2017年最新全国各地高考物理真题汇编-F单元 动量

F1 动量 冲量 动量定理20．F1(多选)[2017·全国卷Ⅲ] 一质量为2 kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动．F 随时间t 变化的图线如图所示，则( )图1A ．t ＝1 s 时物块的速率为1 m/sB ．t ＝2 s 时物块的动量大小为4 kg ·m/sC ．t ＝3 s 时物块的动量大小为5 kg ·m/sD ．t ＝4 s 时物块的速度为零20．AB [解析] 由题目可知F ＝2 N ，F ′＝－1 N ，由动量定理Ft ＝m v 1－m v 0，可知t ＝1 s 时，Ft 1＝m v 1，代入数据可得v 1＝Ft 1m ＝2×12 m/s ＝1 m/s ，故A 正确；t ＝2 s 时，p ＝Ft 2，代入数据可得p ＝4 kg ·m/s ，故B 正确；t ＝3 s 时，p ＝Ft 2＋F ′(t 3－t 2)，代入数据可得p ＝3 kg ·m/s ，故C 错误；t ＝4 s 时，由Ft 2＋F ′(t 4－t 2)＝m v 4，代入数据可得v 4＝Ft 2＋F ′（t 4－t 2）m＝2×2－1×（4－2）2m/s ＝1 m/s ，故D 错误．4．D6、E1、F1[2017·天津卷] “天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一．摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动．下列叙述正确的是( )图1A ．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变B ．在最高点时，乘客重力大于座椅对他的支持力C ．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零D ．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变4．B [解析] 乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动，动能保持不变，而重力势能时刻改变，A 错误；在最高点合外力提供向心力，方向向下，所以在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力，B 正确；乘客重力的冲量等于重力与时间的乘积，C 错误；乘客向下的瞬时分速度时刻在改变，所以重力的瞬时功率也时刻在变化，D 错误．F2 动量守恒定律23．F2、K2、O2[2017·北京卷] 在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .用m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程． (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小． (3)设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .23．[答案] (1)A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He(2)2πm qB q 2B 2πm(3)（M ＋m ）（qBR ）22mMc 2[解析] (2)设α粒子的速度大小为v ，由q v B ＝m v 2R ，T ＝2πRv ，得α粒子在磁场中运动周期T ＝2πmqB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B2πm(3)由q v B ＝m v 2R ，得v ＝qBRm设衰变后新核Y 的速度大小为v ′，系统动量守恒，得M v ′－m v ＝0 则v ′＝m v M ＝qBR M由Δmc 2＝12M v ′2＋12m v 2得Δm ＝（M ＋m ）（qBR ）22mMc 2说明：若利用M ＝A －44m 解答，亦可．12．[2017·江苏卷] 【选做题】本题包括A 、B 、C 三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．若多做，则按A 、B 两小题评分．C ．O2、O1、F2[选修3-5](1)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有________．图1A ．42He 核的结合能约为14 MeVB ．42He 核比63Li 核更稳定C ．两个21H 核结合成42He 核时释放能量D ．235 92U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大(2)质子(11H)和α粒子(42He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________．(3)甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是1 m/s.甲、乙相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1 m/s 和2 m/s.求甲、乙两运动员的质量之比．C ．(1)结合能等于比结合能乘以核子数，故42He 核的结合能约为28 MeV ，A 错误；由图像可知42He 核的比结合能大于63Li 核的比结合能，故B 正确；两个21H 核结合成一个42He 核，结合能增加，故一定存在质量亏损，故要释放能量，C 正确；23592U 核中核子的平均结合能小于8936Kr 核中的，故D 错误．(2)由p ＝m v ，E k ＝12m v 2得p ＝2mE k ，所以质子和α粒子动能相同时，质子的动量更小．德布罗意波波长λ＝h p ＝h2mE k，所以波长之比为2∶1.(3)由动量守恒定律得m 甲v 甲－m 乙v 乙＝m 乙v 乙′－m 甲v 甲′ 解得m 甲m 乙＝v 乙＋v 乙′v 甲＋v 甲′代入数据得m 甲m 乙＝32.14．F2[2017·全国卷Ⅰ] 将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A ．30 kg ·m/sB ．5.7×102 kg ·m/sC ．6.0×102 kg ·m/sD ．6.3×102 kg ·m/s14．A [解析] 在燃气喷出后的瞬间，喷出的燃气的动量p ＝m v ＝30 kg ·m/s ，由动量守恒定律可得火箭的动量大小为30 kg ·m/s ，选项A 正确．10．A3、E3、F2[2017·天津卷] 如图所示，物块A 和B 通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为m A ＝2 kg 、m B ＝1 kg.初始时A 静止于水平地面上，B 悬于空中．现将B 竖直向上再举高h ＝1.8 m (未触及滑轮)，然后由静止释放．一段时间后细绳绷直，A 、B 以大小相等的速度一起运动，之后B 恰好可以和地面接触．取g ＝10 m/s 2，空气阻力不计．求：图1(1)B 从释放到细绳刚绷直时的运动时间t ； (2)A 的最大速度v 的大小； (3)初始时B 离地面的高度H .10．[答案] (1)0.6 s (2)2 m/s (3)0.6 m[解析] (1)B 从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有 h ＝12gt 2 ① 代入数据解得t＝0.6 s②(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为v B，有v B＝gt③细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒得m B v B＝(m A＋m B)v④之后A做匀减速运动，所以细绳绷直后瞬间的速度v即为最大速度，联立②③④式，代入数据解得v＝2 m/s⑤(3)细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有12(m A＋m B)v 2＋mBgH＝m A gH⑥代入数据解得H＝0.6 m⑦F3 动量综合问题F4 力学观点的综合应用25．A8、C5、F4[2017·全国卷Ⅲ] 如图，两个滑块A和B的质量分别为m A＝1 kg和m B＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：图1(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B开始运动时，两者之间的距离．25．[答案] (1)1 m/s(2)1.9 m[解析] (1)滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A、B所受木板的摩擦力和木板所受地面的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别为a A和a B，木板相对于地面的加速度大小为a1.在滑块B与木板达到共同速度前有f1＝μ1m A g①f2＝μ1m B g②f3＝μ2(m＋m A＋m B)g③由牛顿第二定律得f1＝m A a A④f2＝m B a B⑤f2－f1－f3＝ma1⑥设在t1时刻，B与木板达到共同速度，其大小为v1.由运动学公式有v1＝v0－a B t1⑦v1＝a1t1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得v1＝1 m/s⑨(2)在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为s B＝v0t1－12a B t21⑩设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2.对于B与木板组成的体系，由牛顿第二定律有f1＋f3＝(m B＋m)a2⑪由①②④⑤式知，a A＝a B；再由⑦⑧式知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反．由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2.设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2，则由运动学公式，对木板有v2＝v1－a2t2⑫对A有v2＝－v1＋a A t2⑬在t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为s1＝v1t2－12a2t22⑭在(t1＋t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为s A＝v0(t1＋t2)－12a A(t1＋t2)2⑮A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同．因此A和B开始运动时，两者之间的距离为s0＝s A＋s1＋s B⑯联立以上各式，并代入数据得s0＝1.9 m⑰(也可用如图的速度—时间图线求解)F5 实验：验证碰撞中的动量守恒。