专题跟踪检测(十二) 能量与动量中的STSE问题（Word练习）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

专题跟踪检测（十二） 能量与动量中的STSE问题 1．一宇宙飞船的横截面积为S，该宇宙飞船以v0的恒定速率航行，当进入有宇宙尘埃的区域时，设在该区域，单位体积内有n颗尘埃，每颗尘埃的质量为m，若尘埃碰到飞船前是静止的，且碰到飞船后就粘在飞船上，不计其他阻力，为保持飞船匀速航行，飞船发动机的牵引力功率为(　 ) A．Snmv02　　　　　　　　 B．2Snmv02 C．Snmv03 D．2Snmv03 解析：选C　时间t内粘在飞船上的尘埃质量为M＝v0tSnm，对粘附的尘埃，由动量定理得Ft＝Mv0，解得F＝Snmv02；维持飞船匀速运动，飞船发动机牵引力F′(F′＝F)的功率为P＝F′v0＝Fv0＝Snmv03，故C正确。 2.高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。如图所示，是一幅关于高空抛物的漫画，若画中被抛下的苹果质量为200 g，从20 m高的六楼由静止落下，不计空气阻力，苹果落地时与地面的作用时间为0.1 s，g取10 m/s2，则(　 ) A．苹果落地时速度大小为1 m/s B．苹果落地时对地面的作用力为42 N C．苹果下落的过程中重力做功的平均功率为40 W D．苹果落地时对地面的作用力大于地面对苹果的作用力 解析：选B　由h＝gt2＝得，vy＝20 m/s，t＝2 s，A错误；对苹果由动量定理有(FN－mg)Δt＝0－(－mvy)，解得FN＝42 N，由牛顿第三定律分析可知B正确；＝＝20 W，C错误；苹果对地面和地面对苹果的作用力是一对作用力和反作用力，大小始终相等，D错误。 3.(多选)轮轴机械是中国古代制陶的主要工具。如图所示，轮轴可绕共同轴线O自由转动，其轮半径R＝20 cm，轴半径r＝10 cm，用轻质细绳缠绕在轮和轴上，分别在绳的下端吊起质量为2 kg、1 kg的物块P和Q，将两物块由静止释放，释放后两物块均做初速度为0的匀加速直线运动，不计轮轴的质量及轴线O处的摩擦，重力加速度g取10 m/s2。在P从静止下降1.2 m的过程中，下列说法正确的是(　 ) A．P、Q速度大小始终相等 B．Q上升的距离为0.6 m C．P下降1.2 m时Q的速度大小为2 m/s D．P下降1.2 m时的速度大小为4 m/s 解析：选BD　由题意知，轮半径R＝20 cm，轴半径r＝10 cm，根据线速度与角速度关系可知＝＝，故A项错误；在P从静止下降1.2 m的过程中，由题意得，＝＝，解得hQ＝0.6 m，故B项正确；根据机械能守恒得mPghP＝mPvP2＋mQvQ2＋mQghQ，由A项和B项知＝，hQ＝0.6 m，解得vQ＝2 m/s，vP＝4 m/s，所以C项错误，D项正确。 4．(多选)如图，篮球比赛的某次快攻中，球员甲将球斜向上传给前方队友，球传出瞬间离地面高1 m，速度大小为10 m/s；对方球员乙原地竖直起跳拦截，其跃起后手离地面的最大高度为2.8 m，球越过乙时速度沿水平方向，且恰好未被拦截。球可视为质点，质量为0.6 kg，重力加速度取10 m/s2，以地面为零势能面，忽略空气阻力，则(　 ) A．球在空中上升时处于超重状态 B．甲传球时，球与乙的水平距离为4.8 m C．队友接球前瞬间，球的机械能一定为36 J D．队友接球前瞬间，球的动能一定为30 J 解析：选BC　球在空中只受重力作用，具有方向竖直向下、大小为g的加速度，处于完全失重状态，A项错误；由题可知，球越过乙时速度方向水平且离地高度为2.8 m，球从甲到乙过程的逆过程为平抛运动，Δh＝1.8 m＝gt2，甲传球时与乙的水平距离Δx＝vxt，出手时速度v＝，解得vx＝8 m/s，Δx＝4.8 m，B项正确；在出手瞬间，球的机械能E＝mgh＋mv2＝36 J，球出手后，只有重力做功，球的机械能守恒，所以队友接球前瞬间，球的机械能一定为36 J，C项正确；球做变速运动，动能不断变化，又不能确定队友接球位置，故不能确定接球前瞬间球的动能，D项错误。 5.(2023·兰州模拟)如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一架质量为m＝1 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力为F＝16 N，无人机上升过程中最大速度为vmax＝6 m/s。若无人机从地面以最大升力由静止竖直起飞，达到最大速度所用的时间为t＝3 s，假设无人机竖直飞行时所受阻力的大小不变，g取10 m/s2，则(　 ) A．无人机刚起飞时处于超重状态，升力的功率最大 B．无人机从起飞到速度最大，重力势能的增加量是144 J C．无人机从地面由静止起飞，竖直上升至离地30 m处所用的最短时间为6.5 s D．无人机从起飞到速度最大，升力的冲量大小是6 kg·m/s 解析：选C　无人机刚起飞时加速度向上，处于超重状态，但此时速度