相同，则A、B、C、D…各点处在同一竖直面内的圆周上D．若各斜面与这些滑块间有相同的动摩擦因数，滑到O点的过程中，各滑块损失的机械能相同，则A、B、C、D…各点处在同一竖直线上解析：选ACD由机械能守恒可知A正确、B错误；若A、B、C、D…各点在同一竖直平面内的圆周上，则下滑时间均为t＝2dg，d为直径，因此选项C正确；设斜面和水平面间夹角为θ，损失的机械能为ΔE＝μmgxcosθ，损失机械能相同，则xcosθ相同，因此A、B、C、D…各点在同一竖直线上，D正确。7.如图所示，n个完全相同，边长足够小且互不粘连的小方块依次排列，总长度为l，总质量为M，它们一起以速度v在光滑水平面上滑动，某时刻开始滑上粗糙水平面。小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为μ，若小方块恰能完全进入粗糙水平面，则所有小方块克服摩擦力做功为()A.12Mv2B．Mv2C.12μMglD．μMgl解析：选AC小方块恰能完全进入粗糙水平面，说明小方块进入粗糙水平面后速度为零。以所有小方块为研究对象，由动能定理可知，所有小方块克服摩擦力做功Wf＝12Mv2，A项正确；将所有小方块等效为质量集中在重心的质点，恰能完全进入粗糙水平面，重心位移为l，且在l2大小的位移上存在摩擦力，所以克服摩擦力做功为12μMgl，C正确。8.(2017·宜兴模拟)如图所示，一个表面光滑的斜面体M置于水平地面上，它的两个斜面与水平面的夹角分别为α、β，且αβ，M的顶端装有一定滑轮，一轻质细绳跨过定滑轮后连接A、B两个小滑块，细绳与各自的斜面平行，不计绳与滑轮间的摩擦，A、B恰好在同一高度处于静止状态。剪断细绳后，A、B滑至斜面底端，M始终保持静止，则()A．滑块A的质量大于滑块B的质量B．两滑块到达斜面底端时的速率相同C．两滑块到达斜面底端时，滑块A重力的瞬时功率较大D．两滑块到达斜面底端所用时间相同解析：选AB根据题意，由于A、B物体均处于平衡状态，有FTA＝FTB，而FTA＝mAgsinα，FTB＝mBgsinβ，所以mA大于mB，A正确；由于A、B物体距离地面的高度h相同，据机械能守恒定律可知两者到达地面的速率v相同，B正确；两者到达地面时重力的瞬时功率为PA＝mAgvsinα，PB＝mBgvsinβ，所以PA＝PB，C错误；两者到达地面的时间为hsinα＝gsinα·tA22，hsinβ＝gsinβ·tB22，有tA大于tB，D错误。二、实验题9．(2017·深圳模拟)某同学用如图甲所示装置来探究“动能定理”，得到一条如图乙所示的纸带，O点为第一个点，并在纸带清晰段依次标记了A、B、C三个点，用毫米刻度尺测得各点到O点的距离如图，重物质量m＝1.00kg。(1)电火花打点计时器应选择以下哪种电源________。A．4～6V、50Hz交流电源B．220V、50Hz交流电源(2)从O点到B点，重物的重力做功W重＝________J，动能的增加量ΔEk＝________J。(g取10m/s2，以上计算结果均保留三位有效数字)解析：(1)电火花打点计时器使用220V、50Hz的交流电源，所以选项B正确。(2)从O点到B点，重物的重力做功WG＝mgh＝1.00×10×0.7776J≈7.78J，B点的速度vB＝hAC2T＝85.76－70.18×10－22×0.02m/s＝3.895m/s，B点的动能EkB＝12mvB2≈7.59J动能的增加量ΔEk＝EkB－0＝7.59J。答案：(1)B(2)7.787.5910．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地飘浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨空腔内通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先__________________，然后________________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g。完善实验步骤⑥的内容。(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留三位有效数字)。(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是___________________________。解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块1。(2)相互作用前滑块1的速度v1＝0.20.1m/s＝2m/s，系统的总动量为0.310kg×2m/s＝0.620kg·m/s，两滑块相互作用后具有相同的速度v＝0.1680.14m/s＝1.2m/s，系统的总动量为(0.310kg＋0.205kg)×1.2m/s＝0.618kg·m/s。(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦。答案：(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦三、计算题11．如图甲所示，一根直杆AB与水平面成某一角度固定，在杆上套一个小物块，杆底端B处有一弹性挡板，杆与板面垂直，现将物块拉到A点由静止释放，物块下滑与挡板第一次碰撞前后的v­t图像如图乙所示，物块最终停止在B点。重力加速度为g＝10m/s2，求：(1)物块与杆之间的动摩擦因数μ；(2)物块滑过的总路程s。解析：(1)由题图可知物块下滑时加速度大小a1＝4m/s2，上滑时加速度大小a2＝8m/s2，杆AB长l＝2m；设杆倾角为θ，物块的质量为m，物块与杆之间的动摩擦因数为μ，由牛顿第二定律得：mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，mgsinθ＋μmgcosθ＝ma2，代入数据，得：μ＝0.25，sinθ＝0.6，cosθ＝0.8。(2)对物块整个运动分析，设物块总路程大小为s，由动能定理得：mglsinθ－μmgscosθ＝0，解之得：s＝6m。答案：(1)0.25(2)6m12.如图，A、B质量分别为m1＝1kg，m2＝2kg，置于小车C上，小车的质量为m3＝1kg，A、B与小车的动摩擦因数为0.5，小车静止在光滑的水平面上。某时刻炸药爆炸，若A、B间炸药爆炸的能量有12J转化为A、B的机械能，其余能量转化为内能。A、B始终在小车表面水平运动，小车足够长，求：(1)炸开后A、B获得的速度各是多少？(2)A、B在小车上滑行的时间各是多少？解析：(1)根据爆炸过程中能量的转化，有：E＝12m1v12＋12m2v22爆炸过程中，根据动量守恒得：m1v1＝m2v2联立解得：v1＝4m/s，v2＝2m/s。(2)爆炸后A、B都在C上滑动，由题意可知B会与C先相对静止，设此时A的速度为v3，B、C的速度为v4，在该过程中，ABC组成的系统动量守恒。设该过程的时间为t1。对A应用动量定理：－μm1gt1＝m1v3－m1v1；对B应用动量定理：－μm2gt1＝m2v4－m2v2；对C应用动量定理：(μm2g－μm1g)t1＝m3v4；代入数据解之得：v3＝3m/s，v4＝1m/s，t1＝0.2s。之后，A在C上滑动直到相对静止，由动量守恒定律可知三者速度都为0。即：(m1＋m2＋m3)v＝0，解得v＝0。设A滑动的总时间为t，则：－μm1gt＝0－m1v1，解得：t＝0.8s。答案：(