卷8 动量 动量守恒定律-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮创新示范卷

创新示范卷（八） 第七章动量 动量守恒定律 (75分钟100分) 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是 符合题目要求的) 1.船舶的设计中，通常会在船舷处悬挂轮胎，如图所示，其目的主要是在船 舶与其他船舶碰撞时或船舶岸边停靠时减小碰撞产生的冲击力，从而保 护船体.下列说法正确的是 A.轮胎可以减小船舶碰撞过程中动量的变化量 B.轮胎可以减小船舶碰撞过程中受到的冲量 C.轮胎可以减小碰撞时轮船与码头之间的作用力 D.轮胎可以减小船舶碰撞过程中动量的变化量 数 2.我国企业自主研发的人形机器人实现全球首例前空翻特技，该过程如图a→e所示。已知a图 中机器人处于静止状态，c图中机器人重心位于全过程中的最高点，图中机器人重心速度为 零，忽略空气对机器人的作用力，下列说法正确的是 h A.起跳过程中，水平地面对机器人做正功 拓 B.落地过程中，机器人的下蹲动作是为了减小动量变化量 C.c到d过程，机器人处于失重状态 D.落地时，机器人受到地面的冲量竖直向上 3.要打碎一块5毫米厚的普通玻璃，需要约600N的力.现让一枚质量约100g的鹅蛋从高空落 到5毫米厚的普通玻璃上，若鹅蛋与玻璃的作用时间为0.01s,要使玻璃打碎，鹅蛋从高空落 下的高度约为（不计空气阻力，重力加速度为10m/s2) ( A.300m B.250m C.180m D.120m 阳 4.如图，质量为200kg的小船在静止水面上以3m/s的速率向右匀速行驶， 一质量为50kg的救生员站在船尾，相对小船静止.若救生员以相对船 6/s的速率水平向左跃人水中，则救生员跃出后小船的速率为 ( ) A.4.5m/s B.4.2m/s C.2.5m/s D.2.25m/s 5.一个质量为的小型炸弹自水平地面朝右上方射出，在最高点以水平向右 6得 的速度飞行时，突然爆炸为质量相等的甲、乙、丙三块弹片，如图所示.爆炸 之后乙自静止自由下落，丙沿原路径回到原射出点.若忽略空气阻力，则爆 炸过程释放的化学能为 ( imm A.np n c.号m 6.某实验室有一研究摆动的装置，如图所示，质量为m的小球B通过不可伸长的轻绳与质量为 2m的滑块A相连接，且滑块A穿套在光滑的轻杆之上可以左右自由滑动.现保持轻绳伸直并 将小球B从与A等高处静止释放，已知AB在同一竖直面内，重力加速度为g,忽略空气阻力， 则当小球B第一次摆至最低点时轻绳所受的拉力大小为 ( A.mg B.2mg C.3mg D.4mg 8-1 7.汽车的安全气囊是有效保护乘客的装置.如图甲所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点 的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动，与正下方的气囊发生碰撞.以头锤到气囊 表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图乙所示的图 像描述.已知头锤质量M=20kg,H=3.2m,重力加速度大小取g=10m/s2,则 () 本FN 头锤○ 4400 安全气囊 试验台E 0.1t/s 甲 乙 A.碰撞过程中F的冲量大小为440N·s B.碰撞过程中F的冲量方向竖直向下 C.碰撞过程中头锤的动量变化量大小为200kg·m/s D.碰撞结束后头锤上升的最大高度为0.45m 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合 题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.碓窝是“古代巴人”常用的食品加工工具，主要用途是春米，如图所示。某次操作 时，先将木杵提升0.45m后从静止释放，使其自由下落，木杵与谷物作用0.1s后 静止。重复操作，从而将谷物碾磨成米粒。已知木杵质量约为5kg,取g=10m/s2,不 计空气阻力，则关于单次操作木杵，下列说法中正确的是 A.木杵从释放到静止的过程中，合外力冲量为零 B.木杵与谷物相互作用中，木杵和谷物组成的系统动量守恒 C.木杵与谷物相互作用中，木杵对谷物的平均作用力约为200N D.木杵与谷物相互作用中，木杵对谷物的平均作用力约为150N 9.某高速公路上，由于前车违规停车发生一起追尾交通事故，图乙所示为交警根据现场测量绘制 的刹车痕迹勘察示意图，其中x2表示前后两车减速区域重叠部分的长度.将后车制动过程和 碰后两车的减速过程均视为匀减速直线运动，两车均视为质点且质量相等，所受阻力大小均始 终为车重的0.5倍，碰撞时间极短，且碰撞前后两车始终在同一直线上运动，该高速路段的限 速为120km/h,重力加速度g=10m/s2.下列说法正确的是 () 前进 后车 前车→方向 77977777777777777777777777777 甲 前车减速区 x3=22.5m x2=10m x=37.5m 后车减速区 乙 A.两车碰后瞬间前车的速度为15m/s B.两车碰后瞬间后车的速度为15m/s C.后车刹车后，经4s停下来 D.后车开始刹车时，没有超速 10.冰壶运动是冬季的热门项目.如图所示，在某次推击冰壶过程中，质量为m的白壶以速度与 静止的黑壶进行碰撞，P、Q为碰撞前同一时刻两壶位置，M、N为两壶静止后所处的位置.两 壶除了颜色外，质量、大小、形状等其余属性均相同，对此下列说法正确的是 () POM A.两壶发生的是非弹性碰撞 B.碰撞过程中，白壶对黑壶的冲量与黑壶对白壶的冲量相同 C.从碰撞后到两壶停止的过程中，地面受到冰壶向右的冲量 D.两壶因碰撞而损失的机械能约为m心 8-2 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11.(6分)实验小组用如图甲所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒.A、B为两 个直径相同的小球，质量分别为m1、m2,且m1>m2.实验时，接球板水平放置，让入射球A多 次从斜轨上E点静止释放，平均落点为P,;再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射 小球A,从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的 平均落点M1、V,. M N 甲 (1)关于该实验的要求，说法正确的是 A.斜槽末端必须是水平的 B.斜槽轨道必须是光滑的 C.必须测出斜槽末端的高度 D.放上小球B后，A球必须仍从E点释放 (2)图中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出OM,、OP,、OV,的长度分别为 x1、x2、x3,若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 (用题中给定的物理量表示)： (3)图乙中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在 接球板上的投影点.使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三 个落点M、P2、N2,测出OM,、OP2、ON2长度分别为yy,若两球碰撞时动量守恒，则满足的表 达式为 (用题中给定的物理量表示) 12.(8分)气垫导轨在力学实验中有广泛的应用，某小组应用该装置不仅“验证动量守恒定律”且 测出了被压缩弹簧的弹性势能.实验步骤如下： (1)首先查验轨道面平整光滑、透气孔无阻塞，查验两个滑块无扭曲形变、滑块与轨道接触的 平面平整光滑无划痕， (2)通过调节底脚螺丝使轨道水平.判断方法是：接通电源，放一个滑块在轨道一端，轻轻推动 滑块后，滑块在轨道上经过A、B两个光电门的挡光时间 (3)如图甲所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度d= mm.分别测出滑块a和b带挡光 板时的质量m1和m2 (4)如图乙所示，在滑块a、b之间夹一个压缩弹簧，用细绳连接a、b并固定紧绳子，然后一起 放在气垫导轨中间.静止时烧断细绳，滑块a、b向两边水平弹开，测出滑块a、b挡光板的挡光 时间t,和t,(滑块经过挡光板前，已经与弹簧分开). (5)根据实验的测量结果，在误差允许的范围内得到关系 ,则表明系统总动量守恒； 被压缩弹簧的弹性势能为E,= (结果均用题中字母表示) 光电门A 滑块挡光板 光电门B A cm h 刻度尺 压缩弹簧 连气源 气垫导轨 底脚螺丝 图甲挡光距离测量 图乙气势导轨测量弹性势能示意图 8-3 13.(10分)如图，高度h=0.8m的水平桌面上放置两个相同物块A、B,质量 mA=mB=0.1kg.A、B间夹一压缩量△x=0.1m的轻弹簧，弹簧与A、B 不拴接.同时由静止释放A、B,弹簧恢复原长时A恰好从桌面左端沿水 平方向飞出，水平射程xA=0.4m;B脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离xB =0.25m后停止.A、B均视为质点，取重力加速度g=10m/s2.求脱离弹 簧时A、B的速度大小oA和B· 14.(14分)如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游 戏.甲和他的冰车总质量为M,乙和他的冰车总质量也为M,游 戏时，甲推着一个质量为m的箱子和他一起以0。的速度滑行，乙 以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰 面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住.不计冰面摩擦： (1)若甲将箱子以速度推出，甲的速度变为多少； 脚 (2)设乙抓住迎面滑来的速度为？的箱子后反向运动，乙抓住箱子后的速度变为多少； (3)若甲和他的冰车，乙和他的冰车总质量均为M=55kg,箱子质量m=10kg,0,=6m/s,乙接 住冰车后甲、乙恰好最后不相撞，则在该过程中，系统损失的机械能为多少？ 15.(16分)如图为某公司自动卸货过程的简化示意图.用来 些 装运货物的平底箱和处于足够长的光滑水平轨道上的无 h 挡板 动力小车质量均为m=6kg,光滑倾斜轨道底端通过一小 台阶一 o"o 00w07 段光滑圆弧与小车无缝接触，需要运送的货物距离轨道 水平轨道 底端的高度为h=5m,小车右端固定一竖直挡板，平底箱与小车上表面的动摩擦因数为= 0.125,平底箱与挡板碰撞后不反弹.轨道右端固定一劲度系数无穷大的理想弹簧（压缩弹簧 可以全部转化为弹性势能，但压缩量可以忽略).小车受弹簧作用速度减为零时立即锁定小 车，卸下货物后将平底箱紧靠挡板放置并解除对小车的锁定，小车及空的平底箱一起被弹回，小 烧 车与水平轨道左侧台阶碰撞瞬间停止，空平底箱滑出小车冲上倾斜轨道回到出发点，每次货物装箱 后不会在平底箱中滑动，取重力加速度g=10m/s.求： (1)平底箱滑上小车前瞬间的速度大小； (2)当某次货物质量为M=24kg,若能将空箱顺利运回释放点，小车的长度L需满足什么 条件； (3)当小车的长度为L=5,若能将空箱顺利运回释放点，每次运送的货物质量M应满足什 么要求， 8-4 创新示范卷（八） (物理)答题卡 姓 名 准考证号 条形码粘贴区（居中) 缺考 注意事项 填涂样例 1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，并认真在规定位置贴 口 正确填涂 好条形码。 违纪 2.选择题必须使用2B铅笔填涂：非选择题必须使用0.5毫米及以上黑色字 错误填涂 迹的签字笔书写，要求字体工整，笔迹清楚。 3.严格按照题号在相应的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效 ☑X☑O 4.保持卡面清洁，不装订，不要折叠，不要破损。 )0历享 选择题 (共46分，1~7小题，每小题4分，8一10小题，每小题6分) 正确填涂 1ABCD 2AE回 3ABC回 4A®CD 5Ag回 请 G ABCD 7A®回 8AB@回 9A®CD 10A®⊙回 各 非选择题（共54分）（需用0.5毫米黑色签字笔书写） 目 题 11.(6分) 域 (1) 内作答 (2) 出 (3) 框 答案无效 12.(8分) (2) (3) (5) 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（八）第1页（共4页） 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 13.(10分) B x产 A 请在各题目的答题区域内作答 ,超出边框的答案无效 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（八）第2页（共4页） 考生 考生务必将姓名、座号用0.5毫米黑色签字笔认真填写在书写框内，座号的每个 座号 必填 姓名 书写框只能填写一个阿拉伯数字.填写样例：若座号02，则填写为回回 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 14.(14分) 甲 乙 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（八）第3页（共4页） 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 15.(16分) M 挡板 业 台阶 m 0000 oO 水平轨道 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 请在各题目的答题区域内作答，超出边框的答案无效 物理答题卡（八）第4页（共4页）物理 创新示范卷（八） 题号 1 2 6 6 1 8 9 10 答案 C C C B 0 D C AC AD AD 1.C[对轮船靠岸与码头碰撞的过程，有轮胎和无轮胎 为正方向)有 时轮船的初、末速度没有变化，轮船的动量变化量相 IF-Mgt=Mv-(-Mo),解得v=2m/s,碰撞过程 同，故A错误；由动量定理得I=p一p'=mv-m,所 中头锤的动量变化量△p=Mu一(-M)=200kg· 以轮胎不能减小船舶碰撞过程中受到的冲量，故B错 m/s,故C正确；碰撞结束后头锤上升的最大高度h= 误；轮胎可以起到缓冲作用，延长碰撞时轮船与码头 2 的作用时间，由公式Ft=△p可知，可以减小轮船因碰 2g =0.2m,故D错误.] 被安到的作月力，C正确：功爱的变化率为兰=下，由 8.AC[木杵从释放到静止的过程中，根据动量定理I合 =△p,可知，木杵的动量变化量为零，所以合外力冲量 于轮胎可以延长船舶碰撞过程的作用时间，因此可以 为零，故A正确：木杵与谷物相互作用中，木杵和谷物 减小碰撞过程中动量的变化率，故D错误，] 组成的系统初动量不为零，末动量为零，动量不守恒， 2.C[地面对机器人作用力的作用点在力的方向上没 故B错误；设向下为正方向，木杵在重力作用下向下 有位移，故地面对机器人不做功，故A错误：下蹲动作 运动，设木杵刚与谷物作用时的速度为，由动能定理 不会改变动量变化量，但会延长作用时间，根据F 可知延长作用时间可以使作用力减小，故B错误：C 可得mg=子，解得。=3m/小，木并与谷物作用 △t 过程，谷物对木杵的平均作用力为F,木杵与谷物作用 到d过程，机器人处于空中，处于失重状态，故C正 0.1s后静止，由动量定理可得(mg-F)t=0一，解 确：c到e过程机器人存在水平向右的动量，e却没有， 得F=200N,根据牛顿第三定律可得木杵对谷物的 说明落地时地面给机器人一个水平向左的冲量，地面 平均作用力约为200N,故C正确，D错误.] 对机器人的冲量应该由竖直向上及水平向左的两个 9.AD[根据牛顿第二定律，两车做匀减速直线运动的 冲量合成得到，方向不可能竖直向上，D错误.] 加速度大小均为a=0.5mg=5m/s2, 3.C[设落下的高度为五，则v=√2gh,因为重力远小 m 于F,所以鹅蛋的重力忽略，规定竖直向上为正方向， 根据运动学公式，前车、后车碰撞后瞬间速度分别为 根据动量定理，得Ft=mv,解得h=180m,C正确.] 2,,2=√2a.x3=15m/s, 4.B[设船的质量为M,人的质量为m,人在跃出的过 =√2ax2=10m/s,故A正确，B错误；两车碰撞过 程中船人组成的系统水平方向外力之和为零，满足系 程，根据动量守恒定律可得 统动量守恒；若救生员以相对船6m/s的速率水平向 m=m1十mv2,解得碰撞前瞬间后车的速度为v= 左跃入水中，设救生员跃出后小船的速率为，规定向 25m/s 右为正方向，则有 根据号-v2=2a(x1-x2),解得0=30m/s= (M十m)6=M-m(6一v)代入数据解得v=4.2m/s,故 108km/h120km/h, 选B.] 后车开始刹车时，没有超速，后车的运动时间为t= 5.D[取向右为正，根据动量守恒mv= + 一'+=3s,故C错误，D正确.] a a 解得甲的速度为=4，由能量守恒定律，爆炸过程释 放的化学能为E=号×号+合×受(4o识- 10,AD[由图可知，碰后白黑两壶的位移之比为4 T2 21 3 2mu2= 21 3m2,故选D.] 7 189 6.D[由题知，A、B组成的系统在水平方向上动量守 根据2ax=2可知，两壶碰后的速度大小之比为 恒，小球B从释放点第一次摆到最低点有2m心A= m:根据能量守恒有mgl.=之×2m暖十7m呢 =1 3 两壶发生碰撞，根据动量守恒mv=m心1十mv2,解得 联立解得以一√受√吗小球B第一成括至液 =千，w=架，则碰前白查的动能为E1=m, U 低点，根据牛顿第二定律有F一mg=m (vA+UB)2 ，解 L 雄后两壶的动能为Ee=宁m听十？m暖-g,因 得轻绳的拉力为F=4mg,根据牛顿第三定律，可知当 为Ek2<Ek1 小球B第一次摆至最低，点时轻绳所受的拉力大小为 所以，两壶发生的是非弹性碰撞，故A正确：碰撞过 4mg.故选D.] 程中，白壶对黑壶的冲量与黑壶对白壶的冲量大小 7.C[F-t图像与坐标轴围成的面积表示冲量，由图像 相等，方向相反，故B错误；从碰撞后到两壶停止的 可知碰撞过程中F的冲量大小为 过程中，地面受到冰壶向右的摩擦力，以及冰壶对地 1p=分×0.1X440N·8=20N·s,方向竖直向 面向下的压力，所以，地面受到冰壶的冲量的方向是 右下方，故C不正确；两壶因碰撞而损失的机械能约 上，故A、B错误；头锤落到气裳上时的速度大小为0 =√2gH=8m/s,与气囊作用过程由动量定理（向上 为△E=B一Ae=,故D正确.] 答案-16 创新示范卷·参考答案 11.解析：(1)为了保证小球抛出的初速度处于水平方 向，斜槽末端必须是水平的，故A正确；为了保证每 13,解析：对Λ物块由平抛运动规律有得么=7g,d 次碰撞前瞬间入射小球的速度相同，每次入射小球 =UAt, 必须从同一位置E点静止释放，但斜槽轨道不需要 解得脱离弹簧时A的速度大小为vA=1m/s, 光滑，故B错误，D正确：两小球做平抛运动，下落高 A、B物块质量相等，同时受到大小相等方向相反的 度相同，所用时间相同，可以用平抛运动的水平位移 弹簧弹力及大小相等方向相反的摩擦力，则A、B物 代替抛出时的初速度，所以不需要测出斜槽末端的 块构成的系统的动量守恒，则有mAyA=mBB, 高度，故C错误. 解得脱离弹簧时B的速度大小为邺=1m/s. (2)小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向 答案：1m/s,1m/s 上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间 14.解析：(1)甲将箱子推出的过程，甲和箱子组成的系 相等，设为1，碰撞前小球A的速度为0= 统动量守恒，以甲的运动方向为正方向，由动量守恒 t 定律得(M十m)to=mv十M 碰拉后小球A小球B的速度分别为= 解得v1= (M+m)o一m M (2)箱子和乙作用的过程动量守恒，以箱子的速度方 向为正方向，由动量守恒定律得mu一Mo=(M十 两球碰撞前后的总动量守恒有m1%=m11十m22, m)v2 整理可得m1x2=m1x1十m2x3. mv-Mvo (3)设OB的距离为x,小球做平抛运动，碰撞前小球 解得2=M+m A有为=285， (3)乙接住冰车后甲、乙恰好最后不相撞，则三者最 终有共同速度，由动量守恒得(M十m)o一M6= =工=x22 (2M+m)v共 t2 解得Y共=0,5m/s 碰撞后小球A有y=2g明 损失的能量△E=(M+mh6+子M6 U=T -I g t3 2y3 名(2M+md 碰撞后小球B有y= 28412, 解得△E=2145J 「g 答案：1)M+m一mu (2)-Mvo - M M+m -=xN21 (3)2145J 两球碰撞前后的总动量守恒有m10'=11 15.解析：(1)设平底箱滑上小车前瞬间的速度大小为 m2V2 ,对平底箱从A点到滑上小车前根据动能定理可 整理得m1=m1+m2 1 √Wy2√y3√/y1 得(m+MDgh=2(m+M)6,解得o=10m/s: 答案：(1)AD(2)m1x2=m1x1十m2x3: (2)设平底箱与右侧竖直挡板碰撞后的速度为共， (3)m1=m+mg 则对平底箱滑上小车到与挡板碰撞，根据动量守恒 /y2√/y3W/y1 定律有(m+M)o=(m十M十m)v共， 12.解析：(2)判断气垫导轨水平的方法是滑块能够在水 平气垫导轨上做匀速直线运动，其特征是滑块在轨 解得ug=要， 道上经过A、B两个光电门的挡光时间相等. 设小车被锁定时弹簧的弹性势能为E。,由能量守恒 (3)挡光板的宽度d=10mm十0.05mm×8=10.40mm. 定律可得E,=之(m+M十m3=1250J, ⑤滑块通过两光电门的速度大小分别为一 小车弹回过程中，弹性势能转化为平底箱和小车的 d 动能，而小车与水平轨道左侧台阶碰撞时瞬间停止， 则这一部分能量损失，此时对平底容器从挡板处滑 要验证动量守恒即为验证m1y。十m2(-v%)=0, 上出发点，根据能量守恒定律有子E>mg1.十 即为1_2=0， mgh, 根据机械能守恒，弹簧的弹性势能E。= 2m1+ 解得1<m (3)当小车的长度为L=5m,若能将空箱顺利运回 2m2呢， 即为E,=m(只)°+名() 释放点，则2E,>mgL+mg办 E,'=2(m+M+m)柴 答案：(2)相同(3)10.40(5)-"2=0 (m+MDo=(m十M+m)v共 2m()'+zm() 联立可得M>12kg. 答案：(1)10m/s(2)见解析(3)见解析 答案-17