【备战2013】高考物理 5年高考真题精选与最新模拟 专题14 动量和能量.doc
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1、【备战2013】高考物理 5年高考真题精选与最新模拟 专题14 动量和能量【2012高考真题精选】(2012大纲版全国卷)21.如图,大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m,摆长相同,并排悬挂,平衡时两球刚好接触,现将摆球a向左边拉开一小角度后释放,若两球的碰撞是弹性的,下列判断正确的是A.第一次碰撞后的瞬间,两球的速度大小相等B.第一次碰撞后的瞬间,两球的动量大小相等C.第一次碰撞后,两球的最大摆角不相同D.发生第二次碰撞时,两球在各自的平衡位置 (2012浙江)23、(16分)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”,如图所示。
2、在高出水面H 处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”, “A鱼”竖直下滑hA后速度减为零,“B鱼” 竖直下滑hB后速度减为零。“鱼”在水中运动时,除受重力外还受浮力和水的阻力,已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10/9倍,重力加速度为g,“鱼”运动的位移远大于“鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定,空气阻力不计。求:(1)“A鱼”入水瞬间的速度VA1;(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA;(3)“A鱼”与“B鱼” 在水中运动时所受阻力之比fA:fB【解析】“A鱼”在入水前作自由落体运动,有得到:(2)“A鱼”在水中运动时受到重力、浮力和阻力的作用,做匀减速运动,设加速度为,有由题得:综合上
3、述各式,得(3)考虑到“B鱼”的运动情况、受力与“A鱼”相似,有综合两式得到:【考点定位】力和运动、动能定理(2012天津)10(16分)如图所示,水平地面上固定有高为h的平台,台面上有固定的光滑坡道,坡道顶端距台面高度也为h,坡道底端与台面相切。小球A从坡道顶端由静止开始滑下,到达水平光滑的台面与静止在台面上的小球B发生碰撞,并粘连在一起,共同沿台面滑行并从台面边缘飞出,落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半,两球均可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。求(1)小球A刚滑至水平台面的速度vA;(2)A、B两球的质量之比mA:mB。【答案】(1) (2)1:3【解析】解:(1)小球从坡道
4、顶端滑至水平台面的过程中,由机械能守恒定律得mAgh = mAvA2解得:vA = (2)设两球碰撞后共同的速度为v,由动量守恒定律得mAvA =(mA + mB)v粘在一起的两球飞出台面后做平抛运动竖直方向:h = gt2水平方向: = vt联立上式各式解得:【考点定位】本题考查机械能守恒定律,动量守恒定律,平抛运动。(2012四川)24(19分)如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段光滑水平,BC段为光滑圆弧,对应的圆心角 = 370,半径r = 2.5m,CD段平直倾斜且粗糙,各段轨道均平滑连接,倾斜轨道所在区域有场强大小为E = 2105N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场
5、。质量m = 510-2kg、电荷量q =+110-6C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后,沿水平轨道向左滑行,在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点,0.1s以后,场强大小不变,方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数=0.25。设小物体的电荷量保持不变,取g=10m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8。(1)求弹簧枪对小物体所做的功;(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P,求CP的长度。【答案】(1)0.475J (2)0.57m【解析】解:(1)设弹簧枪对小物体做功为W,由动能定理得 Wmgr(1cos)= m代入数据解得:W =0.475J(2)
6、取沿平直斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1,由牛顿第二定律得mgsin(mgcos+qE)=m a1 小物体向上做匀减速运动,经t1=0.1s后,速度达到v1,则v1 = v0 + a1 t1 解得:v1 = 2.1m/s 设运动的位移为s1,则 s1 = v0 t1 + a1 t12电场力反向后,设小物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得mgsin(mgcosqE)=m a2设小物体以此加速度运动到速度为0,运动时间为t2,位移为s2,则0 = v1 + a2 t2s2 = v1 t2 + a2 t22设CP的长度为s,则 s = s1 + s2解得:s = 0.57m
7、【考点定位】本题考查匀变速直线运动规律,牛顿第二定律,动能定理。(2012江苏)14. (16 分)某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f. 轻杆向右移动不超过l 时,装置可安全工作. 一质量为m 的小车若以速度v0 撞击弹簧,将导致轻杆向右移动l4. 轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦.(1) 若弹簧的劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x;(2)求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度vm;(3)讨论在装置安全工作时,该小车弹回速度v和撞击速度v 的关系.【解析】14. (1
8、)轻杆开始移动时,弹簧的弹力 F =kx 且 F =f 于 解得 x = f/k (2) 设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为W,则小车从撞击到停止的过程 中动能定理 同理,小车以vm 撞击弹簧时 解得 (3)设轻杆恰好移动时,小车撞击速度为 则 由解得当时,当时,【考点定位】胡可定律 动能定理(2012山东)22(15分)如图所示,一工件置于水平地面上,其AB段为一半径的光滑圆弧轨道,BC段为一长度的粗糙水平轨道,二者相切与B点,整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块,其质量,与BC间的动摩擦因数。工件质,与地面间的动摩擦因数。(取求F的大小当速度时,使工件
9、立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移),物块飞离圆弧轨道落至BC段,求物块的落点与B点间的距离。【解析】解:(1)物块从P点下滑经B点至C点的整个过程,根据动能定理得 代入数据得 (2)设物块的加速度大小为,P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为,由几何关系可得 根据牛顿第二定律,对物体有 对工件和物体整体有 联立式,代入数据得 设物体平抛运动的时间为,水平位移为,物块落点与B间的距离为 , 由运动学公式可得 联立式,代入数据得 【考点定位】平抛运动、动能定理(2012上海)22(A组)A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A质量为5kg,速度大小为10m/s,B质量为2kg,速度大小
10、为5m/s,它们的总动量大小为_kgm/s:两者碰撞后,A沿原方向运动,速度大小为4m/s,则B的速度大小为_m/s。22A答案. 40,10,【解析】总动量P=;碰撞过程中满足动量守恒,代入数据可得:【2011高考真题精选】1.(全国)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。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vLAmv2Bv2 CNmgL DNmgL2(福建)(20分)如图
11、甲,在x0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子从坐标原点O处,以初速度v0沿x轴正方向射人,粒子的运动轨迹见图甲,不计粒子的重力。求该粒子运动到y=h时的速度大小v;现只改变人射粒子初速度的大小,发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(y-x曲线)不同,但具有相同的空间周期性,如图乙所示;同时,这些粒子在y轴方向上的运动(y-t关系)是简谐运动,且都有相同的周期T=。.求粒子在一个周期内,沿轴方向前进的距离s;.当入射粒子的初速度大小为v0时,其y-t图像如图丙所示,求该粒子在y轴方向上做简
12、谐运动的振幅A,并写出y-t的函数表达式。 解析:此题考查动能定理、洛仑兹力、带电粒子在复合场中的运动等知识点。(1)由于洛仑兹力不做功,只有电场力做功,由动能定理有-qEh=m v2-m v02,由式解得 v=。(2)I由图乙可知,所有粒子在一个周期内沿轴方向前进的距离相同,即都等于恰好沿x轴方向匀速运动的粒子在T时间内前进的距离。设粒子恰好沿轴方向匀速运动的速度大小为v1,则qv1B=qE, 又 s= v1T, 式中T=由式解得s= 3.(广东)(18分)如图20所示,以A、B和C、D为断电的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内,一滑板静止在光滑的地面上,左端紧靠B点,上表面所在平面与两半圆分
13、别相切于B、C,一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上E点,运动到A时刚好与传送带速度相同,然后经A沿半圆轨道滑下,再经B滑上滑板。滑板运动到C时被牢固粘连。物块可视为质点,质量为m,滑板质量为M=2m,两半圆半径均为R,板长l=6.5R,板右端到C的距离L在RL5R范围内取值,E距A为S=5R,物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因数均为=0.5,重力加速度取g。图19REAml=6.5RS=5RLBCDR(1)求物块滑到B点的速度大小;(2)试讨论物块从滑上滑板到离开右端的过程中,克服摩擦力做的功Wf与L的关系,并判断物块能否滑到CD轨道的中点。当2RL5R时,滑块的运动是匀减速运动8R,匀速
14、运动L2R,匀减速运动0.5R,滑上C点,根据动能定理:,解得:,滑块不能滑到CD轨道的中点。当RL2R时,滑块的运动是匀减速运动6.5R+L,滑上C点。根据动能定理:,解得:当时,可以滑到CD轨道的中点,此时要求Lm2),电荷量均为q。加速电场的电势差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力,也不考虑离子间的相互作用。 (1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度
15、大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处。离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。解析:(1)动能定理 得 (2)由牛顿第二定律 ,利用式得离子在磁场中的轨道半径为别为 , 两种离子在GA上落点的间距 12.(全国)(20分)装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击。通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因。质量为2、厚度为2的钢板静止在水平光滑的桌面上。质量为的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿。现把钢板分成厚度均为、质量为的相同的两块,间隔一段
16、距离平行放置,如图所示。若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度。设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞。不计重力影响。mmmm2m【解析】设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,最终钢板和子弹的共同速度为V,由动量守恒得 (2m + m)V = mv0 解得 V = v0 此过程中动能损失为 DE = mv02 - 3mV2 解得 DE = mv02分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1,由动量守恒定律得 mv1 + mV1 = mv0 因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力,射穿第一块钢板的动能损失为,
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