周测评(13) 碰撞与动量守恒(一)-【衡水真题密卷】2025年高考物理学科素养周测评（福建专版）

2024一2025学年度学科素养周测评（十三） 物理·碰撞与动量守恒（一】 (考试时同75分钟，品分100分)》 一，单项选择题：本题共4小恩，每小题4分，共16分。在每小w命出的四个选项中，只有 一项是符合题目要求的。 题号 1 3 答案 1,如图所示，质量相等的小球A和小车B通过杆雅强线相连，置于光滑的水平而上，紧掌小 车右菊有一固定药板，现将小球A拉开到一定角度，然用可时放开小球和小车，则〔) A当小球向左摆动时，小车也一定向左运动 我当小球向左塑功时，小车可能向右运动 C当小缘达到最高点时，小球和小车速度一定相同 D.在任意时刻，小球和小车在本平方向的动量一定守恒 2.一质量为2kg的物块在合外力下的作用下从静止开如沿直线这动。F随时间变化的 因线如图所示，则 .FN 十 - A1秒末物块的速率为2m/s R3秒末物块的动量大小为3k3·ms 心前4秒内物块的运动方向发生了改变 D.4秒来物块的速度为零 3.开20购形战斗机的矢量发动机喷口可向不同方向转动以产生不同方向的推力。已知 发动机喷口面积为5，殖射气体的密度为P,产生的推力为下，则发动机蚊射气体的速度 大小为 R厚 c n 学科素养周测评（十三）物理第1页（共8页） 衡水真 毛.如图所示，三菊亮全相同的平版小车：、市，c成一直线排列，静止在光滑水平面上。有一 班圾 小孩从车车跳再军上，接着又立即从6车跳到：军上，小孩嘴离：车和6军时对地的 水平速度相间，他关到：车上相对。车保将静止，此后 姓名 得分 A.Mb两车运动速率相等 B,c南车运动速率相等 仁三辆车的速率关系，>中，>的 D.a,c两车运动方向相同 二、多项法择愿：本僵共4小愿，每小题6分，共4分。小题有多顷符合题目垂求，全都 选对的得6分，邀对但不全的得3分，有透错的得0分。 题号 5 6 7 8 容案 5.如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和两的A、8两滑块，它们1中同亮着一根 处于压蜜状态的经质弹簧，自于敲一限罪绳拉着而处于静止状态。当剪斯相绳，在两滑 块脱离弹簧之后，下列说法正确的是 aB A.两粉块的动能之比E,3E一1·2 且群滑块的动量大小之比PA，Pa一2】 C.弹簧对脚滑块的冲量之比「。Ia一1·1 D弹簧对两滑块做功之比Wa·W。一1·1 6.如图所示，质量为4m的木板静止在是够大的光滑本平地面上，质量为3四的木块静止在 木版的左端。质量为网的子弹以大小为，的初速度射人木块.子弹射入木块后未宴出木 块，且木块怡好没有滑离木板。木块与木板间的动摩擦因数为从，重力加速度大小为g: 千弹与木块均税为质点，不计子弹射人木块的时问。下列说法正确的是 A,子弹射人木块过程，子弹和木块组成的系统动量守国，机械能不守国 且子弹射入木块后二者的共同速度为一 C木板长度为 Q术块在木板上清行时间是玩 蹈密在 学科素养周测浮（十三）物理第2页（共8页引 6 7.质量分别为m1=1kgm:未知的两个物体1,2在光滑的水平面上正是，能时同不计， 其位移一时间图檬如图断示，下列说法正镜的是 246 A.m:=3 kg B.or2=1 kg C碰撞过程中损失的机棱能为4」 D,碰捕过程中无机械雀视失，为弹性绿撞 盘在光常水平面上，A,B两个物体在问一直线上沿问一一方向运动，A的动减为8g·m, B的动量为24kg·m/sA从后面追上B,它们相互作用一段时间后，B的动量增大为 32kg·m/s,方向不变。下列说法正确的是 A若此过程为弹性碰罐，则两物体的霞量之比为= 我若此过程为非举性碰遵，则两物体的质量之比可能为=己 C若此过型为弹性撞，谢两物体的霞量之比为一。」 几者货过混为丰列性植：斯两精体的质量之化可能为品一是 三，非选择题：共60分，其中9、10.11为填空抛，12,13为实验猫，14,15,16为计算题。 9.(3分)如图所示，一轻面弹簧的下幽固定在水平面上，质量为】kg的小物块B置于轻弹 簧上端并处于静止状态，另一质量为3kg的小物块A从小物块：正上方=Q8m处 山静止释枚，与小物块B碰撞后《碰罐时间假短一显向下压缩弹簧罚量低点，已知弹赛 的劲度系数业=100N/m,重力加速度g取1Dm/2,弹簧始篷在弹性限度内，测疑撞结 束酰何，小物块A的速度大小为 m/:碰撞结来减间，小物块A的加速度大小 6 学科素养周测浮（十三）物理第3页（共8页） 衡水真 10,(3分)如图所示，学生，习用牌原球，某一次足球由静止自由下落1药m,被重新顺起： 离开舞部后竖直上升的最大高度仍5为1.5m。已知足球与脚部的作用时间为Q1: 足球的质量为Q4kg,重力加速度大小g取10m/年，不计空气阻力，则足球自由下落 过程重力的冲量大小为 g·m/s:期部对是球的平均作用力为N 11,(3分)如图所示，光滑水平地面上并料效置者质量分别为m:一】kg,m:一2g的木板 A,B,一质量为M一2kg的浙块C(可视为履点)以初速度w-10m/s从A左幽滑上 木板，C看离术板A时的违度大小为=7m4最降C与术版日相对静止，测木板B 的最大违度为m/:木板A的最大速度为m/s 12,《5分)某实验小组的同学设计了如周甲所示的装置做验正动量子恒定律”的实晚，实 验步深如下， 位移得感图 白口块甲 檬皮显 口带块乙 7 甲 (1)在长木板的左端固定一位移传多器（与计算机莲接），并利用整木将长木板的左端 垫高，将质量为M的滑块甲收置在长木戴上，反复调整药木的位置，直到轻炸滑块 甲后，补块甲沿长术板向下做匀速直线运动为止， (2)两整好垫木位置后，将带块甲紧靠位移传感器饺置，然后轻挥滑块甲，骨块甲向下 运动，与静止在P点的质量为m的骨块乙《与甲的材质相间，其左侧粘有质量不计 的橡皮能)相酸并粘在一起，周一起下滑到底端： (3)在上逃过程中，通过位移传感器在什算机上获得了如图乙所示的图像，由图 可知，碰前滑块甲的速度大小为，碰后帝块乙的速度大小为一《两 蹈密在 学科素养周测浮十三)物理第4页（共8页引 空均用图中所给物理量的字母表示) (4)若两骨块碰撞葡后景守恒，则需情足的表达式为 (用 题干和图中所给物理量的字母表示). 13.《8分)2022华10月12日，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘祥知蔡想行进行了“天宫课 堂”第三次太空授课。假设刻祥想用如图甲所示装置验正碰撞中的动量守恒，粗松导 就水平放置，挡光板宽度为B0mm,两滑块A、B被弹簧（图中未面出）弹开后，左侧A 滑块通过左侧的光电计时器，尼录的挡光时同为Q,0408,右侧B滑块通过右侧的光电 什时器，记录的挡光时间为0,0风，A、B质量未知。质量的测量是通过敏禁上打开的 一个支梨形状的爱量测量仪完成的。由牛领第二定律F=m可知，知果给物体面 一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加滤度，就可以求出物体的质量，这就 是功力学测量爱量的方法。 (1)如图乙所示，最如航天员在A、B两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，观 让航壁支架给B滑块一个恒力F,此时压力传移器示数为N:,将A,B对换位置， 给A直加相月的恒力P,压力传感券示数为N,。据吃可知A,B两滑块的质量之 比碗A3用一，（用N:,N:表示 e1山1 《2)在计算机设定的氧力F作用下，滑块由静止开命运动，用测量装置能够测量出支果 作用距离￥和阳时间：，从而计算出加速度公一 《用￥，2表示》。 ()若测出左侧A滑块爱量为100g,A清块韵动量m1的的大小为一感·m/, 右划B滑块质量为150g,两滑块质量与速发的柔积的矢量和m1,十测：：一 kgm/s。 (4)对于上述实验，下列说法正确的是 A可以用天平测出A,B滑块的质量 压因导轨积精，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力 C这个实验可以估算北弹簧的举性势能尼，=豆，十豆时 几.两滑块的质量与速度乘积的矢量和m1十m::式中的助：，的都是速度的大小 学科素养周测评（十三）物理第$页（共8夏） 衡水真见 1.10分)“水刀“威力巨大，几乎可以切制任何物体，它是公认的最科学，经济、环保的请 桔工具之一。如图所示为水刀快迪制削厚石版的场景。已知水刀出水口直径为d, 水从轮日莫出时的速度为，水韵密度为。 ()求单位时间从险口喷出的水的质量。 (2)若水从枪口壁出时的速度大小一500m/s,近型离垂直喷射到物体表面，水枪出水 口直径d一0.3mm,忽略水从枪口咬出后的发敢效应，本背射到物体表面时速皮 在短时间内变为零。由于水柱们瑞的水与物体表面相互作用时间氨短，因此在分 析水对物体表而的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度：=1,0× 10g/m,重力加违度g取10m/分，估算“水刀对物体表面产生的冲由力的大 小，（小数点后保留一位小数） 密程 学科素养周测浮十三》物理第6页（共8页！ 6 15.12分》知图所示，床运动员与网作用时，通过“自显然后用力是同“的骑作使白己蒸 鼠感高。某次训练时，一个霞量m=50标的雕疼运动员，从静止通过“出朝然后用力 澄网”，起的最大高度距离水平网面为为，一0,8，之后第1次内下落着网，与网相互 作用后沿竖直方向瑞回到离水平网面k:一1.8m高处。假设玛动员与网接触的时间 均为△一0.B,从第1次离开本平周面开始，每次运动员与水平网相亚作用中清耗的 能量相同，不针空气阻力，意略运动员与髓宋作用时的能量教失，重力加速度：取 10m/ 《1)求运动员蹦起后第1次触网过程中动量的度化量A单： (2求1)中运动员对水平网面的平均作用力大小下，。 3)运动员第2次下落后，与网接触又弹起的这段时间内，求扇床对运动员的冲量大 小。《计算结果可以绿箭根式) 6 学科素养周测评（十三）物理第7页（共8夏） 衡水真见 16.(16分》如图所示，水平地面上有一高H=0.4m的水平台面，台而上竖直放置顿角 8=37的粗糙直就道AB、水平光滑直轨道BC,四分之一闲周光滑细圆管道CD和半 调形光滑轨道DEF,它们平精连援，其中管道CD的半径r一Q1m,到心在O,点，轨 道DEF的率径R-1,2m.周心在O1点，O,D,O,和F点均处在同一水平线上，小 滑块从轨道AB上里台面高为的P点由静止下带，与静止在轨道BC上等质量的小 球发生鲜性碰植，碰后小球经管道CD,轨道DE下从F点经直向下运动，与正下方固 定在直杆上的三校柱G碰撞，碰后速度方向水平向右，大小与醒前相月，最终落在地而 上Q点，已知小滑块与教道AB间的动峰蒸因数m=立m37=Q6,c9s37=08 )若小滑块的制始高度k一Q9m,求小情块到达B点时速度地的大小。 (2)若小球能完成整个运动过程，求青的最小值表一， (3)若小球恰好能过最高点E,且三棱桂G的位置上下可图，求落地点Q与F点的水 平距离x的最大值r+ 密西 学科素养周测浮十三》物理第8页（共8页1·物理· 15.(1)6m/s(2)15J 【解析】()小物块在C点的速度为vc一00 5 m/s 小物块从C点运动至D点，根据动能定理有 1 mgR(1-cos 0)=- 解得小物块滑上长木板时的速度大小为。= 6 m/s (2)对小物块，根据牛顿第二定律有41mg= ma 对长木板，根据牛顿第二定律有1mg一以2(M十 m)g=Ma: 解得a1=5m/s2,a2=1m/s 设经历时间t小物块与长木板共速，速度为1 则1=tpa1t=a2t 解得t=1s 小物块与长木板间的相对位移为△x=L 2 之=3m 小物块与长木板间因摩擦产生的热量为Q 41mg△x=5×3J=15J. 16.(1)2.5N方向竖直向上(2)5m (3)见解析 【解析】(1)小球从A点运动到B点，根据机械 能守恒定律有 mgR-2mvs 小球在B点时，根据牛顿第二定律有 F、十mg=m, 2024一2025学年度学科素养周测评 一、单项选择题 1.C【解析】在小球向左摆动到最低点过程中，细 线对小车的拉力沿右下方，由于有挡板，则小车 不动，此过程中小球和小车组成的系统在水平方 向动量不守恒：在小球向左摆动经过最低，点继续 向左运动过程中，细线对小车的拉力沿左下方， 参考答案及解析 联立解得FN=2.5N 根据牛顿第三定律可知小球运动到B点时对管道 作用力的大小为FN=F、=2.5N,方向竖直向上 (2)因小球和小滑块的质量相等，发生弹性碰 撞，故碰撞后两者的速度交换，所以两者在轨道 间的运动其实可以只考虑其一。对小滑块分 析，则有 mg sin53>gcos53° 所以小滑块不能停在直轨道DE上，最后停在 水平轨道上的D,点，全过程根据动能定理有 mg[R+2r+2rsin(a-90)]-1 ng cos53°·s=0 解得s=5m (3)当mg sin0=umg cos0时，即 tan0=u=0.75 解得0=37 当0≤0≤37°时，小滑块能停在直轨道OE上， 由动能定理得 mg[R++2r+2rsin (a-90)]-pngcos 0.x:- mgx2 sin 0=0 9 解得工2-3cos0十4sin日 测小滑块在直轨道DE上克服摩擦力所做的功 W=umg cos0·x2 解得w=300十4sim0 33.75c0s0 当37°<0≤60°时，小滑块最后停在D点，由动 能定理得 mg[R+2r++2rsin (a-90)]-W=0 解得W=11.25J。 十三)物理·碰撞与动量守恒（一） 则小车向左运动，此过程中小球和小车组成的系 统在水平方向动量守恒，当小球达到最高点时， 小球和小车速度一定相同，C正确，A、BD错误。 2.B【解析】由动量定理有Ft1=m1,解得1秒末 物块的速率为1 _F2X1 m 2m/s=1m/s,A错 6 衡水真题密卷 误：F-t图线与时间轴所围图形的面积表示冲量，根 据动量定理可知，t=3s时物块的动量大小为p:= 2X2kg·m/s-1X1kg·m/s=3kg·m/s,B正 确：根据动量定理可知，=4s时物块的动量大小为 p,=2×2kg·m/s-1X2kg·m/s=2kg·m/s,则 1=4s时物块的速度为0，=卫=1m/s,所以前 m 4秽内物块的速度均大于零，即前4秒内物块的 运动方向没有发生改变，C、D错误。 3A【解析】设发动机向后喷射气体的速度为口， 以发动机时间t内喷出的气体为研究对象，由动 F 量定理得P=S0t,解得u=√SA正确。 4,C【解析】设向右为正方向，小孩跳离b、c车时 对地水平速度为，人的质量为m,车的质量为 M,在水平方向由动量守恒定律有一Mo。十mu= 0,mo=Me十mu,mo=(M十m)。,所以.= 7,w=0,0,=M十m,即，>v>w,并且u: 与va方向相反，A、B、D错误，C正确。 二、多项选择题 5.AC【解析】根据动量守恒定律得0=2mvA m,解得A-受，可知两滑块选度大小之比为 A:VB=1:2,两滑块的动能之比E4:Ea (侵×2m):(分mi)-1:2,A正确：两滑块 的动量大小之比pA:pB=2m℃A:mUB=1：1,B 错误；弹簧对两滑块的冲量之比IA:1B=△pA: △pB=1：1,C正确；弹簧对两滑块做功之比等于 两滑块动能之比，为1：2，D错误。 6.ACD【解析】子弹射入木块过程，子弹和木块组 成的系统动量守恒，但由于系统内摩擦力做功， 系统机械能不守恒，A正确：对子弹和木块组成 的系统，根据动量守恒定律可得mv。一(m十 3m)1,解得子弹射入木块后二者的共同速度 -学，B错误：木块拾好未清离木板，可知最终木 块与木板具有相同的速度，根据动量守恒定律 可得(m十3n)1=(m十3m十4m)2,解得p2= 受木块在木板上膏行时的加地度。 (m+3m)g=g,木块在木板上滑行时间为 m十3m 学科素养周测评 二四=，木板长度为L=x快一x= a 84g ”1-受-受-6CD 7.AD【解析】根据xt图线的斜率表示速度，知 碰撞前物体2是静止的，物体1的速度为1= 名-。m/s=4m/s,碰后物体1的选度= 音-ms=-2m,格体2的建度听- 营-66=2m6,旅福动量守位定非有 m11=m11十mgv2,解得m2=3kg,碰撞前系 统的总动能Eu十Be弓m时十号m,时=× 1 1 1X42十0=8J,碰撞后系统的总动能Ek1十Ea= 2mi+2m,峰-合×1x2J+2×3x 1 1 2J=8J,故该碰撞是弹性碰撞，A,D正确。 8,AB【解析】碰前，有P4>,解得A<A= mA mB mB PB 是A莲B这程中，有PA十ps=P阳十Pm 热+篇>益+织解器≤分通后， 2mA 2mB 2mA 2mB 有<二解得器>清蜂上了得品≤ mA mB 是，若为弹性延花，则两物体的质量之比为 m一2，A正确，C错误：若为非弹性碰撞，则两 mA-1 物体的度量之比为品<分B三确，D错送。 三、非选择题 9.37.5 【解析】对小物块A应用动能定理可得mAgh= 1 mA听，小物块A,B碰撞过程由动量守恒定律 可得mAo=(mA十mB）v1,联立解得v1= 3m/s:碰前小物块B的重力与弹簧弹力平衡，碰 后瞬间弹簧弹力不突变，对小物块A、B整体应 用牛顿第二定律可得mAg=(mA十mB)a,解得 a=7.5m/s。 10.244 ·物理· 【解析】足球自由下落的时间为1一√ 2h =0.5s 所以足球自由下落过程重力的冲量大小为I= mgt=0.4×10×0.5kg·m/s=2kg·m/s:足 球到达脚背时的速度为v=gt=5m/s,根据运 动的对称性，足球离开脚背的速度大小也是 5m/s,设竖直向下为正方向，所以脚背与足球 作用过程中，动量变化量为△p=一mw一0= -2×0.4×5kg·m/s=一4kg·m/s,足球与 脚部作用过程中，根据动量定理可得(mg F)t'=△p,解得F=44N。 11.4.52 【解析】整个系统水平方向动量守恒，C滑离木板 A时有=M1十(m1十m2)uA,解得木板A的 最大速度为eA=2m/s,C滑上B后，对B,C整体 由水平方向动量守恒得M十m2va=(M十 m2)v:,解得木板B的最大速度为v:=4.5m/s 12.(3)2二(4M=(m+M03二 t1 ta-tz t3一t2 【解析】(3)滑块甲与滑块乙碰撞前做匀速直线 运动，根据st图像可知，0一t1段图线的斜率为 滑块甲的碰前速度口=，滑块甲、乙碰后粘在 t 一起做匀速直线运动，t2~t3段图线的斜率为碰 后滑块甲、乙的速度v2=一。。 (4)滑块甲和滑块乙碰前的总动量为p1= M头，碰后的总动量为p2=(m+M)二，故 t3-t2 两滑块碰撞前后验证动量守恒定律的表达式为 M(m+M) ta-t2 1a.N,N,② (3)0.02250(4)C 【解析】(1)现让舱壁支架给B滑块一个恒力 F,此时压力传感器示数为N1,满足F=(mA十 mB)a,N1=mAa,将A、B对换位置，给A施加 相同的恒力F,压力传感器示数为N2,满足F (mA十mB)a,N2=mBa,据此可知A、B两滑块 的质量之比mA:mB=N1tN2。 (2)在计算机设定的恒力F作用下，滑块由静止 开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距 离工和时间1，由工=弓计算出加建度 参考答案及解析 a=2r (3)规定向左为正方向，左侧A滑块的速度为 _9×10-3 U1 Q.040m/s=0.25m/s,则A滑块的动量 m1v1=0.1kg×0.225m/s=0.0225kg·m/s, 右侧B滑块的速度为，= 9×10-3 0.060 m/s= 一0.15m/s,则B滑块的动量m2v2=0.150kg× (-0.15)m/s=-0.0225kg·m/s,因为m1℃ 和m22等大、反向，则两滑块质量与速度的乘 积的失量和m11十m2v2=0。 (4)在空间站中所有以重力为工作原理的都不 能工作，所以不可以用天平测出滑块的质量，故 A错误：导轨虽然粗糙，因无正压力，没有摩擦 力，所以不需要平衡摩擦力，故B错误：这个实 1 验可以估算出弹簧的弹性势能E,=2m1听十 2m20i,故C正确：两滑块的质量与速度乘积的 失量和m1十m202式中的1、v2都是速度的 大小和方向，故D错误。 14.(1)2wπd 4 (2)17.7N 【解析】(1)根据题意可知△时间内从枪口喷 出水的质量为 m=pwAS=wd2△ 4 则单位时间内从枪口喷出水的质量为 m。swrd? 4 (2)根据题意，取很短的时间△1，则打到物体表 面的水的质量为 △m=vrd4, 4 以这部分水为研究对象，设物体表面对其作用 力为F,以水流速度方向为正方向，由动量定 理得 -F△1=0-△mv 解得F-四d≈17.7N 4 15.(1)500kg·m/s,方向竖直向上(2)1125N (3)100(7+√14)N·s 【解析】(1)设第1次下落触网时的速度为 6 衡水真题密卷 学科素养周测评 01,有 (2)小球沿CDEF轨道运动，在最高，点可得 1=2gh1 vEe中 解得v1=4m/s mg=m R 设蹦回到h2高度前离网时的速度为v2,有 设小球与小滑块碰撞的速度为vBmm, vi-2gh2 从C点到E点由机械能守恒可得 解得2=6m/s 1 2mu2十mg(R+r)= 2 mvismin 取竖直向上为正方向，第1次触网与网接触的 时间内动量的变化量 解得VEmin=√2m/s,vBm=22m/s △p=mw2-(-mw1)=500kg·m/s 设小滑块与小球碰撞前的速度为tAm,碰撞后 方向竖直向上 的速度为人 (2)以竖直向上为正方向，由动量定理得 根据动量守恒，机械能守恒定律，因此有 (F:-mg)△=△p nVAmin=mvA十nBmin 1 1 解得F1=1125N 由牛领第三定律得，运动员对水平网面的平均 解得vA=0,v8mm=UAmn=2√2m/s 作用力大小为1125N 结合(1)问可得 (3)每次运动员消耗的能量为 4 E=mg Ah=mg (h2-h1)=500 J Am=3√gh 运动员两次提供的能量 解得h的最小值hm=0.45m 2E=mg (ha-h:) (3)设F点到G点的距离为y,小球从E点运动 解得h3=2.8m 到G点，由动能定理得 由v=2gh 得o3=√2gh3=2√14m/s 言m店-司mia=mg（R+） 以竖直向上为正方向，由动量定理得 由平抛运动可得 I-mg△t=m3-(-mwa） x=vot,H+r-y=2&e】 解得I=100(7+√14)N·s。 联立可得水平距离为 16.(1)4m/s(2)0.45m(3)0.8m 【解析】(1)小滑块在AB轨道上运动，由动能 x=2/(0.5-y)(0.3+y) 由数学知识可得 定理得 当0.5-y=0.3十y时 mgh一mng cos0· sin 即y=0.1m时x取最大值，最大值为x=0.8m。 4 代入数据解得0=3√gh=4m/s 2024一2025学年度学科素养周测评（十四）物理·碰撞与动量守恒（二） 一、单项选择题 的系统动量守恒，B错误，C正确：由动量定理可 1.C【解析】男孩和木箱组成的系统动能增大，由 知，合外力的冲量等于动量的变化量，所以小孩推 人体生物能转化为系统机械能，机械能不守恒，A 力的冲量等于木箱的动量的变化量，D错误。 错误；男孩、小车与木箱组成的系统所受合外力为 2.C【解析】由图像可知，物块B的初速度为。= 零，系统动量守恒，所以男孩、小车与木箱三者组成 1.2m/s,t-1s时，物块A、B的共同速度大小 ·10