专题06 动量定理和动量守恒定律-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（广东专用）

专题06 动量定理和动量守恒定律 一、单选题 1．（2024·广东·三模）工厂中某水平传送带由静止启动，启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大，已知传送带与驱动轮间无相对滑动，则启动初期与传送带相对静止的滑块（　　） A．做匀加速运动 B．加速度逐渐减小 C．动量变化得越来越快 D．所受摩擦力的功率不变 2．（2024·广东惠州·三模）图（a）为某景区的蛙口喷泉，两次喷出水的轨迹A、B如图（b）所示，最大高度相同，轨迹A的落点M恰好在轨迹B最高点的正下方，不计空气阻力，对轨迹A、B的说法正确的是（　　） A．水滴在空中运动的时间不相同 B．水滴的初速度大小相等 C．水滴在最高点速度均为0 D．质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同 3．（2024·山东青岛·三模）高楼出现火情时，需要一种举高喷射消防车。如图，某高楼离地面65m处出现火情，消防车正在灭火中。已知水炮炮口与楼房距离为15m，与地面距离为60m，水炮每分钟喷出的水，水柱刚好垂直打中着火房间窗户，水流冲击到窗户玻璃后向四周流散。重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．水泵对水做功的功率约为 B．水泵对水做功的功率约为 C．水流对窗户玻璃冲击力约为500N D．水流对窗户玻璃冲击力约为900N 4．（2024·河北·三模）2024年春天，中国航天科技集团研制的50kW级双环嵌套式霍尔推力器，成功实现点火并稳定运行，标志着我国已跻身全球嵌套式霍尔电推进技术领先行列。嵌套式霍尔推力器不用传统的化学推进剂，而是使用等离子体推进剂，它的一个显著优点是“比冲”高。比冲是航天学家为了衡量火箭引擎燃料利用效率引入的一个物理量，英文缩写为，是单位质量的推进剂产生的冲量，比冲这个物理量的单位应该是（　　） A．m/s B． C． D． 5．（2024·北京海淀·三模）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。在苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，下列说法中正确的是（　　） A．手掌对苹果的摩擦力越来越小 B．手掌对苹果的支持力越来越大 C．手掌对苹果的作用力越来越小 D．因为苹果的动量大小不变，所以合外力对苹果的冲量为零 一、多选题 6．（2024·广东·三模）如图所示，叠放在一起的a、b两物块从距地面一定高度处由静止下落，经碰撞后物块b静止在地面上。不考虑空气阻力的影响，b与地面仅碰撞一次，假定所有的碰撞均为弹性碰撞，则（　　） A．下落过程中物块a、b间存在弹力作用 B．物块b的质量是a的3倍 C．物块a能反弹的最大高度是其初始下落高度的5倍 D．物块a反弹的速度是物块b落地速度的2倍 7．（2024·山东济南·三模）质量为的物块从距离地面高度为处自由下落，在下落到距离地面高度为时，质量为的子弹以的水平速度瞬间击中物块并留在其中。重力加速度取，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．子弹击中物块后瞬间，物块水平方向的速度大小变为 B．子弹击中物块后瞬间，物块竖直方向的速度大小变为 C．物块下落的总时间为 D．物块下落的总时间为 8．（2024·山西太原·三模）如图所示，倾角为、动摩擦因数为的粗糙斜面体锁定在光滑水平地面上。轻绳跨过光滑定滑轮，一端拴连物块，另一端拴连物块，之间的水平绳长为，平行于斜面。初始时轻绳无弹力，将由静止释放，当摆动到最低点时， 恰好受到最大静摩擦力， 与斜面体左侧竖直面发生弹性碰撞，碰后的瞬间，同时解除斜面体与光滑地面的锁定。若最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，下列说法正确的是（　　） A．解除锁定后， 能上摆到水平位置 B．与的质量之比为 C．解除锁定后， 不会与斜面发生相对滑动 D．解除锁定前，在向下摆动的过程中，轻绳对滑轮的作用力先增大后减小 9．（2024·山东泰安·三模）如图所示，光滑水平地面上静置着一足够长的木板B和物块C，木板B的质量为4m，物块C的质量为12m。现有一质量为m的物块A以初速度v0从左端滑上木板B，木板B与物块C仅发生过一次碰撞（弹性碰撞），且碰撞时间极短可忽略不计，最终物块A和木板B均停止运动。已知物块A与木板B之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．木板B与物块C碰撞前瞬间，物块A的速度大小为 B．木板B与物块C碰撞前瞬间，木板B的速度大小为 C．木板B与物块C碰撞后，物块C的速度大小为 D．物块A相对木板B滑行的距离为 10．（2024·河北·三模）如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（　　） A．研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像 B．研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像 C．研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系 D．该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系 一、解答题 11．（2024·山东潍坊·三模）如图所示，光滑水平平台AB右端与顺时针转动的水平传送带BC平滑无缝连接，BC长度L=2m。在平台AB上静止着a、b、c三个小滑块，a、b滑块间有一被压缩的轻弹簧（滑块与轻弹簧不拴接）。释放弹簧，弹簧与滑块a、b分离后a的速度v0=4m/s（此时a未滑上传送带，b未与c碰撞），a从传送带右端离开后，落在水平地面上的D点，b与c碰撞后结合在一起。已知a、b，c的质量分别为ma=0.5kg、mb=0.2kg、mc=0.2kg，a与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，C点距地面高h=0.8m，滑块均可视为质点，g取10m/s2。 （1）求轻弹簧的最大弹性势能Ep； （2）求b、c碰撞过程中损失的机械能； （3）若传送带的速度可在2m/s<v<8m/s间调节；求a落点D与C点间水平距离x的大小（结果可以含有v）； （4）若a脱离弹簧后，将弹簧撤去，并立即在a的左侧固定一竖直挡板，同时传送带调整为以4m/s的速度逆时针方向转动（此时a还没有滑上传送带），后续a每次与挡板相碰，均以碰前速度的一半反弹，求a在传动带上相对传送带运动的总路程s。 12．（2024·山西太原·三模）如图所示，质量为、半径为的四分之一光滑圆弧槽静止在光滑水平地面上，左端最低点固定有微型压力传感器，可以测量其受到的压力。圆心正下方，质量为的小球处于静止状态，质量为的小球以一定初速度水平向右运动，与发生弹性正碰，碰后瞬间传感器的最大示数为。均可以看作质点，重力加速度为。求： （1）的初速度； （2）计算说明返回到底端后，能否与发生二次碰撞； （3）滑出圆弧槽后又落回圆弧槽的这段时间内，的水平位移。 试卷第26页，共26页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 动量定理和动量守恒定律 一、单选题 1．（2024·广东·三模）工厂中某水平传送带由静止启动，启动初期驱动轮上某点的线速度随路程均匀增大，已知传送带与驱动轮间无相对滑动，则启动初期与传送带相对静止的滑块（　　） A．做匀加速运动 B．加速度逐渐减小 C．动量变化得越来越快 D．所受摩擦力的功率不变 【答案】C 【详解】A．由于滑块与传送带相对静止，传送带与驱动轮间无相对滑动，则滑块的速度随位移均匀增大，若滑块做匀加速运动，由直线运动规律得 滑块速度不随位移均匀增大，即滑块不做匀加速运动，故A错误； B．滑块速度逐渐增大，则通过任意相同位移的时间逐渐减小，又滑块通过相同位移的速度变化量相同，则滑块加速度越来越大，故B错误； C．滑块动量 由于滑块加速度逐渐增大，即速度变化的越来越快，而滑块质量不变，则滑块动量变化的越来越快，故C正确； D．滑块所受摩擦力即其所受合外力，由牛顿第二定律得所受摩擦力逐渐增大，又滑块速度逐渐增大，由 可知摩擦力的功率增大，故D错误。 故选C。 2．（2024·广东惠州·三模）图（a）为某景区的蛙口喷泉，两次喷出水的轨迹A、B如图（b）所示，最大高度相同，轨迹A的落点M恰好在轨迹B最高点的正下方，不计空气阻力，对轨迹A、B的说法正确的是（　　） A．水滴在空中运动的时间不相同 B．水滴的初速度大小相等 C．水滴在最高点速度均为0 D．质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同 【答案】D 【详解】A．取其中一个质量为m的水滴进行分析，水滴做斜抛运动，根据对称性，可以将其运动看为左右两个对称的平抛运动，令最大高度为h，利用逆向思维，则有 解得 由于最大高度相同，则水滴在空中运动的时间相同，故A错误； B．水滴竖直方向做竖直上抛运动，令初速度与始终方向夹角为，利用逆向思维，则有 解得 根据上述，运动时间相等，由图（b）可知，轨迹A的初速度与竖直方向夹角小于轨迹B的初速度与竖直方向夹角，可知，轨迹A的初速度小于轨迹B的初速度，故B错误； C．水滴在水平方向上做匀速直线运动，可知，水滴在最高点速度为，结合上述可知，轨迹A在最高点的速度小于轨迹B在最高点的速度，均不为0，故C错误； D．水滴做斜抛运动，仅仅受到重力作用，根据动量定理有 水滴运动时间相等，可知，质量相同的水滴在空中运动过程中动量的变化量相同，故D正确。 故选D。 3．（2024·山东青岛·三模）高楼出现火情时，需要一种举高喷射消防车。如图，某高楼离地面65m处出现火情，消防车正在灭火中。已知水炮炮口与楼房距离为15m，与地面距离为60m，水炮每分钟喷出的水，水柱刚好垂直打中着火房间窗户，水流冲击到窗户玻璃后向四周流散。重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．水泵对水做功的功率约为 B．水泵对水做功的功率约为 C．水流对窗户玻璃冲击力约为500N D．水流对窗户玻璃冲击力约为900N 【答案】B 【详解】AB．将水喷到窗口时的过程的逆过程看做是平抛运动，则水喷到窗口时的速度 每秒喷出水的质量 水泵对水做功的功率约为 选项A错误，B正确； CD．水喷射到窗户上由动量定理 解得 选项CD错误。 故选B。 4．（2024·河北·三模）2024年春天，中国航天科技集团研制的50kW级双环嵌套式霍尔推力器，成功实现点火并稳定运行，标志着我国已跻身全球嵌套式霍尔电推进技术领先行列。嵌套式霍尔推力器不用传统的化学推进剂，而是使用等离子体推进剂，它的一个显著优点是“比冲”高。比冲是航天学家为了衡量火箭引擎燃料利用效率引入的一个物理量，英文缩写为，是单位质量的推进剂产生的冲量，比冲这个物理量的单位应该是（　　） A．m/s B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意比冲表示的是单位质量的推进剂产生的冲量，故可得 结合动量定理，可得比冲这个物理量的单位为 故选A。 5．（2024·北京海淀·三模）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。在苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，下列说法中正确的是（　　） A．手掌对苹果的摩擦力越来越小 B．手掌对苹果的支持力越来越大 C．手掌对苹果的作用力越来越小 D．因为苹果的动量大小不变，所以合外力对苹果的冲量为零 【答案】C 【详解】AB．苹果做匀速圆周运动，加速度大小不变，设加速度方向与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得 ， 苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程中，逐渐增大，逐渐增大，逐渐减小，则手掌对苹果的摩擦力越来越大，手掌对苹果的支持力越来越小，故AB错误； C．手掌对苹果的作用力可分解为两个分力，其中分力与苹果重力平衡，方向竖直向上，另一分力提供所需向心力，方向总是指向圆心；在苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，与大小均不变，且与之间的夹角逐渐增大，则与的合力逐渐减小，即手掌对苹果的作用力越来越小，故C正确； D．苹果的动量大小不变，但动量的方向时刻发生变化，所以动量变化不为0，根据动量定理可知，合外力对苹果的冲量不为零，故D错误。 故选C。 一、多选题 6．（2024·广东·三模）如图所示，叠放在一起的a、b两物块从距地面一定高度处由静止下落，经碰撞后物块b静止在地面上。不考虑空气阻力的影响，b与地面仅碰撞一次，假定所有的碰撞均为弹性碰撞，则（　　） A．下落过程中物块a、b间存在弹力作用 B．物块b的质量是a的3倍 C．物块a能反弹的最大高度是其初始下落高度的5倍 D．物块a反弹的速度是物块b落地速度的2倍 【答案】BD 【详解】A．由于不受空气阻力作用，两物块均在空中做自由落体运动，两物块之间不存在相互作用的弹力，故A错误； BD．两物块落地瞬间的速度大小为v0，物块b落地后与地面发生弹性碰撞，以初速度v0反弹且与物块a发生弹性碰撞，设碰撞后瞬间物块a的速度为v，以竖直向上为正方向，则由动量守恒定律可得 由机械能守恒定律可得 解得 mb=3ma，v=2v0 故BD正确； C．以整个过程为研究对象，设初始下落高度为h，a反弹的高度为h'，则有 解得 h'=4h 故C错误。 故选BD。 7．（2024·山东济南·三模）质量为的物块从距离地面高度为处自由下落，在下落到距离地面高度为时，质量为的子弹以的水平速度瞬间击中物块并留在其中。重力加速度取，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．子弹击中物块后瞬间，物块水平方向的速度大小变为 B．子弹击中物块后瞬间，物块竖直方向的速度大小变为 C．物块下落的总时间为 D．物块下落的总时间为 【答案】AC 【详解】A．子弹击中物块后瞬间，水平方向动量守恒，则 解得物块水平方向的速度大小变为 选项A正确； B．子弹击中木块之前物块的竖直速度 子弹击中物块后瞬间，由竖直方向动量守恒可知 解得物块竖直方向的速度大小变为 选项B错误； CD．子弹击中木块之前物块下落的时间 被子弹击中后物块下落时，根据 解得 t2=1s （另一值舍掉），则总时间为 选项C正确，D错误。 故选AC。 8．（2024·山西太原·三模）如图所示，倾角为、动摩擦因数为的粗糙斜面体锁定在光滑水平地面上。轻绳跨过光滑定滑轮，一端拴连物块，另一端拴连物块，之间的水平绳长为，平行于斜面。初始时轻绳无弹力，将由静止释放，当摆动到最低点时， 恰好受到最大静摩擦力， 与斜面体左侧竖直面发生弹性碰撞，碰后的瞬间，同时解除斜面体与光滑地面的锁定。若最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，下列说法正确的是（　　） A．解除锁定后， 能上摆到水平位置 B．与的质量之比为 C．解除锁定后， 不会与斜面发生相对滑动 D．解除锁定前，在向下摆动的过程中，轻绳对滑轮的作用力先增大后减小 【答案】BC 【详解】A．设物块、质量分别为、，由题意可知，若不解除锁定，与斜面体左侧竖直面发生弹性碰撞，碰撞后由机械能守恒可知，能上摆到水平位置，解除锁定后，碰后的瞬间，物块、与斜面体组成的系统动量守恒和机械能守恒，可知的一部分动能转化为物块与斜面体的动能，由机械能守恒定律可知，不能上摆到水平位置，A错误； B．由题意可知，当摆动到最低点时，由机械能守恒定律可得 此时恰好受到最大静摩擦力，则有轻绳对的拉力大小为 由牛顿第二定律可得 联立解得 则有 B正确； C．解除锁定后，当再次摆动到最低点时，依旧有水平方向动量守恒和能量守恒 ， 解得 此时对B受力分析可得 可知此时拉力不变，再次碰撞恢复到第一次B到最低点情形，因此A不会发生相对滑动 ，C正确； D．解除锁定前，在向下摆动的过程中，轻绳上的弹力逐渐增大，且两轻绳间的夹角逐渐减小，因此两轻绳对滑轮的作用力的合力一直逐渐增大，当摆动到最低点且没有与斜面体碰撞，此时两轻绳对滑轮的作用力的合力达到最大，D错误。 故选BC。 9．（2024·山东泰安·三模）如图所示，光滑水平地面上静置着一足够长的木板B和物块C，木板B的质量为4m，物块C的质量为12m。现有一质量为m的物块A以初速度v0从左端滑上木板B，木板B与物块C仅发生过一次碰撞（弹性碰撞），且碰撞时间极短可忽略不计，最终物块A和木板B均停止运动。已知物块A与木板B之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．木板B与物块C碰撞前瞬间，物块A的速度大小为 B．木板B与物块C碰撞前瞬间，木板B的速度大小为 C．木板B与物块C碰撞后，物块C的速度大小为 D．物块A相对木板B滑行的距离为 【答案】ACD 【详解】ABC．从A滑上B到B与C碰撞前瞬间，A、B动量守恒，有 B与C发生弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒有 解得 B与C碰撞后，A、B均能停下来，有 联立解得 ，，， 故AC正确；B错误； D．整个过程中能量守恒有 解得 故D正确。 故选ACD。 10．（2024·河北·三模）如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（　　） A．研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像 B．研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像 C．研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系 D．该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系 【答案】CD 【分析】本题考查图像示意图的意义，要学会变通，能举一反三，关键要掌握相关的物理规律。 本题根据图形所表示横坐标轴量与纵坐标轴量的关系，结合相关的规律进行分析。 【详解】A．电源输出功率随外电阻变化图像如图所示： 和题中示意图基本近似，故A正确； B．两个小球弹性碰撞且其中球碰前静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系图像如图： 故B正确； C．绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0，故C错误； D．分子力与分子间距关系如图所示，故D错误。 本题选不正确的，故选CD。 一、解答题 11．（2024·山东潍坊·三模）如图所示，光滑水平平台AB右端与顺时针转动的水平传送带BC平滑无缝连接，BC长度L=2m。在平台AB上静止着a、b、c三个小滑块，a、b滑块间有一被压缩的轻弹簧（滑块与轻弹簧不拴接）。释放弹簧，弹簧与滑块a、b分离后a的速度v0=4m/s（此时a未滑上传送带，b未与c碰撞），a从传送带右端离开后，落在水平地面上的D点，b与c碰撞后结合在一起。已知a、b，c的质量分别为ma=0.5kg、mb=0.2kg、mc=0.2kg，a与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，C点距地面高h=0.8m，滑块均可视为质点，g取10m/s2。 （1）求轻弹簧的最大弹性势能Ep； （2）求b、c碰撞过程中损失的机械能； （3）若传送带的速度可在2m/s<v<8m/s间调节；求a落点D与C点间水平距离x的大小（结果可以含有v）； （4）若a脱离弹簧后，将弹簧撤去，并立即在a的左侧固定一竖直挡板，同时传送带调整为以4m/s的速度逆时针方向转动（此时a还没有滑上传送带），后续a每次与挡板相碰，均以碰前速度的一半反弹，求a在传动带上相对传送带运动的总路程s。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析；（4）12.8m 【详解】（1）设弹开后b速度大小为vb，由动量守恒定律得 解得 根据能量守恒有 解得 （2）b与c发生完全非弹性碰撞，设碰后二者共同速度为vc，由动量守恒定律有 解得 由能量守恒，碰撞过程损失机械能为 解得 （3）滑块a离开C点做平抛运动，在竖直方向上有 解得落地时间 当滑块a在水平传动带上滑动时，设其加速度大小为a，由牛顿第二定律可得 解得 若传送带速度v<4m/s，a在传送带上减速，设减速至2m/s通过位移为x，则有 解得 即a离开传送带时的速度和传送带速度相等，若传送带速度v>4m/s，a在传送带上一直加速，设最终获得的末速度为v1，则有 解得 v1=6m/s 综上可知，传送带速度2m/s<v<6m/s时，a离开传送带时的速度和传送带速度相等，则有 当传送带速度6m/s≤v <8m/s时，a离开传送带时的速度大小恒为6m/s，则有 （4）a以速度，第一次滑上传送带，向右做匀减速，减速到零，对地位移 x=1.6m<2m 即滑块a将从传送带左边滑离，速度大小等于滑上时的速度，滑块a在传动带上的加速度大小设为a，设向右减速到零的时间为，则有 设第n次滑块a从滑上传送带到从左边滑离传送带，a相对传送带的路程大小设，则有 解得 即有 ，， 则a在传动带上相对传送带运动的总路程s为 解得 s=12.8m 12．（2024·山西太原·三模）如图所示，质量为、半径为的四分之一光滑圆弧槽静止在光滑水平地面上，左端最低点固定有微型压力传感器，可以测量其受到的压力。圆心正下方，质量为的小球处于静止状态，质量为的小球以一定初速度水平向右运动，与发生弹性正碰，碰后瞬间传感器的最大示数为。均可以看作质点，重力加速度为。求： （1）的初速度； （2）计算说明返回到底端后，能否与发生二次碰撞； （3）滑出圆弧槽后又落回圆弧槽的这段时间内，的水平位移。 【答案】（1）；（2）不能与发生二次碰撞；（3） 【详解】（1）与发生弹性正碰，碰后反弹回去，B加速，碰后瞬间传感器的最大示数为，则根据牛顿第三定律，在左端最低点所受支持力为，根据牛顿第二定律 解得 碰撞过程动量守恒，机械能守恒 联立解得的初速度 碰后的速度为 （2）由（1）知碰后的速度为 的速度为 滑上光滑圆弧槽，系统水平方向动量守恒，机械能守恒，则返回到底端时 联立解得 故不能与发生二次碰撞； （3）以速度 滑上光滑圆弧槽至滑出圆弧槽上升到最高点的过程，系统水平方向动量守恒，机械能守恒 联立解得 滑出圆弧槽后又落回圆弧槽的这段时间为 故的水平位移为 试卷第26页，共26页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$