2025版衡水中學(xué)學(xué)案高考物理二輪專題與專項(xiàng)第1部分專題2第7講含答案及解析

第一部分專題二第7講A組·基礎(chǔ)練1.(多選)(2024·廣西卷)如圖，在光滑平臺上有兩個相同的彈性小球M和N。M水平向右運(yùn)動，速度大小為v。M與靜置于平臺邊緣的N發(fā)生正碰，碰撞過程中總機(jī)械能守恒。若不計(jì)空氣阻力，則碰撞后，N在()A．豎直墻面上的垂直投影的運(yùn)動是勻速運(yùn)動B．豎直墻面上的垂直投影的運(yùn)動是勻加速運(yùn)動C．水平地面上的垂直投影的運(yùn)動速度大小等于vD．水平地面上的垂直投影的運(yùn)動速度大小大于v【答案】BC【解析】由于兩小球碰撞過程中機(jī)械能守恒，可知兩小球碰撞過程是彈性碰撞，由于兩小球質(zhì)量相等，故碰撞后兩小球交換速度，即vM＝0，vN＝v，碰后小球N做平拋運(yùn)動，在水平方向做勻速直線運(yùn)動，即水平地面上的垂直投影的運(yùn)動速度大小等于v；在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，即豎直墻面上的垂直投影的運(yùn)動是勻加速運(yùn)動。故選BC。2.(多選)(2024·甘肅卷)電動小車在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的是()A．小車的動能不變B．小車的動量守恒C．小車的加速度不變D．小車所受的合外力一定指向圓心【答案】AD【解析】做勻速圓周運(yùn)動的物體速度大小不變，故動能不變，故A正確；做勻速圓周運(yùn)動的物體速度方向時刻在改變，故動量不守恒，故B錯誤；做勻速圓周運(yùn)動的物體加速度大小不變，方向時刻在改變，故C錯誤；做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合外力一定指向圓心，故D正確。故選AD。3.(多選)(2023·新課標(biāo)全國卷，19)如圖，使甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離，靜止于水平桌面上，甲的N極正對著乙的S極，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，兩者與桌面之間的動摩擦因數(shù)相等?，F(xiàn)同時釋放甲和乙，在它們相互接近過程中的任一時刻()A．甲的速度大小比乙的大B．甲的動量大小比乙的小C．甲的動量大小與乙的相等D．甲和乙的動量之和不為零【答案】BD【解析】根據(jù)F－μmg＝ma可得a＝eq\f(1,m)F－μg，因m甲＞m乙，故a甲＜a乙，則任意時刻甲的速度大小比乙的小，A錯誤；m甲＞m乙，又μ甲＝μ乙，則f甲＞f乙，故甲和乙組成的系統(tǒng)所受合外力向左，合外力的沖量方向向左，即甲的動量大小比乙的小，B、D正確，C錯誤。4.(2024·江蘇五校模擬)“雨打芭蕉”是文學(xué)中常見的抒情意象。當(dāng)雨滴豎直下落的速度為v時，為估算雨打芭蕉產(chǎn)生的壓強(qiáng)p，建立以下模型：芭蕉葉呈水平狀，落到芭蕉葉上的雨滴一半向四周濺散開，濺起時豎直向上的速度大小為eq\f(v,3)，另一半則留在葉面上。已知水的密度為ρ，不計(jì)重力和風(fēng)力的影響，則壓強(qiáng)p為()A．eq\f(ρv2,2) B．eq\f(2ρv2,3)C．eq\f(11ρv2,10) D．eq\f(7ρv2,6)【答案】D【解析】設(shè)芭蕉葉的面積為S，t時間內(nèi)落到芭蕉葉上面雨滴的質(zhì)量m＝ρvtS；根據(jù)題意有一半的雨滴向四周散開，設(shè)豎直向上為正方向，根據(jù)動量定理可知F1t＝eq\f(1,2)m×eq\f(v,3)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,2)mv))，另一半則留在葉面上，根據(jù)動量定理F2t＝0－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,2)mv))，根據(jù)壓強(qiáng)定義式p＝eq\f(F,S)＝eq\f(F1＋F2,S)，聯(lián)立解得p＝eq\f(7ρv2,6)，故選D。5.(2024·江蘇宿遷一模)踢毽子是我國傳統(tǒng)的民間體育運(yùn)動。如圖是一個小孩在踢毽子，毽子近似沿豎直方向運(yùn)動，空氣阻力與速率成正比。毽子在空中運(yùn)動過程中()A．剛離開腳時，加速度最大B．動量變化率先變小后變大C．上升的時間等于下降的時間D．重力的沖量上升過程大于下降過程【答案】A【解析】毽子上升過程mg＋kv＝ma上，下降過程mg－kv＝ma下，因剛離開腳時速度最大，則加速度最大，選項(xiàng)A正確；動量變化率等于毽子受到的合外力，因上升過程合外力減小，下降過程中合外力也減小，則動量變化率逐漸減小，選項(xiàng)B錯誤；因上升的平均加速度大于下降的平均加速度，根據(jù)h＝eq\f(1,2)at2可知，上升的時間小于下降的時間，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)IG＝mgt可知，重力的沖量上升過程小于下降過程，選項(xiàng)D錯誤。6.(多選)(2023·廣東卷)某同學(xué)受電動窗簾的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如圖所示的簡化模型，多個質(zhì)量均為1kg的滑塊可在水平滑軌上滑動，忽略阻力。開窗簾過程中，電機(jī)對滑塊1施加一個水平向右的恒力F，推動滑塊1以0.40m/s的速度與靜止的滑塊2碰撞，碰撞時間為0.04s，碰撞結(jié)束后瞬間兩滑塊的共同速度為0.22m/s，關(guān)于兩滑塊的碰撞過程，下列說法正確的有()A．該過程動量守恒B．滑塊1受到合外力的沖量大小為0.18N·sC．滑塊2受到合外力的沖量大小為0.40N·sD．滑塊2受到滑塊1的平均作用力大小為5.5N【答案】BD【解析】取向右為正方向，滑塊1和滑塊2組成的系統(tǒng)的初動量為p1＝mv1＝1×0.40kg·m/s＝0.40kg·m/s，碰撞后的動量為p2＝2mv2＝2×1×0.22kg·m/s＝0.44kg·m/s，p1≠p2，則滑塊的碰撞過程動量不守恒，故A錯誤；對滑塊1，取向右為正方向，則有I1＝mv2－mv1＝1×0.22kg·m/s－1×0.40kg·m/s＝－0.18kg·m/s，負(fù)號表示方向水平向左，故B正確；對滑塊2，取向右為正方向，則有I2＝mv2＝1×0.22kg·m/s＝0.22kg·m/s，故C錯誤；對滑塊2，根據(jù)動量定理有FΔt＝I2，解得F＝5.5N，則滑塊2受到滑塊1的平均作用力大小為5.5N，故D正確。7.(多選)(2024·黑龍江大慶模擬)一輕質(zhì)彈簧兩端分別連著木塊A和B，靜止于光滑的水平面上。木塊A被水平飛行的初速度為v0的子彈射中并鑲嵌在其中，已知木塊B的質(zhì)量為m，A的質(zhì)量是B的eq\f(3,4)，子彈的質(zhì)量是B的eq\f(1,4)，則()A．子彈擊中木塊A后，與A的共同速度為eq\f(1,4)v0B．子彈擊中木塊A后，與A的共同速度為v0C．彈簧壓縮到最短時的彈性勢能為eq\f(1,64)mveq\o\al(2,0)D．彈簧壓縮到最短時的彈性勢能為eq\f(1,8)mveq\o\al(2,0)【答案】AC【解析】子彈射入A的過程時間極短，根據(jù)動量守恒定律可得eq\f(1,4)mv0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)m＋\f(3,4)m))v，解得v＝eq\f(1,4)v0，A正確，B錯誤；對子彈、木塊A、B和彈簧組成的系統(tǒng)，三者速度相等時彈簧被壓縮到最短。壓縮彈簧最短時，A與B具有共同的速度，根據(jù)動量守恒定律有eq\f(1,4)mv0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)m＋\f(3,4)m＋m))v1，此時彈簧的彈性勢能為Ep，由能量守恒定律得eq\f(1,2)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)m＋\f(3,4)m))v2＝eq\f(1,2)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)m＋\f(3,4)m＋m))veq\o\al(2,1)＋Ep，解得Ep＝eq\f(1,64)mveq\o\al(2,0)，C正確，D錯誤。B組·綜合練8.(多選)(2024·寧夏銀川一模)如圖，質(zhì)量為m的小球A和質(zhì)量為4m的小球B用長為L的彈性繩連接，小球B靜止在光滑水平面上，小球A在小球B正上方高為0.72L處以一定的初速度水平向右拋出，小球落地時彈性繩剛好拉直(第一次處于原長)，小球A落地與地面碰撞時，豎直方向的速度減為零，水平方向的速度保持不變，彈性繩始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，不計(jì)小球大小，則()A．小球A拋出時的初速度大小為eq\f(5,6)eq\r(gL)B．小球A拋出時的初速度大小為eq\f(6,5)eq\r(gL)C．彈性繩具有的最大彈性勢能為eq\f(5,18)mgLD．彈性繩具有的最大彈性勢能為eq\f(1,72)mgL【答案】AC【解析】小球在空中做平拋運(yùn)動，則0.72L＝eq\f(1,2)gt2，L＝v0t解得小球A拋出時的初速度大小為v0＝eq\f(5,6)eq\r(gL)，故A正確，B錯誤；小球A落地后，當(dāng)兩小球共速時，彈簧的彈性勢能最大，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒以及能量守恒可得mv0＝(m＋4m)v，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)×(m＋4m)v2＋Ep解得彈性繩具有的最大彈性勢能為Ep＝eq\f(5,18)mgL，故C正確，D錯誤。故選AC。9.(多選)質(zhì)量為M的帶有eq\f(1,4)光滑圓弧軌道的小車靜止置于光滑水平面上，如圖所示，一質(zhì)量也為M的小球以速度v0水平?jīng)_上小車，到達(dá)某一高度后，小球又返回小車的左端，重力加速度為g，則()A．小球以后將向左做平拋運(yùn)動B．小球以后將做自由落體運(yùn)動C．此過程小球?qū)π≤囎龅墓閑q\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)D．小球在圓弧軌道上上升的最大高度為eq\f(v\o\al(2,0),2g)【答案】BC【解析】從小球沖上小車到小球離開小車的過程，系統(tǒng)在水平方向上動量守恒且系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)小球離開小車時，小球速度為v1，小車速度為v2，根據(jù)動量守恒定律有Mv0＝Mv1＋Mv2，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)，聯(lián)立解得v1＝0，v2＝v0，即作用后兩者交換速度，小球速度變?yōu)榱?，開始做自由落體運(yùn)動，A錯誤，B正確；根據(jù)動能定理，小球?qū)π≤囁龅墓＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)－0＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)，C正確；小球上升到最高點(diǎn)時，與小車相對靜止，有相同的速度v，根據(jù)動量守恒定律有Mv0＝2Mv，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝2×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)Mv2))＋Mgh，聯(lián)立解得h＝eq\f(v\o\al(2,0),4g)，D錯誤。10.(多選)(2024·全國卷)蹦床運(yùn)動中，體重為60kg的運(yùn)動員在t＝0時剛好落到蹦床上，對蹦床作用力大小F與時間t的關(guān)系如圖所示。假設(shè)運(yùn)動過程中運(yùn)動員身體始終保持豎直，在其不與蹦床接觸時蹦床水平。忽略空氣阻力，重力加速度大小取10m/s2。下列說法正確的是()A．t＝0.15s時，運(yùn)動員的重力勢能最大B．t＝0.30s時，運(yùn)動員的速度大小為10m/sC．t＝1.00s時，運(yùn)動員恰好運(yùn)動到最大高度處D．運(yùn)動員每次與蹦床接觸到離開過程中對蹦床的平均作用力大小為4600N【答案】BD【解析】根據(jù)牛頓第三定律結(jié)合題圖可知t＝0.15s時，蹦床對運(yùn)動員的彈力最大，蹦床的形變量最大，此時運(yùn)動員處于最低點(diǎn)，運(yùn)動員的重力勢能最小，故A錯誤；根據(jù)題圖可知運(yùn)動員從t＝0.30s離開蹦床到t＝2.3s再次落到蹦床上經(jīng)歷的時間為2s，根據(jù)豎直上拋運(yùn)動的對稱性可知，運(yùn)動員上升時間為1s，則在t＝1.3s時，運(yùn)動員恰好運(yùn)動到最大高度處，t＝0.30s時運(yùn)動員的速度大小v＝10×1m/s＝10m/s，故B正確，C錯誤；同理可知運(yùn)動員落到蹦床時的速度大小為10m/s，以豎直向上為正方向，根據(jù)動量定理F·Δt－mg·Δt＝mv－(－mv)，其中Δt＝0.3s代入數(shù)據(jù)可得F＝4600N，根據(jù)牛頓第三定律可知運(yùn)動員每次與蹦床接觸到離開過程中對蹦床的平均作用力大小為4600N，故D正確。故選BD。11.(2024·天津一模)如圖所示，水平粗糙軌道AB長為L，豎直面內(nèi)半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道BC與軌道AB相切于B點(diǎn)，質(zhì)量為m的物塊P以初速度v0從A點(diǎn)向左運(yùn)動，與靜止于B點(diǎn)質(zhì)量為2m的物塊Q發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后兩物塊粘在一起運(yùn)動，恰能到達(dá)軌道最高點(diǎn)C，已知重力加速度為g，物塊P、Q均可視為質(zhì)點(diǎn)，求：(1)兩物塊碰后瞬間對軌道B點(diǎn)的壓力FN的大小；(2)物塊P與水平軌道AB間的動摩擦因數(shù)μ；(3)碰撞過程中物塊P對物塊Q做的功W的大小。【答案】(1)9mg(2)eq\f(v\o\al(2,0)－18gR,2gL)(3)2mgR【解析】(1)碰撞后恰好能運(yùn)動到最高點(diǎn)－(m＋2m)gR＝0－eq\f(1,2)(m＋2m)v2碰后瞬間FN′－(m＋2m)g＝(m＋2m)eq\f(v2,R)根據(jù)牛頓第三定律，壓力與支持力等大反向FN＝FN′解得FN＝9mg。(2)P從A到B的過程中－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)碰撞過程中mv1＝(m＋2m)v解得μ＝eq\f(v\o\al(2,0)－18gR,2gL)。(3)碰撞過程中W＝eq\f(1,2)·2mv2解得W＝2mgR。12.(2024·江蘇泰州一模)如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的兩個小物塊A、B并排放在粗糙水平面上，一根輕繩一端固定于水平面上的O點(diǎn)，另一端系在小物塊A上。已