北京专用2019版高考物理一轮复习第七章动量第.doc

第3讲动量守恒和能量守恒的综合应用基础巩固1.(2017北京朝阳期中,12,3分)小铁块置于薄木板右端,薄木板放在光滑的水平地面上,铁块的质量大于木板的质量。t=0时使两者获得等大反向的初速度开始运动,t=t1时铁块刚好到达木板的左端并停止相对滑动,此时与开始运动时的位置相比较,下列示意图符合实际的是()2.一中子与一质量数为A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A.A+1A-1B.A-1A+1C.4A(A+1)2D.(A+1)2(A-1)23.(多选)矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v水平射向滑块。若射击下层,子弹刚好不射出;若射击上层,则子弹刚好能射穿一半厚度,如图所示。则上述两种情况相比较()A.子弹的末速度大小相等B.系统产生的热量一样多C.子弹对滑块做的功不相同D.子弹和滑块间的水平作用力一样大4.(2016北京东城零模,17)如图所示,在光滑的水平面上有两物体A、B,它们的质量均为m。在物体B上固定一个轻弹簧处于静止状态。物体A以速度v0沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B发生作用。下列说法正确的是()A.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体A的速度为零B.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体B的速度为零C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体B所做的功为12mv02D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A和物体B的冲量大小相等,方向相反5.(2017北京海淀零模,18)如图所示,在光滑水平地面上有A、B两个小物块,其中物块A的左侧连接一轻质弹簧。物块A处于静止状态,物块B以一定的初速度向物块A运动,并通过弹簧与物块A发生弹性正碰。对于该作用过程,两物块的速率变化可用速率-时间图像进行描述,在选项图所示的图像中,图线1表示物块A的速率变化情况,图线2表示物块B的速率变化情况。则在这四个图像中可能正确的是()6.(2017北京朝阳期中,18,6分)如图所示,光滑水平冰面上固定一足够长的光滑斜面体,其底部与水平面相切,左侧有一滑块和一小孩(站在冰车上)处于静止状态。在某次滑冰游戏中,小孩将滑块以相对冰面v1=4 m/s的速度向右推出,已知滑块的质量m1=10 kg,小孩与冰车的总质量m2=40 kg,小孩与冰车始终无相对运动,取重力加速度g=10 m/s2,求:(1)推出滑块后小孩的速度大小v2;(2)滑块在斜面体上上升的最大高度H;(3)小孩推出滑块的过程中所做的功W。7.(2017北京东城一模,23,18分)能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等是自然界普遍遵循的规律,在微观粒子的相互作用过程中也同样适用。卢瑟福发现质子之后,他猜测:原子核内可能还存在一种不带电的粒子。(1)为寻找这种不带电的粒子,他的学生查德威克用粒子轰击一系列元素进行实验。当他用粒子(24He)轰击铍原子核(49Be)时发现了一种未知射线,并经过实验确定这就是中子,从而证实了卢瑟福的猜测。请你完成此核反应方程24He +49Be+01n。(2)为了测定中子的质量mn,查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核和静止的氮核发生弹性正碰。实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是vN=17vH。已知氮核质量与氢核质量的关系是mN=14mH,将中子与氢核、氮核的碰撞视为弹性碰撞。请你根据以上数据计算中子质量mn与氢核质量mH的比值。(3)以铀235为裂变燃料的“慢中子”核反应堆中,裂变时放出的中子有的速度很大,不易被铀235俘获,需要使其减速。在讨论如何使中子减速的问题时,有人设计了一种方案:让快中子与静止的粒子发生碰撞,他选择了三种粒子:铅核、氢核、电子。以弹性正碰为例,仅从力学角度分析,哪一种粒子使中子减速效果最好,请说出你的观点并说明理由。综合提能1.(2018北京西城期末)(多选)如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别是m1和m2的两物块相连,它们静止在光滑水平地面上。现给物块m1一个瞬时冲量,使它获得水平向右的速度v0,从此时刻开始计时,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则下列判断正确的是()A.t1时刻弹簧长度最短B.t2时刻弹簧恢复原长C.在t1t3时间内,弹簧处于压缩状态D.在t2t4时间内,弹簧处于拉长状态2.(2017北京海淀期中,17,10分)建筑工程中的“打桩”是利用重锤的冲击克服泥土对桩柱的阻力,使桩柱插入泥土到达预定深度的过程。如图甲所示,设打桩机重锤的质量为m,桩柱的质量为M。打桩过程可简化如下:桩柱下端开始时在地表面没有进入泥土,提升重锤到距离桩柱上端h高度后使其自由落下,重锤撞击桩柱上端,经极短时间的撞击使两者以共同的速度一起向下移动一段距离后停止。然后再次提升重锤,重复打桩过程,逐渐把桩柱打到预定深度。设桩柱向下移动的过程中泥土对桩柱的阻力f的大小与桩柱打入泥土中的深度x成正比,其函数表达式f=kx(k为大于0的常量,具体值未知),f-x图像如图乙所示。已知重力加速度大小为g。(1)求重锤与桩柱第一次碰撞后瞬间的共同速度大小;(2)图像法和比较法是研究物理问题的重要方法,例如从教科书中我们明白了由v-t图像求直线运动位移的思想和方法,请你借鉴此方法,根据图示的f-x图像结合函数式f=kx,分析推导在第一次打桩将桩柱打入泥土的过程中阻力所做的功与桩柱打入泥土深度的关系式;并将泥土对桩柱的阻力与你熟悉的弹簧弹力进行比较,从做功与能量转化的角度简要说明泥土对桩柱的阻力做功和弹簧弹力做功的不同;(3)若重锤与桩柱第一次的撞击能把桩柱打入泥土中的深度为d,试求常量k的大小。3.(2017北京朝阳一模,24,20分)动量守恒定律是一个独立的实验定律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。运用动量守恒定律解决二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。(1)如图1所示,质量分别为m1、m2的球1和球2构成的系统,不考虑系统的外力作用。球1以速度v1(方向沿x轴正向)与静止的球2碰撞,若速度v1不在两球球心的连线上,碰撞之后两球的速度v1、v2都会偏离v1的方向,偏角分别为和,且v1、m1、m2、均已知。图1a.请写出计算v1、v2的大小时主要依据的关系式;b.请分析说明球1对球2的平均作用力F的方向。图2(2)如图2所示,美国物理学家康普顿及其团队将X射线入射到石墨上,发现被石墨散射的X射线中除了有与入射波长相同的成分外,还有与入射波长不同的成分。我国物理学家吴有训在此项研究中也做出了突出贡献,因此物理学界也把这一效应称为“康普顿吴效应”。由于这一现象很难用经典电磁理论解释,所以康普顿提出光子不仅具有能量,也具有动量,光子的动量p与其对应的波长之间的关系为p=h(h为普朗克常量)。进一步研究表明X射线的散射实质是单个光子与单个电子发生碰撞的结果。由于电子的速度远小于光的速度,可认为电子在碰撞前是静止的。现探测到散射X射线的波长不同于入射X射线的波长,请你构建一个合理的相互作用模型,解决以下问题:a.请定性分析散射X射线的波长与入射X射线的波长的大小关系;b.若已知入射X射线的波长为,散射X射线的波长为。设散射X射线相对入射方向的偏转角为。求=2时电子获得的动量。答案精解精析基础巩固1.A铁块质量大于木板质量,系统所受合外力为零,动量守恒,根据初动量情况,可知末动量方向向左。具体运动情况如以下分析:根据牛顿第二定律f=ma可知,铁块的加速度较小,因此,铁块向左以较小的加速度匀减速运动,木板以较大的加速度向右匀减速运动,木板的速度先减为零,然后反向运动,当两者速度相等时,停止相对运动,由动量守恒可得出vv0,因整个过程中木板所受摩擦力始终向左且不变,则木板的加速度不变,又木板初速度向右、末速度向左,则知木板先向右做匀减速运动,后向左做匀加速运动,因vv0,则知木板向右减速的位移大于向左加速的位移,选项A正确,选项B、C、D错误。2.A设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2,12mv02=12mv12+12Amv22,解得v1=1-A1+Av0,故v0v1=A+1A-1,A正确。3.AB由动量守恒定律有mv=(m+M)v共,得v共=mvM+m,A正确;由能量守恒定律有Q=12mv2-12(m+M)v共2,知B正确;由动能定理有12Mv共2-0=W,知C错误;产生的热量Q=fs,因s不同,则f也不同,故D错误。4.D当A、B速度相同时,弹簧获得最大弹性势能,故A、B均错误。系统机械能守恒,E总=12mv02,故当弹簧具有弹性势能时,物体的动能一定小于12mv02,故C错误;弹簧对A、B的作用力始终大小相等方向相反,弹簧对物体