人教7.3 动量和能量的综合应用（练）--2023年高考物理一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）.docx

专题7.3 动量和能量的综合应用
一、单选题
1．如图所示，质量为M、带有光滑圆弧轨道的小车静止在光滑水平面上，一质量为m的小球在圆弧轨道的最低点以水平速度冲上小车，已知，小球最终返回最低点并与小车分离。下列说法正确的是（　　）
A．在相互作用的过程中小球和小车组成的系统动量守恒
B．分离时小球速度方向向右
C．分离时小球速度方向向左
D．分离时小球速度大小可能为0
【答案】B
【解析】
A．在相互作用的过程中小球和小车组成的系统所受外力的合力不为0，但是在水平方向的所受合力为0，即该系统在水平方向的动量守恒，A错误；
B．小球最终返回最低点并与小车分离，这一过程，类似于弹性碰撞
解得
由于
则
表明小球方向与初速度方向相同，B正确，CD错误。
故选B。
2．如图所示，质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有质量可视为质点的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数，取，则（　　）
A．物块滑上小车后，系统动量守恒和机械能守恒
B．增大物块与车面间的动摩擦因数，摩擦生热变大
C．若，则物块在车面上滑行的时间为
D．若要保证物块不从小车右端滑出，则不得大于
【答案】D
【解析】
A．物块与小车组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒；物块滑上小车后在小车上滑动过程中系统要克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，系统机械能不守恒，A错误；
B．系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
系统产生的热量
则增大物块与车面间的动摩擦因数，摩擦生热不变，B错误；
C．若，由动量守恒定律得
解得
对物块，由动量定理得
解得
C错误；
D．要使物块恰好不从车厢滑出，需物块到车面右端时与小车有共同的速度，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
D正确。
故选D。
二、多选题
3．如图甲，“胸口碎大石”是民间杂耍的保留节目（危险节目，请勿模仿）。其原理如图乙所示，皮囊A放置在水平地面上，上面压着一块质量M=54kg的石板，质量m=6kg的铁锤，以的速度，竖直向下砸中石板，碰撞时间极短，铁锤与石板瞬间达到共同速度，之后忽略手持锤的作用力，且向下匀变速运动2cm减速到零，取重力加速度。则（　　）
A．铁锤与石板碰后瞬间达到的共同速度为0.5m/s
B．铁锤与石板碰撞过程损失的机械能为75J
C．碰后向下减速到零的过程，皮囊对石板做的总功-7.5J
D．碰后向下减速到零的过程，皮囊对石板的冲量大小78N·s
【答案】AD
【解析】
A．铁锤与石板碰撞，动量守恒，有
解得
故A正确；
B．系统损失的机械能为
故B错误；
C．铁锤与石板共速后，根据动能定理
解得
皮囊对石板做的总功
故C错误；
D．由动量定理可得
解得
皮囊对石板的冲量大小为
故D正确。
故选AD。
4．如图，小车的上面固定一个光滑弯曲圆管道，整个小车（含管道）的质量为2m，原来静止在光滑的水平面上。有一个可以看作质点的小球，质量为m，半径略小于管道半径，以水平速度v从左端滑上小车，小球恰好能到达管道的最高点，然后从管道左端滑离小车。不计空气阻力，关于这个过程，下列说法正确的是（　　）
A．小球滑离小车时，小车回到原来位置
B．小球滑离小车时相对小车的速度大小为v
C．车上管道中心线最高点的竖直高度为
D．小球从滑进管道到滑到最高点的过程中，小车所受合外力冲量大小为
【答案】BD
【解析】
A．由题意，小球恰好能到达管道的最高点，此时二者速度相同，之后小球沿左侧管道滑下，从管道的左端滑离，全过程小球给管道的弹力基本都是向右的，所以小车一直在向右加速运动，可能回到原来位置，A错误；
B．由动量守恒可得

由机械能守恒可得
解得
小球滑离小车时相对小车的速度
故小球滑离小车时相对小车的速度大小为v，B正确；
C．小球恰好到达管道的最高点后，则小球和小车的速度相同为，故由动量守恒定理
解得
由机械能守恒定律，以小球刚滑上小车的位置为零势能面，小球在最高点的重力势能等于系统动能减小量
所以，车上管道中心线最高点的竖直高度
C错误；
D．小球恰好到达管道的最高点后，则小球和小车的速度相同，故由动量守恒定理可得此时的速度，故小车的动量变化大小为
由动量定理，小车