8-8動量和能量中STSE問題(原卷版)-2024高考一輪復(fù)習(xí)100考點100講

2024年高考一輪復(fù)習(xí)100考點100講第8章動量守恒定律第8.8講動量和能量中STSE問題【知識點精講】動量和能量中STSE問題涉及體育、娛樂、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)等?！痉椒w納】解決動量和能量中STSE問題，首先是建模，將實際問題模型化，利用動量守恒定律、能量守恒定律及其相關(guān)知識列方程解答?！咀钚赂呖碱}精練】1..（2022山東物理）我國多次成功使用“冷發(fā)射”技術(shù)發(fā)射長征十一號系列運載火箭。如圖所示，發(fā)射倉內(nèi)的高壓氣體先將火箭豎直向上推出，火箭速度接近零時再點火飛向太空。從火箭開始運動到點火的過程中（）

A.火箭的加速度為零時，動能最大B.高壓氣體釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為火箭的動能C.高壓氣體對火箭推力的沖量等于火箭動量的增加量D.高壓氣體的推力和空氣阻力對火箭做功之和等于火箭動能的增加量2.（2021年1月浙江選考）在爆炸實驗基地有一發(fā)射塔，發(fā)射塔正下方的水平地面上安裝有聲音記錄儀。爆炸物自發(fā)射塔豎直向上發(fā)射，上升到空中最高點時炸裂成質(zhì)量之比為2:1、初速度均沿水平方向的兩個碎塊。遙控器引爆瞬間開始計時，在5s末和6s末先后記錄到從空氣中傳來的碎塊撞擊地面的響聲。已知聲音在空氣中的傳播速度為340m/s，忽略空氣阻力。下列說法正確的是A.兩碎塊的位移大小之比為1:2B.爆炸物的爆炸點離地面高度為80mC.爆炸后質(zhì)量大的碎塊的初速度為68m/sD.爆炸后兩碎塊落地點之間的水平距離為340m【最新模擬題精練】1.（2023湖北四市七校聯(lián)盟期中聯(lián)考）高速磁懸浮列車在水平長直軌道上的模擬運行圖如圖所示，列車由質(zhì)量均為m的5節(jié)車廂組成，其中1號車廂為動力車廂。列車由靜止開始以額定功率P運行，經(jīng)過一段時間達(dá)到最大速度，列車向右運動過程中，1號車廂會受到前方空氣的阻力，假設(shè)車廂碰到空氣前空氣的速度為0，碰到空氣后空氣的速度立刻與列車速度相同，已知空氣密度為ρ。1號車廂的迎風(fēng)面積（垂直運動方向上的投影面積）為S，不計其他阻力，忽略2號、3號、4號、5號車廂受到的空氣阻力。當(dāng)列車以額定功率運行到速度為最大速度的一半時，2號車廂對3號車廂的作用力大小為（）A. B. C. D.2.（2023湖北六校期中聯(lián)考）傳說英國科學(xué)家瓦特觀察到水蒸氣頂起鍋蓋，進(jìn)而發(fā)明了蒸汽機(jī)。假設(shè)每個水分子的質(zhì)量均為m，運動的水分子均垂直撞擊平板鍋蓋，撞擊速度均為v。每次撞擊后速度大小均變?yōu)関/3，方向垂直鍋蓋，撞擊的時間極短，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為M的鍋蓋剛好被頂起。忽略水分子所受重力，則單位時間撞擊鍋蓋的水分子個數(shù)為（）A. B. C. D.3.（2022山東濟(jì)南5月模擬）在天宮課堂第二課上，航天員葉光富給我們展示了一個“科學(xué)實驗重器”—“高微重力科學(xué)實驗柜”。如圖甲所示，當(dāng)柜體受到一個干擾偏離原位置時，柜體通過噴氣又慢慢回到了原位置。將該過程簡化為如圖乙所示的模型，物塊靜止在光滑水平面上的O點，左右有兩個噴氣裝置A和B，當(dāng)給物塊一個向左的初速度時，噴氣裝置A立即向左噴氣，經(jīng)過一段時間，裝置A關(guān)閉，同時裝置B向右噴氣，直到物塊回到出發(fā)點O且速度為零，假設(shè)噴氣裝置A、B噴氣過程中對物塊的作用力大小相等且不變，噴氣對物塊質(zhì)量的影響忽略不計，則該過程中A、B噴氣裝置噴氣的時間之比等于（）

A.1 B.2 C.2 D.+14.（2021山西太原期末）為測量干粉滅火器噴出磷酸鹽的速度，有人做了這樣的實驗：如圖，人坐在小車上，手持滅火器，按壓閥門讓滅火器水平向前噴射。測得在8.0s內(nèi)，人勻加速移動的距離為16.0m。已知人（連同設(shè)備）的總質(zhì)量為60kg，滅火器單位時間內(nèi)噴出磷酸鹽的質(zhì)量恒為0.20kg/s，小車同地面間的動摩擦因數(shù)為0.02。忽略該過程中人總質(zhì)量的變化，可估算出磷酸鹽噴出的速率最接近（）A.60m/s B.100m/sC.120m/s D.210m/s5.（2022江西部分重點高中聯(lián)考）世界第一款垂直起降的“鷂式"戰(zhàn)斗機(jī)，是由英國研發(fā)的一款亞音速噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，“鷂式"戰(zhàn)斗機(jī)采用一臺飛馬發(fā)動機(jī)，機(jī)身前后有四個可旋轉(zhuǎn)0°~98.5°角的噴氣口提供垂直起落和常規(guī)飛行所需的動升力和推力，當(dāng)噴口向下時,產(chǎn)生的推力可使飛機(jī)垂直上升；當(dāng)噴口向后時，產(chǎn)生的推力可使飛機(jī)前進(jìn)。飛行員調(diào)整噴口的方向和角度，便可改變飛機(jī)的飛行姿態(tài)。某次作戰(zhàn)任務(wù)中質(zhì)量為8t的“鷂式”戰(zhàn)斗機(jī)懸停在空中，四個豎直向下的噴口向下噴射的氣體速度約為2.5km/s，不考慮飛機(jī)質(zhì)量變化的影響，重力加速度g取10m/s2。則在1s內(nèi)平均每個噴口噴射的氣體質(zhì)量約為（）A．2kgB．8kgC．16kgD．32kg6.（2023·河北石家莊名校聯(lián)考）如圖所示，北京冬奧會2000米短道速滑接力熱身賽上，當(dāng)運動員在光滑冰面上交接時后方運動員甲用力推前方運動員乙。下列說法正確是A．甲對乙的作用力大于乙對甲的作用力 B．甲推出乙后，甲一定向后運動 C．甲、乙的動量變化相同 D．甲、乙所受推力的沖量大小相等7．(2022福建南平聯(lián)考)作為時尚青年熱愛的運動，溜旱冰又炫又酷，備受追捧。如圖甲所示，水平地面上有、兩位同學(xué)，的質(zhì)量為，靜止在地面上，以一定的初速度向滑去，一段時間后抱住一起向右運動。若以向右為正，運動的位移-時間圖像（圖像）如圖乙所示，不計空氣阻力以及地面對人的阻力，則下列說法正確的是（）A．的質(zhì)量為B．的質(zhì)量為C．抱住的過程中損失的機(jī)械能為D．抱住的過程中損失的機(jī)械能為8.（2022河北重點中學(xué)期中素養(yǎng)提升）2022年冬奧會將在北京舉行，冰壺是冬奧會的傳統(tǒng)比賽項目。在冰壺動中運動員可以通過冰壺刷摩擦冰面來控制冰壺的運動。在某次訓(xùn)練中，A壺與靜止的壺發(fā)生對心碰撞，碰后運動員用冰壺刷摩擦壺運動前方的冰面。碰撞前后兩壺運動的圖線如圖中實線所示，已知與平行，且兩冰壺質(zhì)量相等，由圖像可得（）A.碰后壺的加速度大小為B.碰后至停止的過程中，A、兩壺的運動時間之比為C.碰后至停止的過程中，A、兩壺所受摩擦力的沖量大小之比為D.兩冰壺發(fā)生的碰撞為彈性碰撞9.（2023河北邢臺五校聯(lián)考）(１２分)如下圖所示,雜技“雙人空中飛人”是一種精彩絕倫的表演.。小明同學(xué)為了研究其中的物理原理簡化情景如下:一名質(zhì)量為M演員倒掛在秋千上,在秋千繩子與豎直方向成θ角時,在其他工作人員幫助下由靜止開始運動，,另一名質(zhì)量為m的演員從秋千運動軌跡的正下方舞臺上同平面水平由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動,當(dāng)經(jīng)過時間t,秋千運動到最低點時,質(zhì)量為M的演員正好雙手抓住質(zhì)量為m的演員,并一起恰好蕩到豎直高度比秋千最低點高h(yuǎn)的一個平臺上。.已知秋千繩子長度為L，,兩名演員的身高均可在該問題中忽略,且不計一切阻力.求:(１)質(zhì)量為M的演員在最低點時的速度?(２)求平臺比秋千最低點高的距離h為多少?10（2023長春三模）.2022年北京冬奧會我國運動員在冰壺比賽中取得了新的突破。比賽中運動員用腳蹬固定的起踏器后和冰壺一起前進(jìn)，在前擲線處將冰壺脫手。按比賽規(guī)則，隊友可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數(shù)來調(diào)節(jié)冰壺的運動，使其到達(dá)理想位置。已知冰壺質(zhì)量，運動員質(zhì)量，重力加速度大小。（冰面視作水平面，冰壺視為質(zhì)點）（1）在某次投壺過程中運動員離開起踏器時他和紅色冰壺的速率，已知運動員和起踏器相互作用的時間，求此過程中運動員（包含冰壺）在水平方向所受平均作用力的大小F；（2）若紅色冰壺沿直線運動到距營壘中心處的速度，隊友通過在其滑行前方持續(xù)摩擦冰面，使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺滑過被毛刷摩擦過的冰面后以的速度與靜止在營壘中心、質(zhì)量相等的藍(lán)色冰壺發(fā)生對心碰撞，碰后無人再用毛刷摩擦冰面，藍(lán)色冰壺以的速度向前滑行。求碰撞后紅色冰壺的滑行距離x。11.（2023福建漳州三模）滑板運動是一種極富挑戰(zhàn)性的極限運動，圖示為其場地簡化模型，在同一豎直平面內(nèi)有兩個相同的四分之一弧軸道P、Q靜置在光滑水平地面上，圓弧BC、DE與地面分別相切于C、D點。將P鎖定，質(zhì)量為m的小球（視為質(zhì)點）從B點正上方A處由靜止釋放，恰好沿B點切線方向進(jìn)入圓弧軌道，已知P、Q圓弧的半徑以及A、B兩點間的高度差均為R，重力加速度大小為g，不計一切摩擦和空氣阻力。（1）求小球第一次剛滑到C點時P對小球的支持力人小FN；（2）若Q的質(zhì)量為3m，求小球第一次滑過E點后在空中運動的水平位移大小x；（3）若將P解鎖，同時改變P、Q的質(zhì)量都為M，使該小球仍從A處山靜止釋放，小球能第二次在BC弧上運動，求P的質(zhì)量M應(yīng)滿足的條件。12．（16分）（2023廣東二模）圖甲是U形雪槽，某次滑板表演，在開始階段，表演者在同一豎直平面內(nèi)運動，可以把該場地簡化為圖乙的凹形場地；兩端是的光滑圓弧面，半徑均為L，中間是長為的粗糙水平面．表演者M(jìn)的質(zhì)量（含滑板）為m，從光滑圓弧面的A處滑下，進(jìn)入水平面后，與質(zhì)量（含滑板）為且靜止在水平面中點O處的表演者N碰撞，碰后M以碰前速度的反彈，M、N在O處發(fā)生碰撞后，恰好不再發(fā)生第二次碰撞，且停在O、C間的某處．假設(shè)M、N在粗糙水平面上運動時，所受阻力與壓力的比分別為（和都是未知量），且已知，表演者的動作不影響自身的速度，滑板的長度忽略不計，重力加速度為g．（1）求M與N碰撞后瞬間M、N的速度大小之比；（2）以O(shè)為起點，求M、N碰撞后在粗糙水平面上滑過的路程之比；（3）試討論k在不同取值范圍時，M、N所停位置距C點的距離．13．（14分）（2023江蘇揚州考前調(diào)研）有一款三軌推拉門，門框內(nèi)部寬為2.4m，三扇相同的門板如圖所示，每扇門板寬為d=0.8m，質(zhì)量為m=20kg，與軌道的動摩擦因數(shù)為μ=0.01．在門板邊緣凸起部位貼有尼龍搭扣，兩門板碰后可連在一起．現(xiàn)將三扇門板靜止在最左側(cè)，用力F水平向右拉3號門板，一段時間后撤去．取重力加速度g=10m/s2．（1）若3號門板左側(cè)凸起部位恰能與2號門板右側(cè)凸起部位接觸，求力F做的功W；（2）若F=12N，3號門板恰好到達(dá)門框最右側(cè)，大門完整關(guān)閉．求：①3號門板與2號門板碰撞前瞬間的速度大小v；②拉力F的作用時間t．14.（2023山西考前適應(yīng)性考試）有一款推拉門，其三扇門板俯視如圖所示，每扇門的寬度為L=1.00m，質(zhì)量均為m=20kg，邊緣凸起部位的寬度均為d=0.05m。門完全關(guān)閉時，1號門板的左側(cè)以及3號門板的右側(cè)分別與兩側(cè)的門框接觸時，相鄰門板的凸起部位也恰好接觸。測試時，將三扇門板均推至最左端，然后用恒力F水平向右推3號木板，每次都經(jīng)過相同的位移s=0.20m后撤去F，觀察三扇門的移動情況。發(fā)現(xiàn)當(dāng)恒力為8.5N時，3號門板恰好能運動到其左側(cè)凸起與2號門板右側(cè)的凸起接觸處。設(shè)每扇門與軌道間的動摩擦因數(shù)均相同，門板凸起部位間的碰撞及門板與門框的碰撞均為完全非彈性碰撞（不粘連）。不考慮空氣阻力，取g=10m/s2。（1）求每扇門與軌道間的動摩擦因數(shù)。（2）若要實現(xiàn)三扇門恰好完全關(guān)閉，則恒力應(yīng)是多大？（3）若想讓三扇門都到達(dá)最右端門框處，則恒力應(yīng)是多大？15.（2023湖南懷化二模）圖甲是一種智能減震裝置的示意圖，輕彈簧下端固定，上端與質(zhì)量為m的減震環(huán)a連接，并套在固定的豎直桿上，a與桿之間的智能涂層材料可對a施加大小可調(diào)節(jié)的阻力，當(dāng)a的速度為零時涂層對其不施加作用力．在某次性能測試中，質(zhì)量為0.5m的光滑環(huán)b從桿頂端被靜止釋放，之后與a發(fā)生正碰；碰撞后，b的速度大小變?yōu)榕銮暗谋丁⒎较蛳蛏?，a向下運動2d時速度減為零，此過程中a受到涂層的阻力大小f與下移距離s之間的關(guān)系如圖乙。已知a靜止在彈簧上時，與桿頂端距離為4.5d，彈簧壓縮量為2d，重力加速度為g。求：（1）與a碰前瞬間，b的速度大小；（2）的值；（3）在a第一次向下運動過程中，當(dāng)b的動能為時a的動能。16.(2020·北京海淀區(qū)模擬)如圖甲所示，校園中的噴泉將水以相同傾斜角度和速率噴射而出，噴出的水落到水面泛起漣漪甚為美觀。噴出的水的運動可視為一般的拋體運動，在水平方向不受力，在豎直方向只受重力，我們可以仿照研究平拋運動的方法來研究一般的拋體運動。噴泉噴出水的運動軌跡示意圖如圖乙所示，噴出的水上升的最大高度為h，落在水面的位置距噴水口的水平距離為d。已知噴水口的水流量為Q(水流量Q為單位時間內(nèi)噴出水的體積)，水的密度為ρ，重力加速度為g，忽略空氣阻力。(1)求噴出的水上升至最大高度時水平速度vx的大??；(2)假設(shè)水落在水面上時速度立即變?yōu)榱?，且在極短時間內(nèi)落到水面的水受到的重力可忽略不計，求水落到水面時對水面豎直向下的平均作用力Fy的大小；(3)該噴泉利用水泵將水先從地下水池由靜止提升至噴泉水面，然后再噴射出去。已知地下水池的水面距噴泉水面的高度恒為H，若H＝h，d＝4h，水泵的效率為η，求水泵的平均功率P。17.（2023河北邢臺五校聯(lián)考）(１２分)如下圖所示,雜技“雙人空中飛人”是一種精彩絕倫的表演.。小明同學(xué)為了研究其中的物理原理簡化情景如下:一名質(zhì)量為M演員倒掛在秋千上,在秋千繩子與豎直方向成θ角時,在其他工作人員幫助下由靜止開始運動，,另一名質(zhì)量為m的演員從秋千運動軌跡的正下方舞臺上同平面水平由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動,當(dāng)經(jīng)過時間t,秋千運動到最低點時,質(zhì)量為M的演員正好雙手抓住質(zhì)量為m的演員,并一起恰好蕩到豎直高度比秋千最低點高h(yuǎn)的一個平臺上。.已知秋千繩子長度為L，,兩名演員的身高均可在該問題中忽略,且不計一切阻力.求:(１)質(zhì)量為M的演員在最低點時的速度?(２)求平臺比秋千最低點高的距離h為多少?18（2023福建寧德三模）為了統(tǒng)一調(diào)度以充分發(fā)揮鐵路的運輸能力，提高運輸效率，需要把全路分散的列車按不同去向、不同