第7章 板块整合提能练3 能量和动量(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

板块整合提能练3　能量和动量 　 一、单项选择题 1.如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，下列说法正确的是(　　) A.重力对物体做的功为-mgh B.物体在海平面上的势能为mgh C.物体在海平面上的动能为m+mgh D.物体在海平面上的机械能为m+mgh 2.(2025·莆田模拟)一端固定的轻质弹簧处于原长，第一次用互成角度的两个力F1、F2拉弹簧的另一端至O点，如图所示，在此过程F1、F2分别做了4 J、8 J的功;第二次换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，该过程F所做的功是(　　) A.4 J B.8 J C.10 J D.12 J 3.如图所示，圆盘可在水平面内绕通过O点的竖直轴转动(俯视)，圆盘上距轴r处有一质量为m的物块(可视为质点)。某时刻起，圆盘开始绕轴转动，经过一段时间，其角速度从0增大至ω。已知物块与圆盘之间的动摩擦因数为μ、重力加速度为g，该过程中物块始终相对圆盘静止，下列说法正确的是(　　) A.物块所受摩擦力的方向始终指向O点 B.物块所受摩擦力的大小始终为μmg C.物块所受摩擦力的冲量大小为mω2r D.物块所受摩擦力做的功为mω2r2 4.(2024·北京卷)如图所示，光滑水平轨道AB与竖直面内的光滑半圆形轨道BC在B点平滑连接。一小物体将轻弹簧压缩至A点后由静止释放，物体脱离弹簧后进入半圆形轨道，恰好能够到达最高点C。下列说法正确的是(　　) A.物体在C点所受合力为零 B.物体在C点的速度为零 C.物体在C点的向心加速度等于重力加速度 D.物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点的动能 5.如图是劳动者抛沙袋入车的情境图。一排人站在平直的轨道旁，分别标记为1，2，3……已知车的质量为40 kg，每个沙袋质量为5 kg。当车经过一人身旁时，此人将一个沙袋沿与车前进相反的方向以4 m/s投入到车内，沙袋与车瞬间就获得共同速度。已知车原来的速度大小为10 m/s，当车停止运动时，一共抛入的沙袋有(　　) A.20个 B.25个 C.30个 D.40个 6.(2025·苏州模拟)如图所示，一大型气球初始时悬停在空中，喷气口被绳系着，某时刻系在喷气口的绳子突然松开，内部气体竖直向下喷出，由于反冲作用气球开始向上运动。已知内部气体的密度为ρ，气球连同内部气体最初的质量为m，喷气口的横截面积为S，绳子松开瞬间喷出气体的速度为v，重力加速度为g，不计空气阻力，则绳子松开瞬间气球的加速度大小为(　　) A. B.-g C.+g D. 7.(2024·山东卷)如图所示，质量均为m的甲、乙两同学，分别坐在水平放置的轻木板上，木板通过一根原长为l的轻质弹性绳连接，连接点等高且间距为d(d<l)。两木板与地面间动摩擦因数均为μ，弹性绳劲度系数为k，被拉伸时弹性势能E=kx2(x为绳的伸长量)。现用水平力F缓慢拉动乙所坐木板，直至甲所坐木板刚要离开原位置，此过程中两人与所坐木板保持相对静止，k保持不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，则F所做的功等于(　　) A.+μmg(l-d) B.+μmg(l-d) C.+2μmg(l-d) D.+2μmg(l-d) 二、多项选择题 8.(2025·安顺模拟)如图，在大小为F=10 N的方向向右的水平恒力作用下，受到滑动摩擦力大小为f=6 N。物体向右发生位移为5 m的过程中，下列说法正确的是(　　) A.恒力F对物体做功50 J B.滑动摩擦力f对物体做功30 J C.合力对物体做功20 J D.物体克服f做功30 J 9.(2025·重庆模拟)如图所示，半径为R、质量为3m的光滑圆弧槽(对应的圆心角为90°)静止于光滑水平面上，一质量为m的小球从P点以初速度v0水平冲上圆弧槽，运动到Q点后离开圆弧槽，不计空气阻力。下列说法正确的是(　　) A.小球从P点滑到Q点的过程中，小球与光滑圆弧槽组成的系统动量守恒 B.小球从P点滑到Q点的过程中，小球与光滑圆弧槽组成的系统机械能守恒 C.小球离开圆弧槽Q点时的速度为v= D.小球到达最高点时的速度为v= 10.(2025·岳阳模拟)如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴O上，另一端与套在粗糙固定直杆N处质量为0.2 kg的小球(可视为质点)相连。直杆与水平面的夹角为30°，N点距水平面的高度为0.4 m，NP=PM，ON=OM，OP等于弹簧原长。小球从N处由静止开始下滑，经过P处的速度为2 m/s，并恰能停止在M处。已知重力加速度取10 m/s2，小球与直杆的动摩擦因数为，下列说法正确的是(　　) A.小球通过P点时的加速度大小为3 m/s2 B.弹簧具有的最大弹性势能为0.5 J C.小球通过NP段与PM段摩擦力做功相等 D.N到P过程中，球和弹簧组成的系统损失的机械能为0.4 J 三、非选择题 11.某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验步骤如下: ①用托盘天平测出两滑块的质量m1、m2; ②将m2右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后由静止释放m2，使得m2与m1碰撞后反弹; ③记录下m2释放时右侧压力传感器初始读数F0和m2与m1碰撞后左侧压力传感器最大示数F1和右侧压力传感器最大示数F2。 两侧弹簧的劲度系数都为k，弹簧弹性势能的表达式为Ep=kx2，其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量。 (1)在实验之前还需要进行的实验操作有　　　(填选项字母)。  A.测量弹簧的原长 B.在使用之前将压力传感器调零 C.测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离 D.记录下m1、m2碰撞后到压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间 (2)为使m2与m1碰撞后反弹，需保证m2　　(填“>”“=”或“<”)m1。  (3)m2碰前初速度为　　　　(用题目所给字母表示)。  (4)实验要验证的动量守恒表达式为　　　　(填选项字母)。  A.=- B.=- C.F0m2+F2m2=F1m1 D.F0+F2=F1 12.如图所示，光滑水平轨道MN右端与半径为R的光滑半圆弧轨道QN平滑连接。质量分别为m1=2 kg和m2=3 kg的滑块A、B之间夹有少量炸药，静止在水平轨道MN上(滑块A、B均可视为质点，炸药的质量忽略不计)。炸药引爆后释放的化学能E=30 J，全部转化为两滑块的动能，滑块B冲上圆弧轨道，重力加速度取g=10 m/s2，求: (1)炸药引爆后A、B的动能EkA、EkB各为多大? (2)若B恰好能通过圆弧轨道的最高点Q，则圆弧轨道的半径R为多大? 答案 板块整合提能练3　能量和动量 1.C　解析　物体下落的高度为h,则重力对物体做的功为mgh,A项错误;以地面为零势能面,则物体落到海平面时的重力势能为Ep=-mgh,B项错误;设物体落到海面时的动能为Ek,根据机械能守恒定律有Ek-mgh=m+0,动能为Ek=m+mgh,C项正确;物体落到海平面时的机械能等于抛出时的机械能为m,D项错误。 2.D　解析　F1、F2拉弹簧的作用效果与力F拉弹簧的作用效果相同,故力F拉弹簧做的功等于力F1、F2拉弹簧做功之和故为W=(4+8) J=12 J,D项正确。 3.D　解析　在角速度从0增大至ω过程中,物块有切线方向的加速度,则摩擦力有切向分力,不是指向O点,A项错误;该过程中物块始终相对圆盘静止,则摩擦力始终小于最大静摩擦力μmg,B项错误;物块受到的支持力与重力的冲量大小相等方向相反,则根据动量定理mΔv=mωr,物块的动量改变量等于摩擦力的冲量,C项错误;支持力和重力不做功,根据动能定理Wf=m(Δv)2=mω2r2,摩擦力做功等于动能改变量,D项正确。 4.C　解析　物体恰好能到达最高点C,则物体在最高点只受重力,且重力全部用来提供向心力,设半圆轨道的半径为r,由牛顿第二定律得mg=m,解得物体在C点的速度v=,A、B两项错误;由牛顿第二定律得mg=ma,解得物体在C点的向心加速度a=g,C项正确;由能量守恒定律知,物体在A点时弹簧的弹性势能等于物体在C点时的动能和重力势能之和,D项错误。 5.A　解析　设一共抛入n个沙袋,这些沙袋抛入车的过程,满足动量守恒,可得Mv0-n·mv=0,解得n==20,即抛入20个沙袋,车恰好停止运动,A项正确。 6.B　解析　取极短时间Δt内喷出的气体为研究对象,根据动量定理得FΔt=(ρvΔtS)v-0,解得F=ρv2S,根据牛顿第三定律知气体对气球的作用力大小为ρv2S,方向竖直向上。对气球,根据牛顿第二定律得ρv2S-mg=ma,解得a=-g,B项正确。 7.B　解析　当甲所坐木板刚要离开原位置时,对甲及其所坐木板整体有kx0=μmg,解得弹性绳的伸长量x0=,此时弹性绳的弹性势能为E0=k=,从开始拉动乙所坐木板到甲所坐木板刚要离开原位置的过程,乙所坐木板的位移为x1=x0+l-d,由功能关系可知该过程F所做的功W=E0+μmgx1=+μmg(l-d),B项正确。 8.ACD　解析　根据题意,由做功公式可得,恒力F对物体做功W=Fx=10×5 J=50 J,A项正确;根据题意,由做功公式可得,滑动摩擦力f对物体做功Wf=-fx=-30 J,则物体克服f做功为30 J,B项错误,D项正确;合力对物体做功W合=W+Wf=20 J,C项正确。 9.BD　解析　小球有竖直方向的分加速度,系统的合外力不为零,则系统动量不守恒,A项错误;小球从P点滑到Q点的过程中,小球与光滑圆弧槽组成的系统只有重力做功,机械能守恒,B项正确;对系统根据水平方向动量守恒可知mv0=mv+3mv,解得小球离开圆弧槽Q点时的水平速度为v=v0,此时小球仍具有竖直分速度,所以合速度不是,C项错误;对系统,到达最高点时竖直分速度为零,从开始到达最高点的过程,水平方向动量守恒mv0=4mv,解得v=,D项正确。 10.CD　解析　因在P点时弹簧在原长,则到达P点时的加速度为a=gsin 30°-μgcos 30°=2 m/s2,A项错误;因NP段与PM段关于P点对称,则在两段上弹力的平均值相等,则摩擦力平均值相等,摩擦力做功相等,C项正确;设小球从N运动到P的过程克服摩擦力做功为Wf,弹簧具有的最大弹性势能为Ep,根据能量守恒定律得,对于小球N到P的过程有mg×+Ep=mv2+Wf,N到M的过程有mgh=2Wf得Ep=mv2=×0.2×22 J=0.4 J,B项错误;N到P过程中,球和弹簧组成的系统损失的机械能ΔE=Wf==0.4 J,D项正确。 11.答案　(1)B　(2)<　(3)　(4)D 解析　(1)不需要测量弹簧原长,A项错误;在使用之前将压力传感器调零,为后续实验和测量工作打下基础,B项正确;m1、m2在气垫导轨上做匀速运动,不需要测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离,C项错误;压缩弹簧所需时间对实验没有影响,不需要测量,D项错误。 (2)为使m2与m1碰撞后反弹,需保证m2<m1。 (3)释放m2前,弹簧的弹性势能为Ep=kx2=k2=,弹性势能转化为动能,即=m2,m2碰前初速度为v0=。 (4)同理(3)可求出碰撞后,两球速度。根据动量守恒m2=m1-m2,得需要验证的表达式为F0+F2=F1,D项正确。 12.答案　(1)18 J　12 J　(2)0.16 m 解析　(1)设炸药引爆后A、B的速度大小各为v1、v2,取向左为正方向,由动量守恒定律得m1v1-m2v2=0, 由能量守恒定律得 E=m1+m2, 其中EkA=m1,EkB=m2, 联立解得EkA=18 J,EkB=12 J。 (2)B从N到Q的上滑过程,由机械能守恒定律得 EkB=2m2gR+m2, 刚好通过Q点,由向心力公式得 m2g=m2, 可得R=0.16 m。 学科网（北京）股份有限公司 $$