- 动量
- 共383题
13.高水速切割是一种高科技工艺加工技术,为完成飞机制造工程中高难度的工艺加工而特制了一台高压水切割坐标机器人,该机器人的喷嘴直径为0.5mm,喷嘴射流速度为空气中音速的3倍,假设水流射到工件上后的速度变为零。已知空气中音速约为m/s,水的密度为1×103kg/m3,高速射流在工件上产生的压力约为( )
正确答案
解析
(在每小题给出的四个选项中,有一个选项或多个选项正确。全部选对的得3分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
知识点
19. 如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg的小滑块(可视为质点)静止在A点。一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动, 经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点。经测量,D、B间的距离s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数µ=0.20, 重力加速度g =10m/s2。
求:
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;
(3)滑块在A点受到的瞬时冲量大小。
正确答案
解:(1)设滑块从C点飞出时的速度为vc,从C点运动到D点时间为t
滑块从C点飞出后,做平抛运动,竖直方向:2R=gt2
水平方向:s1=vCt
解得:vC=10m/s
(2)设滑块通过B点时的速度为vB,根据机械能守恒定律
mv
=
mv
+2mgR
解得: vB=10 m/s
设在B点滑块受轨道的支持力为N,根据牛顿第二定律
N-mg=m,解得:N= 45N
(3)设滑块从A点开始运动时的速度为vA,根据动能定理
-μmgs2=mv
-
mv
解得: vA=m/s=16.1m/s
设滑块在A点受到的冲量大小为I,根据动量定理I=mvA
解得:I=m/s=8.1kg·m/s
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
22.如图甲所示为车站使用的水平传送装置的示意图。绷紧的传送带长度L=6.0m,以v=6.0m/s的恒定速率运行,传送带的水平部分AB距离水平地面的高度h=0.45m。现有一行李箱(可视为质点)质量m=10kg,以v0=5.0m/s的水平初速度从A端滑上传送带,被传送到B端时没有被及时取下,行李箱从B端水平抛出,行李箱与传送带间的动摩擦因数=0.20,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
试分析求解:
(1)行李箱从传送带上A端运动到B端过程中摩擦力对行李箱冲量的大小;
(2)为运送该行李箱电动机多消耗的电能;
(3)若传送带的速度v可在0~8.0m/s之间调节,仍以v0的水平初速度从A端滑上传送带,且行李箱滑到B端均能水平抛出。请你在图乙中作出行李箱从B端水平抛出到落地点的水平距离x与传送带速度v的关系图象。(要求写出作图数据的分析过程)
正确答案
解:(1)行李箱刚滑上传送带时做匀加速直线运动,设行李箱受到的摩擦力为Ff
根据牛顿第二定律有 Ff=mmg=ma
解得 a=mg=2.0 m/s2
设行李箱速度达到v=6.0 m/s时的位移为s1
v2-v02=2as1
s1==3.75m
即行李箱在传动带上刚好能加速达到传送带的速度3.0 m/s
设摩擦力的冲量为If,依据动量定理If=mv-mv0
解得If=10N·s
(2)在行李箱匀加速运动的过程中,传送带上任意一点移动的长度s=vt=3 m
行李箱与传送带摩擦产生的内能Q=mmg(s-s1)
行李箱增加的动能ΔEk=m(v2-v02)
设电动机多消耗的电能为E,根据能量转化与守恒定律得
E=ΔEk+Q
解得 E=60J
(3)若行李箱一直做匀减速直线运动,到达右端的速度:
v1==1.0m/s
若行李箱一直做匀减速直线运动,到达右端的速度:
v2==7.0m/s
若传送带的速度v < v1,行李箱将一直做匀减速运动,到达右端后滑出,之后做平抛运动,时间,水平位移x=v1t = 0.3m
若传送带的速度v1< v < v0,行李箱将先做匀减速运动,达到与传速带共速后匀速滑出,行李箱的水平位移,式中
为恒量,即水平位移x与传送带速度v成正比。
若传送带的速度v0< v < v2,行李箱将先做匀加速运动,达到与传速带共速后匀速滑出,行李箱的水平位移,式中
为恒量,即水平位移x与传送带速度v成正比。
若传送带的速度v³7.0m/s时,行李箱一直做匀加速运动,到达右端后滑出,水平位移x=v2t=2.1 m
行李箱从传送带水平抛出后的x-v图象如答图所示。
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
物理—选修3-5 (15分)
33.下列现象中,与原子核的内部变化无关的现象是 (填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
34.质量为M、长L的木板静止在光滑水平面上,上表面中心O左侧光滑,右侧粗糙.质量为m的金属滑块(可视为质点)在变力作用下从木板的左端点A由静止开始运动(时间t从金属滑块开始运动起计时),到达O点时突然撤去力F,此时金属滑块获得大小为
的速度,最终金属滑块刚好停留在木板的最右端。
求:
①滑块在木板左半段间滑行的时间;
②滑块与木板右半段间的动摩擦因数.
正确答案
解析
A、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核,并没有涉及到核内部的变化,故A正确;
B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出,没有涉及到原子核的变化,故B正确;
C、天然放射现象是原子核内部发正生变化自发的放射出α粒子或电子,从而发生α衰变或β衰变,反应的过程中核内核子数,质子数,中子数发生变化,故C错误;
D、原子发光是原子跃迁形成的,即电子从高能级向低能级跃迁,释放的能量以光子形式辐射出去,没有涉及到原子核的变化,故D正确;
E、链式反应是重核裂变,热核反应是轻核的聚变,都涉及到原子核的变化,故E错误.
考查方向
粒子散射实验;天然放射现象;光电效应;重核的裂变;轻核的聚变
解题思路
天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象;光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出;α粒子散射现象是用α粒子打到金箔上,受到原子核的库伦斥力而发生偏折的现象;原子发光是原子跃迁形成的,即电子从高能级向低能级跃迁而辐射能量的过程;热核反应是轻核的聚变,链式反应是重核裂变.
易错点
了解物理现象的本质,是解答本题的关键.
正确答案
①左半段间滑行的时间;
②滑块与木板右半段间的动摩擦因数是
解析
①由于木板静止在光滑水平面上,上表面中心O左侧光滑,右侧粗糙,在O点左边由于变力作用在m上,对m有:
即
解得:t=2s
②滑块与木板右半相互作用时,选向右为正方向,根据动量守恒定律得:
即
解得:
根据功能关系得:代入解得:
考查方向
动量定理;动量守恒定律;功能关系
解题思路
在O点左边,对m运用动量定理求出时间;在O点的右边系统动量守恒,求出达最右端的共同速度,由功能关系求出摩擦系数.
易错点
在O点左边由于变力作用在m上,则运用动量定理求时间要用平均力求解.
15.如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为,磁感应强度为
,有一宽度为
(
)、长度为
、回路总电阻为
、质量为
的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,线圈的下边到达磁场的下边界的时候刚好作匀速运动并一直匀速穿出磁场区域,不计空气阻力,求:线圈穿过磁场区域所经历的时间
。
正确答案
(18分)
解析
设线圈匀速穿出磁场区域的速度为,此时有
得到
对线圈从开始到刚好完全进入磁场的过程,经历的时间设为,根据动量定理
,而
解得:
因为,所以接着线圈以
做匀加速直线运动,直到线圈的下边到达磁场的下边界为止,此过程经历的时间
,之后线圈以速度
匀速穿出磁场,经历的时间
,
故
考查方向
感生电动势、动生电动势;动量定理;匀变速直线运动规律的综合运用
解题思路
线圈穿越磁场区域经历了三段过程:进入磁场、完全在磁场里面和穿出磁场,分段求时间的表达式.
易错点
关键分析清楚物体的运动过程,在线圈从开始到刚好完全进入磁场的过程,线圈受到重力和安培力,运用动量定理列式,得到时间表达式;线圈完全在磁场里运动过程,做匀加速运动,由运动学公式得到时间表达式;匀速穿出磁场过程,由运动学公式得到时间表达式.联立即可求得总时间.
知识点
选考题三
29.关于近代物理,下列说法正确的是( )
30.如图所示,质量为M=50g的木块用长为L=lm的轻绳悬挂于O点,质量为m=l0g的子弹以速度v1=500m/s向左水平穿过木块后,速度变成v2=490m/s,该过程历时极短可忽略不计,之后木块在竖直面内摆起来,经时间t=0.6s摆到最高点,不计空气阻力,重力加速度为g=l0m/s2.
试求:
(1)子弹穿过木块过程中,木块所受冲量大小.
(2)子弹穿过木块的过程,系统增加的热量Q.
正确答案
解析
A、α射线是高速运动的氦核流,不是氦原子,故A错误;
B、在核反应中电荷数守恒、质量数守恒.核聚变反应方程,
表示中子,故B正确;
C、根据光电效应方程,知最大初动能与照射光的频率成线性关系,不是成正比,故C错误;
D、玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氢原子光谱的特征.故D正确;
E、比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出能量,故E正确;
考查方向
玻尔模型和氢原子的能级结构;光电效应;裂变反应和聚变反应
解题思路
α射线是高速运动的氦核流;根据电荷数守恒、质量数守恒判断核聚变方程的正误;根据光电效应方程得出最大初动能与照射光频率的大小关系;玻尔将量子观念引入原子领域,能够很好解释氢原子光谱,但不能解释氦原子光谱特征.
易错点
理解爱因斯坦的光电效应方程,知道最大初动能与入射光频率的关系是解题的关键.
教师点评
本题考查了玻尔模型和氢原子的能级结构;光电效应;裂变反应和聚变反应,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与爱因斯坦质能方程等知识点交汇命题.
正确答案
(1)0.1kgm/s
(2)49.4J
解析
(1)子弹穿过木块的瞬间子弹和木块构成的系统动量守恒,假设子弹穿过木块后木块具有的瞬时速度为v,设向左为正方向:
则有:mv1=Mv+mv2
代入数据得:v=2m/s
木块所受的冲量:I=Mv-0=0.1kgm/s
(2)子弹穿过木块的瞬间子弹和木块构成的系统动量守恒,假设子弹穿过木块后木块具有的瞬时速度为v,设向左为正方向,则有:mv1=Mv+mv2
由能量守恒可知,系统损失的机械能等于系统增加的热量,即:
代入数据解得:Q=49.4J
考查方向
动量守恒定律;功能关系
解题思路
根据动量守恒求出子弹穿过木块后木块具有的瞬时速度,然后根据动量定理求出木块所受的冲量大小;根据动量守恒和能量守恒求出系统增加的热量Q.
易错点
关键理解子弹穿过木块的过程中的能量转化.
教师点评
本题考查了动量守恒定律,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与功能关系,能量守恒定律等知识点交汇命题.
5.从地面上方同一高度沿水平和竖直向上方向分别抛出两个等质量的小物体,抛出速度大小都是
为,不计空气阻力,对两个小物体以下说法正确的是
正确答案
解析
A、根据动能定理两物体落地时,速度大小相等,方向不同,故落地时速度不同,故A错误;
B、根据动能定理两物体落地时,速度大小相等,方向不同,重力做功的瞬时功率p=mgvsinθ,其中θ是落地时的速度与水平方向的夹角,故B错误;
C、高度相同,平抛时间短,根据动量定理I=mgt,故C错误
D、根据动量定理I=mgt=△P,所以两物体落地前动量变化率相等,故D正确.
考查方向
动量定理;功率、平均功率和瞬时功率
解题思路
根据动能定理比较落地时的动能大小,两物体落地时的方向不同;通过比较落地时竖直方向上的速度比较重力做功的瞬时功率,通过比较运动的时间比较重力冲量;动量定理求动量变化率.
易错点
理解瞬时功率公式p=mgvsinθ,竖直向上抛出的物体落地时速度方向竖直向下,与水平方向的夹角为900,而平抛的物体落地时的速度与水平方向的夹角小于900.
知识点
光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压,也称为辐射压强.1899年,俄国物理学家列别捷夫用实验测得了光压,证实了光压的存在.根据光的粒子性,在理解光压的问题上,可以简化为如下模型:一束光照射到物体表面,可以看作大量光子以速度c连续不断地撞向物体表面(光子有些被吸收,而有些被反射回来),因而就对物体表面产生持续、均匀的压力.
20.假想一个质量为m的小球,沿光滑水平面以速度v撞向一个竖直墙壁,若反弹回来的速度大小仍然是v.求这个小球动量的改变量(回答出大小和方向).
21.爱因斯坦总结了普朗克的能量子的理论,得出每一个光子的能量E=hν,在爱因斯坦的相对论中,质量为m的物体具有的能量为E=mc2,结合你所学过的动量和能量守恒的知识,证明:光子的动量(其中,c为光速,h为普朗克恒量,ν为光子的频率,λ为光子的波长).
22.由于光压的存在,科学家们设想在太空中利用太阳帆船进行星际旅行——利用太空中阻力很小的特点,制作一个面积足够大的帆接收太阳光,利用光压推动太阳帆船前进,进行星际旅行.假设在太空中某位置,太阳光在单位时间内、垂直通过单位面积的能量为E0,太阳光波长的均值为λ,光速为c,太空帆的面积为A,太空船的总质量为M,光子照射到太阳帆上的反射率为百分之百,求太阳光的光压作用在太空船上产生的最大加速度是多少?
根据上述对太空帆船的了解及所学过的知识,你简单地说明一下,太空帆船设想的可能性及困难(至少两条).
正确答案
大小为2mv,方向沿反弹回来的速度方向
解析
取撞向竖直平面的速度方向为正方向:
ΔP=-mv-mv=-2mv ··········································································3分
动量改变量的大小为2mv,方向沿反弹回来的速度方向 ························1分
考查方向
物质波;动量定理.
解题思路
规定正方向,根据△P=P2-P1求解动量的该变量;
易错点
本题难度较大,需要根据题目的提示,找出我们从没见过的光压的定义,这类题目的解决重点是分析好题目给定的关系式.
正确答案
见解析
解析
由c=λν,E=hν,得: ········································································2分
由:E=mc2 , 得:mc=
·······························································2分
由:P=mc,mc= 得:P=
·······································································2分
考查方向
物质波;动量定理.
解题思路
光子的能量E=hν,也等于E=mc2,动量为P=mc,其中c=λν;联立求解即可。
易错点
本题难度较大,需要根据题目的提示,找出我们从没见过的光压的定义,这类题目的解决重点是分析好题目给定的关系式.
正确答案
最大加速度为
太空帆船设想的可能性及困难:见解析
解析
①太空帆平面与太阳光的照射方向垂直时,光压最大,此时太空船产生的加速度最大.
t时间内垂直照射到太空帆上的光的总能量为:Em=AtE0 ··············2分
一个光子的能量为:E=hν=
t时间内垂直照射到太空帆上的光子个数为: ·····················2分
一个光子的动量为:P=
对t时间内垂直照射到太空帆上的N个光子(取光子飞向太空帆的速度方向为正方向):
-Ft=-NP-NP ······································································2分
对太空船:F=Ma ·······················································································1分
解得: ························································································1分
②从上述计算可知,利用光压推动太阳帆船前进,进行星际旅行,从理论上讲是可行的,并且同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比,太阳光是无限的动力之源,只要有阳光存在的地方,它会始终推动飞船前进.
困难:一是单位面积上的光压很小,为获得足够的动力,需要制造很轻很大太空帆,从制造到送入太空、在太空中展开,这些都存在困难;二是太空帆不仅会接收到太阳光,也会受到深空来自宇宙的带电粒子的干扰;三是利用光压改变飞船的飞行方向在技术上也存在一定的困难.四是飞船离开星球和靠近星球时要受到星球的引力作用,此时必须依靠飞船上携带的燃料提供动
考查方向
物质波;动量定理.
解题思路
太阳帆受到光子的作用,由动量定理可求得飞船受到的冲击力;再由牛顿第二定律可求得飞船的加速度.
易错点
本题难度较大,需要根据题目的提示,找出我们从没见过的光压的定义,这类题目的解决重点是分析好题目给定的关系式.
【物理一一选修3-5】(15分)
35.(6分)在下列关于近代物理知识的说法中正确的是(填入正确选项前的字母,选对
1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分;选错1个扣3分,最低得O分)
36.(9分)如图所示,质量m1= 0,3 kg的小车在光滑的水平面上,车长L=15 m,现
有质量m2=0.2kg可视为质点的物块,以水平的速度v0=2m/s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u=0.5,取g= 10
m/s2,
求:
(1)物块在车面上滑行的时间t;
(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v'0,不超过多少。
正确答案
解析
A、玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象,故A正确;
B、氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,需要吸收能量,原子的能量增大,故B正确;
C、β射线是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子,电子释放出来形成的电子流,故C错误;
D、查德威克通过α粒子轰击铍核发现了中子,核反应方程为:,故D正确;
E、半衰期的大小与温度无关,由原子核内部因素决定,故E错误.
考查方向
氢原子的能级公式和跃迁;玻尔模型和氢原子的能级结构;天然放射现象
解题思路
β衰变所释放的电子不是来自核外电子,是原子核内部的一个中子转变为一个电子和一个质子,电子释放出来形成的电子流;半衰期的大小与所处的物理环境和化学状态无关,由原子核内部因素决定.
易错点
在物理学中,半衰期并不能指少数原子,它的定义为:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的,与外界的物理和化学状态无关.
正确答案
(1)0.24s(2)
解析
(1)设物块与小车的共同速度为v,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有:
m2v0=(m1+m2)v
设物块与车面间的滑动摩擦力为f,对物块应用动量定理有:
-ft=m2v-m2v0
其中f=μm2g
联立以三式解得:
代入数据得:t=0.24s
(2)要使物块恰好不从车厢滑出,须物块滑到车面右端时与小车有共同的速度v′,则有:
m2v′0=(m1+m2)v′
由功能关系有:
代入数据解得:
故要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车的速度v'0不能超过
考查方向
动量守恒定律;功能关系; 动量定理
解题思路
(1)物块滑上小车后受到小车的向左的滑动摩擦力而做匀减速运动,小车受到物块向右的滑动摩擦力而匀加速运动,当两者速度相等时,相对静止一起做匀速运动.对物块和小车组成的系统,满足动量守恒的条件:合外力为零,运用动量守恒求得共同速度,再对物块运用动量定理求解出时间t.
(2)要使物块恰好不从小车右端滑出,滑块滑到小车的最右端,两者速度相同,根据动量守恒定律和功能关系结合求解速度v0′.
易错点
利用动量定理及动理守恒定律解题时要注意选择一个正方向.
Many cities have restricted smoking in public places.
A.limited
B.allowed
C.stopped
D.kept
正确答案
A
解析
[解析] 划线词为动词,意思是“限制”,与A项limited(限制)为同义词,又如:The teacher limited his students to 500 words for their compositions.老师把学生的作文限制在五百字以内。B项意为“允许”,例:Their teacher allowed them three days for the assignment.老师给他们三天时间完成作业。C项意为“阻止”,例:The policemen stopped the fight.警察制止了这场斗殴。D项意为“保持”,例:I kept it all the time to remind me of you.我一直保存着它,使自己想着你。
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