物理動(dòng)量定理題20套(帶答案)及解析

1、物理動(dòng)量定理題20 套 ( 帶答案 ) 及解析一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1 2022 年將在我國(guó)舉辦第二十四屆冬奧會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一某滑道示意圖如下，長(zhǎng)直助滑道AB 與彎曲滑道 BC 平滑銜接，滑道 BC 高 h=10 m ， C 是半徑=20 m 圓弧的最低點(diǎn)，質(zhì)量m=60 kg的運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止開始勻加速下滑，加速R度 a=4.5 m/s 2，到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)速度 vB=30 m/s 取重力加速度 g=10 m/s 2（1）求長(zhǎng)直助滑道AB的長(zhǎng)度；L（2）求運(yùn)動(dòng)員在AB 段所受合外力的沖量的I 大?。唬?）若不計(jì) BC 段的阻力，畫出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過C 點(diǎn)時(shí)的受力圖，并求其

2、所受支持力FN 的大小【答案】（ 1） 100m （ 2） 1800 N s （ 3） 3 900 N【解析】（1）已知 AB 段的初末速度，則利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以求解斜面的長(zhǎng)度，即v2v022aL可解得 : Lv2v02100m2 a（ 2）根據(jù)動(dòng)量定理可知合外力的沖量等于動(dòng)量的該變量所以ImvB01800N s（3）小球在最低點(diǎn)的受力如圖所示由牛頓第二定律可得：Nmgm vC2R從 B 運(yùn)動(dòng)到 C 由動(dòng)能定理可知：mgh1 mv21 mv2CB22解得 ; N 3900N故本題答案是：（1） L100m （2） I1800N s （ 3） N 3900N點(diǎn)睛：本題考查了動(dòng)能定理和圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)

3、利用動(dòng)能定理求解最低點(diǎn)的速度，并利用牛頓第二定律求解最低點(diǎn)受到的支持力大小2 圖甲為光滑金屬導(dǎo)軌制成的斜面，導(dǎo)軌的間距為l1m ，左側(cè)斜面的傾角37 ，右側(cè)斜面的中間用阻值為R2 的電阻連接。在左側(cè)斜面區(qū)域存在垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B10.5T ，右側(cè)斜面軌道及其右側(cè)區(qū)域中存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B20.5T 。在斜面的頂端e、 f 兩點(diǎn)分別用等長(zhǎng)的輕質(zhì)柔軟細(xì)導(dǎo)線連接導(dǎo)體棒 ab，另一導(dǎo)體棒cd 置于左側(cè)斜面軌道上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，ab 棒和 cd 棒的質(zhì)量均為 m 0.2kg ， ab 棒的電阻為 r1 2， cd 棒的電阻為 r2 4。已知 t=0 時(shí)

4、刻起，cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下開始向下運(yùn)動(dòng)(cd 棒始終在左側(cè)斜面上運(yùn)動(dòng) )，而 ab 棒在水平拉力 F 作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn) 隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，ab 棒靜止時(shí)細(xì)導(dǎo)線與豎直方向的夾角37。其中導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，圖中的虛線為絕緣材料制成的固定支架。(1)請(qǐng)通過計(jì)算分析cd 棒的運(yùn)動(dòng)情況；(2)若 t=0 時(shí)刻起，求2s 內(nèi) cd 受到拉力的沖量；(3)3 s 內(nèi)電阻 R 上產(chǎn)生的焦耳熱為2. 88 J，則此過程中拉力對(duì)cd 棒做的功為多少?【答案】 (1)cd 棒在導(dǎo)軌上做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)；(2)1.6Ngs ； (3) 43.2J【解析】【詳解】(1)設(shè)繩中總拉力為T ，

5、對(duì)導(dǎo)體棒 ab 分析，由平衡方程得：FTsin BIlTcos mg解得：Fmgtan BIl1.50.5I由圖乙可知：F1.50.2t則有：I0.4tcd 棒上的電流為：I cd0.8t則 cd 棒運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系：v8t即 cd 棒在導(dǎo)軌上做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)。(2) ab 棒上的電流為：I0.4t則在2 s內(nèi)，平均電流為0.4 A，通過的電荷量為0.8 C1.6C，通過 cd 棒的電荷量為由動(dòng)量定理得：I FmgsintBlI tmv0解得： I F1.6N gs(3)3 s 內(nèi)電阻 R 上產(chǎn)生的的熱量為Q 2.88J，則 ab 棒產(chǎn)生的熱量也為Q ， cd 棒上產(chǎn)生的熱量為 8

6、Q ，則整個(gè)回路中產(chǎn)生的總熱量為28. 8 J3 s內(nèi)克服安培力做功為28. 8J，即而重力做功為：WG mg sin43.2J對(duì)導(dǎo)體棒 cd ，由動(dòng)能定理得：WFW 克安 WG1 mv202由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知導(dǎo)體棒的速度為24 m/s解得： WF43.2J3 如圖所示，在傾角=37的足夠長(zhǎng)的固定光滑斜面的底端，有一質(zhì)量m=1.0kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，以 v0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。已知 sin37o=0.60， cos37o=0.80，重力加速度 g 取 10m/s 2，不計(jì)空氣阻力。求：（ 1）物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的加速度大?。唬?2）物體在沿斜面運(yùn)動(dòng)的過程中，物體克服重力所做功

7、的最大值；（ 3）物體在沿斜面向上運(yùn)動(dòng)至返回到斜面底端的過程中，重力的沖量?！敬鸢浮浚?1） 6.0m/s 2（ 2）18J（3） 20Ns，方向豎直向下。【解析】【詳解】（1）設(shè)物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a，物體所受合力等于重力沿斜面向下的分力為：F=mgsin根據(jù)牛頓第二定律有：F=ma；解得：a=6.0m/s 2（2）物體沿斜面上滑到最高點(diǎn)時(shí)，克服重力做功達(dá)到最大值，設(shè)最大值為沿斜面上滑過程，根據(jù)動(dòng)能定理有：vm；對(duì)于物體W 01 mvm22解得W=18J；（3）物體沿斜面上滑和下滑的總時(shí)間為：t2v0262sa6重力的沖量：I Gmgt20N s方向豎直向下。4 如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為過一段時(shí)間

8、t 后，速度變?yōu)閙 的物體，初速度為 vt 。v0，在水平合外力F（恒力）的作用下，經(jīng)(1)請(qǐng)根據(jù)上述情境，利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量定理，并寫出動(dòng)量定理表達(dá)式中等號(hào)兩邊物理量的物理意義。(2)快遞公司用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示。請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)分析說明這樣做的道理?！敬鸢浮吭斍橐娊馕觥窘馕觥俊驹斀狻?1) 根據(jù)牛頓第二定律Fma ,加速度定義 aviv0 解得tFtmvimv0即動(dòng)量定理 , Ft 表示物體所受合力的沖量，mvt-mv0 表示物體動(dòng)量的變化(2) 快遞物品在運(yùn)送途中難免出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，根據(jù)動(dòng)量定理Ftmvimv0在動(dòng)量變化相等的情況下，作用時(shí)間越長(zhǎng)，作用力

9、越小。充滿氣體的塑料袋富有彈性，在碰撞時(shí)，容易發(fā)生形變，延緩作用過程，延長(zhǎng)作用時(shí)間，減小作用力，從而能更好的保護(hù)快遞物品。5 滑冰是青少年喜愛的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。如圖，兩個(gè)穿滑冰鞋的男孩和女孩一起在滑冰場(chǎng)沿直線水平向右滑行，某時(shí)刻他們速度均為v0 2m/s ，后面的男孩伸手向前推女孩一下，作用時(shí)間極短，推完后男孩恰好停下，女孩繼續(xù)沿原方向向前滑行。已知男孩、女孩質(zhì)量均為 m50kg，假設(shè)男孩在推女孩過程中消耗的體內(nèi)能量全部轉(zhuǎn)化為他們的機(jī)械能，求男孩推女孩過程中：(1)女孩受到的沖量大??；(2)男孩消耗了多少體內(nèi)能量？【答案】 (1) 100N?s(2) 200J【解析】【詳解】(1)男孩和女孩之間

10、的作用力大小相等，作用時(shí)間相等，故女孩受到的沖量等于男孩受到的沖量，對(duì)男孩，由動(dòng)量定理得： I P0- mv 0- 502 - 100N?s，所以女孩受到的沖量大小為 100N?s；(2)對(duì)女孩，由動(dòng)量定理得100 mv 1- mv0，故作用后女孩的速度 v1100502 m/s4m/s50根據(jù)能量守恒知，男孩消耗的能量為E1mv1221mv021501650 4200J；2226 在水平地面的右端B 處有一面墻，一小物塊放在水平地面上的A 點(diǎn)，質(zhì)量m 0.5 kg，AB 間距離s5 m ，如圖所示小物塊以初速度v08 m/s從 A 向 B 運(yùn)動(dòng)，剛要與墻壁碰撞時(shí)的速度v1 7 m/s ，碰撞

11、后以速度v2 6 m/s反向彈回重力加速度g 取10 m/s 2.求：(1) 小物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2) 若碰撞時(shí)間t0.05 s，碰撞過程中墻面對(duì)小物塊平均作用力F 的大小【答案】 (1)0.15(2)130 N【解析】【詳解】(1)從 A 到 B 過程，由動(dòng)能定理，有： mgs 1 mv 12 122mv0 2可得： 0.15.(2)對(duì)碰撞過程，規(guī)定向左為正方向，由動(dòng)量定理，有：Ft mv2 m( v1)可得： F 130 N.7 如圖所示，質(zhì)量均為 2kg 的物塊 A 和物塊 B 靜置于光滑水平血上，現(xiàn)讓A 以 v0=6m/s 的速度向右運(yùn)動(dòng)，之后與墻壁碰撞，碰后以v1=4m/s

12、 的速度反向運(yùn)動(dòng)，接著與物塊B 相碰并粘在一起。 g 取 10m/s 2.求:(1)物塊 A 與 B 碰后共同速度大小v;(2)物塊 A 對(duì) B 的沖量大小 I ;B(3)已知物塊 A 與墻壁碰撞時(shí)間為0.2s, 求墻壁對(duì)物塊A 平均作用力大小 F.【答案】（ 1） 2m/s（ 2） 4Ns（ 3） 100N【解析】【詳解】（1）以向左為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒：mAv1( mAmB )v得： v2m / s（2） AB 碰撞過程中，由動(dòng)量定理得，B 受到?jīng)_量： IB=mBv-0得： IB=4Ns（3） A 與墻壁相碰后反彈，由動(dòng)量定理得FtmA v1mA ( v0 )得： F100N8 蹦床是運(yùn)

13、動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目一個(gè)質(zhì)量為 60kg 的運(yùn)動(dòng)員從離水平網(wǎng)面3.2m 高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面高 5m 處，已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2s（ g 取 10m/s2）求：（ 1）運(yùn)動(dòng)員自由下落到接觸網(wǎng)時(shí)的瞬時(shí)速度（2）若把網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)做恒力處理，此力的大小是多少【答案】（ 1） 8m/ s，方向向下；（2）網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力大小為1500N【解析】【分析】（1）根據(jù)題意可以把運(yùn)動(dòng)員看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來處理，下落過程是自由落體運(yùn)動(dòng)，由位移-速度公式即可求出運(yùn)動(dòng)員著網(wǎng)前瞬間的速度大小；（ 2）上升過程是豎直上拋運(yùn)動(dòng)，我們可以算出自

14、豎直上拋運(yùn)動(dòng)的初速度，算出速度的變化量，由動(dòng)量定理求出網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力大小【詳解】（1）從 h1=3.2m 自由落體到床的速度為v1，則： v122gh1代入數(shù)據(jù)可得： v1=8m/ s，方向向下；（2）離網(wǎng)的速度為v2，則： v22gh210m / s ，方向豎直向上，規(guī)定向下為正方向，由動(dòng)量定理得：mgt -Ft=mv2-mv 1可得： Fmgmv2 mv1 =1500Nt所以網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力為1500N【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是對(duì)運(yùn)動(dòng)員的各個(gè)運(yùn)動(dòng)情況分析清楚，然后結(jié)合機(jī)械能守恒定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)量定理列式后聯(lián)立求解9 起跳摸高是學(xué)生常進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)。某中學(xué)生身高1.80m，質(zhì)量 70kg。

15、他站立舉臂，手指摸到的高度為2.10m.在一次摸高測(cè)試中，如果他下蹲，再用力瞪地向上跳起，同時(shí)舉臂，離地后手指摸到高度為2.55m。 設(shè)他從蹬地到離開地面所用的時(shí)間為0.7s。不計(jì)空氣阻力，（g=10m/s2）.求：(1)他跳起剛離地時(shí)的速度大??；(2)從蹬地到離開地面過程中重力的沖量的大小；(3)上跳過程中他對(duì)地面平均壓力的大小?！敬鸢浮浚?1） 3m/s（ 2）（ 2） 1000N【解析】【分析】人跳起后在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，由人的重心升高的高度利用機(jī)械能守恒可求得人剛離地時(shí)的速度；人在與地接觸時(shí)，地對(duì)人的作用力與重力的合力使人獲得上升的速度，由動(dòng)量定理可求得地面對(duì)他的支持力，再由牛頓第

16、三定律可求得他對(duì)地面的平均壓力；【詳解】（1）跳起后重心升高根據(jù)機(jī)械能守恒定律：，解得 ：；（ 2）根據(jù)沖量公式可以得到從蹬地到離開地面過程中重力的沖量的大小為：，方向豎直向下；（ 3）上跳過程過程中，取向上為正方向，由動(dòng)量定理即： ，將數(shù)據(jù)代入上式可得根據(jù)牛頓第三定律可知：對(duì)地面的平均壓力【點(diǎn)睛】。本題中要明確人運(yùn)動(dòng)的過程，找出人起跳的高度及人在空中運(yùn)動(dòng)的高度，從而正確選擇物理規(guī)律求解 。10 質(zhì)量為 50kg 的雜技演員不慎從7.2m 高空落下，由于彈性安全帶作用使他懸掛起來，已知彈性安全帶的緩沖時(shí)間為1s，安全帶長(zhǎng)3.2m ，則安全帶對(duì)演員的平均作用力是多大？（取 g=10m/s 2）【

17、答案】 900N【解析】【詳解】設(shè)安全帶對(duì)人的平均作用力為F；由題意得，人在落下的3.2m 是 自由落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)落下3.2m 達(dá)到的速度為v1，由動(dòng)能定理可得：mgh 1= 1 mv122得：v1=8m/s設(shè)向上為正方向，由動(dòng)量定理：（ F-mg） t=0-（ -mv）得：F=900 N11 飛機(jī)場(chǎng)有一架戰(zhàn)斗機(jī)，質(zhì)量m 5 10 3 Kg，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P 900 kW在戰(zhàn)備狀態(tài)下，一開始啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)就處于額定功率狀態(tài)，在跑道上經(jīng)過時(shí)間t=15s 運(yùn)動(dòng)，速度恰好達(dá)到最大速度 vm60 m/s 離開跑道飛機(jī)在跑道上運(yùn)動(dòng)過程中，受到的阻力不斷增大求：（ 1）飛機(jī)速度達(dá)到最大時(shí)，所受到的阻力大小；

18、（ 2）飛機(jī)從啟動(dòng)到最大速度的過程中，飛機(jī)所受合外力的沖量的大小；（ 3）飛機(jī)從啟動(dòng)到離開跑道，飛機(jī)克服阻力所做的功456【答案】 （1） 1.5 103 10 Ns （ 3） 4.5 J10N（ 2） I 合【解析】(1)飛機(jī)速度達(dá)到最大時(shí)，設(shè)飛機(jī)的牽引力為F，受到的阻力是f ，則FfP Fv 4解得 f 1.5 10 N(2)對(duì)飛機(jī)由動(dòng)量定理有I 合 mv 0解得 I 合 3 105N.s(3)從開始到離開跑道，設(shè)克服阻力做功是W，則Pt W1 mv22解得 W 4.5 106 J【點(diǎn)睛 】本題考查功及沖量的計(jì)算，要注意明確當(dāng)飛機(jī)達(dá)最大速度時(shí)，牽引力等于阻力12 花樣滑冰賽場(chǎng)上，男女運(yùn)動(dòng)員一起以速度v0