高中物理人教专题5.2“动量与能量”（解析版）.docx

第五部分 创新应用考法新情境试题集锦
专题5.2“动量与能量”
一．选择题
1.(2022·河北省纵向评价)在北京冬奥会中，中国健儿取得了出色的成绩。某次训练中，运动员将质量为19.1 kg的冰壶甲以某一速度掷出，冰壶在向前运动过程中，碰到了对方的静止冰壶乙，冰壶乙在运动0.2 m后停下。已知比赛双方所用冰壶完全相同，冰壶与冰面的动摩擦因数为0.01，当地重力加速度约为10 m/s2。假设两冰壶的碰撞为一维碰撞，且不计碰撞的能量损失，则冰壶甲在碰前的速度约为(　　)
A．2.0 m/s B．0.2 m/s
C．1.0 m/s D．0.1 m/s
【答案】　B
【解析】　碰撞过程中，甲乙冰壶的动量守恒得mv0＝mv1＋mv2，根据机械能守恒定律得mv＝mv＋mv，对乙冰壶根据动能定理得－μmgx＝0－mv，解得v0＝0.2 m/s，故B正确。
2.(2022·广东佛山二模)如图所示，机械臂主要结构包括上臂、支柱和电机，上臂、支柱由同种材料制作。已知上臂长2 m，重10 kg，支柱高2.5 m，重20 kg，机械臂将15 kg的A物体从如图3所示位置缓慢提高2 m，g＝10 m/s2，则电机消耗电能约为(　　)
A．300 J B．400 J
C．500 J D．600 J
【答案】　B
【解析】　机械臂将A物体从如图所示位置缓慢提高2 m，需要克服物体的重力和机械臂的重力做功，机械臂的重心上升高度约为1 m，则消耗的电能转化为重力势能，则E电＝m1g·＋m2gh＝(10×10×＋15×10×2) J＝400 J，故B正确。
3.(2022·浙江百校模拟)潮汐能是海水周期性涨落运动中所具有的能量，是一种可再生能源。现建立一个简化模型，某发电站大坝内储水水库的有效面积为S＝4×106 m2，涨潮时，当大坝外侧海平面高度为h＝4 m时(以海水流入前的水库水面为参考系)，打开大坝下面通道的闸门海水流入，此过程中通道处的水轮机利用水流的动能发电，直至大坝内外水面等高，关闭闸门。等到完全退潮后，开闸放水，再次发电，直至大坝内外水面再次相同，关闭闸门，等待下一次涨潮发电(此时的水库水面高度即为涨潮前的水库水面高度)。由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，潮水一天涨落两次，海水的势能有25%转化为电能，则这个发电站一天的发电量约为(　　)
A．4.0×1010 J B．1.5×1010 J
C．3.0×1011 J D．1.5×1011 J
【答案】　C
【解析】　根据题意可得电能为E电＝Ep×25%＝4×106×4×4×1.0×103×10×2×25% J＝3.2×1011 J，故日发电量约为3.0×1011 J，A、B、D错误，C正确。
4．(2022·内蒙古包头一模)大约在东汉时期，我国就发明了用来灌溉农田的水车，它体现了中华民族辉煌的创造力。如图，水车外形酷似古式车轮，轮幅直径大的20 m左右，小的也在10 m左右，周边装有盛水的容器(一般用竹筒做成)，在流水的冲力作用下，水车匀速转动将装满水的竹筒送到最高处，并将水全部倒入水槽中。现有一架水车，周边装有60个均匀分布的竹筒，每个竹筒能装m＝1 kg的水，河水的流速为v＝0.5 m/s，假设水车能获得60%的流水速度匀速转动，则可知水车的功率约为(　　)
A．10 W B．30 W
C．60 W D．100 W
【答案】　C
【解析】　水车能获得60%的流水速度匀速转动，即水车转动的线速度为v1＝0.6v＝0.3 m/s，设轮幅半径为R，水车转动一圈对水做功增加水的重力势能，有ΔE机＝60mg·2R，转一圈的时间为t＝，则水车的功率约为P＝＝≈60 W，故C正确。
5.(2022·嘉兴基础测试)打羽毛球时，当对方击来网前球时，用球拍轻轻一托，将球向上弹起，球一过网就很快朝下坠落，称为放网。如图所示是运动员放网成功的情境，空气阻力不能忽略，则此羽毛球在放网过程中(　　)
A．上升阶段加速度方向竖直向下
B．坠落阶段的运动轨迹是抛物线
C．上升阶段的机械能增加
D．机械能一直减小
【答案】D　
【解析】：上升阶段羽毛球受到竖直向下的重力和斜向下的空气阻力，合力方向不沿竖直向下方向，则加速度方向不是竖直向下，选项A错误；由于受到空气阻力，所以坠落阶段的运动轨迹不是抛物线，选项B错误；空气阻力一直对空中的羽毛球做负功，所以其机械能一直减小，选项C错误，D正确。
6.[多选](2022·许昌月考)弹跳杆运动是一项广受青少年喜爱的运动。弹跳杆的结构如图所示，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端与一个套在跳杆上的脚踏板底部相连接。质量为