素养培优专练（四）-【金版教程】2024高考物理一轮总复习首选用卷课件PPT（新教材）

素养培优专练(四) 1 一、动量在实际情境中的应用 2 二、重难点强化专练 31 本课结束 56 (一)动量在生产、生活中的应用 1．(2022·山东省济南市高三下模拟考试)如图所示为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，5节质量均为m的车厢编组运行，只有1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率P运行，经过一段时间达到最大速度。列车向右运动过程中，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，已知空气密度为ρ，1号车厢的迎风面积(垂直运动方向上的投影面积)为S。 不计其他阻力，忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。当列车以额定功率运行到速度为最大速度的一半时，3号车厢对4号车厢的作用力大小为(　　) A． eq \f(7,10) eq \r(3,P2ρS) B． eq \f(45, \r(3,P2ρS)) C． eq \f(33,5) eq \r(P2ρS) D． eq \f(7,20) eq \r(3,P2ρS) 答案　A 解析　车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，以一定质量空气为研究对象，根据动量定理得f·Δt＝Δmv，Δm＝ρSv·Δt，联立解得f＝ρSv2。当列车以额定功率运行到最大速度时P＝fmvm＝ρSv eq \o\al(3,m)，当列车以额定功率运行到速度为最大速度的一半时，对车厢整体受力分析并根据牛顿第二定律得F1－f1＝5ma，P＝F1· eq \f(vm,2)，f1＝ρS· eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(vm,2))) eq \s\up16(2)，对第4、5号车厢整体受力分析并由牛顿第二定律得F＝2ma，联立解得F＝ eq \f(7,10) eq \r(3,P2ρS)，故选A。 2. (2021·重庆高考)我国规定摩托车、电动自行车骑乘人员必须依法佩戴具有缓冲作用的安全头盔。小明对某轻质头盔的安全性能进行了模拟实验检测。某次，他在头盔中装入质量为5.0 kg的物体(物体与头盔紧密接触)，使其从1.80 m的高处自由落下(如图)，并与水平地面发生碰撞，头盔厚度被挤压了0.03 m时，物体的速度减小到零。挤压过程不计物体重力，且视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)头盔接触地面前瞬间的速度大小； (2)物体做匀减速直线运动的时间； (3)物体在匀减速直线运动过程中所受平均作用 力的大小。 答案　(1)6 m/s　(2)0.01 s　(3)3000 N 解析　(1)头盔做自由落体运动的过程， 有v2＝2gh 解得头盔接触地面前瞬间的速度大小v＝6 m/s。 (2)碰撞过程中，头盔被挤压了0.03 m，对碰撞过程由匀变速直线运动规律有Δx＝ eq \f(v,2)t 解得物体做匀减速直线运动的时间t＝0.01 s。 (3)对物体做匀减速直线运动的过程，由动量定理有－Ft＝0－mv 解得物体所受平均作用力大小F＝3000 N。 (二)动量在体育运动、娱乐活动中的应用 3．(2022·北京市房山区高三下二模)2022年2月北京举办了第24届冬季奥运会，苏翊鸣夺得男子单板滑雪大跳台项目金牌，成为中国首个单板滑雪奥运冠军。图甲是一观众用手机连拍功能拍摄苏翊鸣从起跳到落地全过程的合成图。图乙为首钢滑雪大跳台的赛道的示意图，分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点四个部分，运动员从一百多米的助滑跑道滑下，腾空高度平均可达7 m，落地前的速度与着陆坡之间有一定的夹角。以下说法正确的是(　　) A．运动员由于与着陆坡作用时间短，所以不会受伤 B．运动员由于受到空气阻力，机械能减少，速度降低，所以不会受伤 C．适当增加着陆坡与水平方向的倾角可以减小运动员受到的撞击力，增加安全性 D．运动员落到着陆坡时，由于运动员动量变化量小，所以受到的撞击力小 答案　C 解析　如图所示，设运动员着陆前瞬间垂直于着陆坡的分速度大小为v2，着陆坡与水平方向的夹角为θ，运动员着陆瞬间所受着陆坡的平均撞击力大小为FN，与着陆坡的作用时间为Δt，以垂直着陆坡向上为正方向，对运动员着陆过程，根据动量定理有(FN－mg cos θ)Δt＝0－(－mv2)，解得FN＝mg cos θ＋ eq \f(mv2,Δt)，运动员之所以不会受伤，是因为FN较小，根据FN的表达式可知，适当增加着陆坡与水平方向的倾角θ可以减小运动员受到的撞击 力，增加安全性，C正确，A、D错误。运动员下落时虽然受到空气阻力，但下落时仍做加速运动，速度不会降低，故B错误。 4．(2022·河北省秦皇岛市高三下三模)如图所示，某冰雪游乐场，小朋友和小车均静止在足够大的水平地面上，小