2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)專題分類練習(xí)卷：動量和動量定理

1、2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)專題分類練習(xí)卷：動量和動量定理動量與動量定理題型一對動量定理的理解和基本應(yīng)用【例1】（2019北京西城區(qū)模擬）1966年，在地球的上空完成了用動力學(xué)方法測質(zhì)量的實驗.實驗時，用雙子星號宇宙飛船去接觸正在軌道上運行的火箭組（后者的發(fā)動機已熄火），接觸以后，開動 雙子星號”飛船的推進器，使飛船和火箭組共同加速.推進器的平均推力F = 895 N,推進器開動時間 At=7 s.測出飛船和火箭組的速度變化Av=0.91 m/s.已知雙子星號”飛船的質(zhì)量 mi = 3 400 kg.由以上實驗數(shù)據(jù)可測出火箭組的質(zhì)量m2為（）A. 3 400 kgB. 3 485 kgC. 6

2、265 kgD. 6 885 kg【變式1.在光滑水平面上，原來靜止的物體在水平力F作用下，經(jīng)過時間t后，動量為p,動能為Ek；若該物體在此光滑水平面上由靜止出發(fā)，仍在水平力F的作用下，則經(jīng)過時間 2t后物體的（）A .動量為4pB.動量為小pC.動能為4EkD.動能為2Ek【變式2.（多選）質(zhì)量為m的物體,以V0的初速度沿斜面上滑，到達最高點后返回原處的速度大小為vt,且 vt=0.5V0,貝心 ）A.上滑過程中重力的沖量比下滑時小 3C.合力的沖量在整個過程中大小為2mv0題型二動量定理的綜合應(yīng)用1.應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象【例2】有關(guān)實際中的現(xiàn)象，下列說法正確的是B.上滑時和下滑時

3、支持力的沖量都等于零、，1D.整個過程中物體的動量變化量為-mv0（）A .火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度B .體操運動員在著地時屈腿是為了減小地面對運動員的作用力C.用槍射擊時要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響D.為了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度，發(fā)動機艙越堅固越好【變式1】如圖所示，一鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上，當(dāng)以足夠大的速度 v抽出紙條后，鐵塊掉在地上的 P點.若以2v速度抽出紙條，則鐵塊落地點為（）怏塊 廠工 紙條P ,，也，“，血，山山A.仍在P點B.在P點左邊C.在P點右邊不遠(yuǎn)處D.在P點右邊原水平位移的兩倍處【變式2】從同樣高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，

4、而掉在草地上不容易打碎，下列說法正確的是（）A .掉在水泥地上的玻璃杯動量小，而掉在草地上的玻璃杯動量大B.掉在水泥地上的玻璃杯動量改變小，掉在草地上的玻璃杯動量改變大C.掉在水泥地上的玻璃杯動量改變大，掉在草地上的玻璃杯動量改變小D .掉在水泥地上的玻璃杯動量改變量與掉在草地上的玻璃杯動量改變量相等 2.應(yīng)用動量定理解決兩類問題（1）應(yīng)用動量定理解決微粒類問題微粒及其特點通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為微粒”，質(zhì)量具有獨立性，通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟1建立柱體”模型，沿運動的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S2微兀研究，作用時間At內(nèi)一段柱形流體的長度為 Al,對應(yīng)的體積為

5、 加一Sv0At,則微兀內(nèi)的粒子數(shù) N=nvoSAt3先應(yīng)用動量定理研究單個粒子，建立方程，再乘以N計算（即電離出正離子）,【例3】航天器離子發(fā)動機原理如圖所示，首先電子槍發(fā)射出的高速電子將中性推進劑離子化 正離子被正、負(fù)極柵板間的電場加速后從噴口噴出，從而使航天器獲得推進或調(diào)整姿態(tài)的反沖力.已知單個正離子的質(zhì)量為m,電荷量為q,正、負(fù)柵板間加速電壓為 U,從噴口噴出的正離子所形成的電流為I.忽略離子間的相互作用力，忽略離子噴射對航天器質(zhì)量的影響.該發(fā)動機產(chǎn)生的平均推力F的大小為（）mUC- I 2qmUD. 2Iq5 / 9【變式】正方體密閉容器中有大量運動粒子，每個粒子質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)

6、粒子數(shù)量 n為恒量.為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略；其速率均為v,且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變.利用所學(xué)力學(xué)知識，導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v的關(guān)系.（注意：解題過程中需要用到、但題目沒有給出白物理量，要在解題時做必要的說明）（2）應(yīng)用動量定理解決流體類問題【例4】（2019合肥一模）質(zhì)量為0.2 kg的小球豎直向下以 6 m/s的速度落至水平地面上，再以 4 m/s的速度Ap和合外力對小球做的反向彈回.取豎直向上為正方向，在小球與地面接觸的時間內(nèi)，關(guān)于球動量變化量功W,下列說法正確的是A. Ap = 2 kg m/

7、sW= 2 JB . Ap= - 2 kg m/sW= 2 JC. Ap = 0.4 kg m/W= 2 JD. Ap=- 0.4 kg m/sv= 2 J【變式】（2019山東淄博一中質(zhì)檢）如圖所示是一種彈射裝置，彈丸的質(zhì)量為m,底座的質(zhì)量M = 3m,開始時均處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)彈簧釋放將彈丸以對地速度1v向左發(fā)射出去后，底座反沖速度的大小為-v,則摩擦力對底座的沖量A . 0為（）1、，B. mv,方向向左- 1、，C. 4mv，方向向右c 3D. 4mv,方向向左【變式2】一艘帆船在湖面上順風(fēng)航行,在風(fēng)力的推動下做速度為vo=4 m/s的勻速直線運動.已知帆船在該運動狀態(tài)下突然失去風(fēng)的推力

8、的作用，此后帆船在湖面上做勻減速直線運動，經(jīng)過t=8 s靜止；該帆船的帆面正對風(fēng)的有效面積為S= 10 m2,帆船的總質(zhì)量約為 M = 936 kg,若帆船在行駛過程中受到的阻力恒定不變，空氣的密度為1.3 kg/m 3,下列說法正確的是（）A .風(fēng)停止后帆船的加速度大小是1 m/sB.帆船在湖面上順風(fēng)航行所受水的阻力大小為468 NC.帆船勻速運動受到風(fēng)的推力的大小為936 D.風(fēng)速的大小為10 m/s題型三動量定理在多過程問題中的應(yīng)用【例5】一高空作業(yè)的工人重為 600 N,系一條長為L = 5 m的安全帶，若工人不慎跌落時安全帶的緩沖時間t=1 s（工人最終懸掛在空中），則緩沖過程中安全

9、帶受的平均沖力是多少?（g取10 m/s2,忽略空氣阻力的影響）【變式1】如圖所示，自動稱米機已在許多大糧店廣泛使用.買者認(rèn)為：因為米流落到容器中時對容器有向下的沖力而不劃算；賣者則認(rèn)為：當(dāng)預(yù)定米的質(zhì)量達到要求時，自動裝置即刻切斷米流，此刻有一些米仍在空中，這些米是多給買者的，因而雙方爭執(zhí)起來.下列說法正確的是A.買者說的對B.賣者說的對C.公平交易D.具有隨機性，無法判斷【變式2】一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的A點，距離A點5 m的位置B處是一面墻，如圖所示.一物塊以vo= 9 m/s的初速度從A點沿AB方向運動，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向

10、運動直至靜止，g取10 m/s2.b（1）求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)4（2）若碰撞時間為0.05 s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力F的大小;（3）求物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功W.參考答案題型一對動量定理的理解和基本應(yīng)用題型二動量定理的綜合應(yīng)用1.應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象【例2】有關(guān)實際中的現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A .火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度B .體操運動員在著地時屈腿是為了減小地面對運動員的作用力C.用槍射擊時要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響D.為了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度，發(fā)動機艙越堅固越好【答案】ABC【解析】.火箭升空時，內(nèi)能減小，轉(zhuǎn)化為

11、機械能，火箭向后噴出氣流，火箭對氣流有向后的力，由于力的作用是相互的，氣流對火箭有向前的力的作用，從而推動火箭前進，故選項 A正確；體操運動員在落地的過程中，動量變化 一定，由動量定理可知，運動員受到的沖量I 一定，著地時屈腿是延長時間 t,由I=Ft可知，延長時間t可以減小運動員所受到白平均沖力 F,故B正確；用槍射擊時要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響，故選項 C正確；為 了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度，就要延長碰撞時間，由 I=Ft可知，車體前部的發(fā)動機艙不能太堅固，故選 項D錯誤.【變式1】如圖所示，一鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上，當(dāng)以足夠大的速度 v抽出紙條后，鐵塊掉在地上的 P

12、點.若以2v速度抽出紙條，則鐵塊落地點為 （）鐵塊， 口,工繳條I 占【解析】玻璃杯從同樣高度落下，到達地面時具有相同的速度，即具有相同的動量，與地面相互作用后都靜止.所以兩種地面的情況中玻璃杯動量的改變量相同，故A、B、C錯誤，D正確.2.應(yīng)用動量定理解決兩類問題 （1）應(yīng)用動量定理解決微粒類問題（即電離出正離子）,【例3】航天器離子發(fā)動機原理如圖所示，首先電子槍發(fā)射出的高速電子將中性推進劑離子化 正離子被正、負(fù)極柵板間的電場加速后從噴口噴出，從而使航天器獲得推進或調(diào)整姿態(tài)的反沖力.已知單個正離子的質(zhì)量為m,電荷量為q,正、負(fù)柵板間加速電壓為 U,從噴口噴出的正離子所形成的電流為I.忽略離子

13、間的相互F的大小為（）作用力，忽略離子噴射對航天器質(zhì)量的影響.該發(fā)動機產(chǎn)生的平均推力1【解析】.以正離子為研究對象， 由動能定理可得 qU = 2mv2, At時間內(nèi)通過的總電荷量為 Q=IAt,噴出的總質(zhì)量 Am=qm= Im.由動量定理可知F At= Amv,聯(lián)立以上各式求解可得 5=1、/2，選項A正確.【變式】正方體密閉容器中有大量運動粒子，每個粒子質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)粒子數(shù)量 n為恒量.為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略；其速率均為v,且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變.利用所學(xué)力學(xué)知識，導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v

14、的關(guān)系.（注意：解題過程中需要用到、但題目沒有給出白物理量，要在解題時做必要的說明）: 新、一、_1 八【答案】f=三nmv2 3【解析】一個粒子每與器壁碰撞一次給器壁的沖量AI = 2mv,如圖所示，以器壁上面積為 S的部分為底、v四為高構(gòu)成柱體，由題設(shè)可知，其內(nèi)有1的粒子在At時間內(nèi)與器壁上面積為 S的部分發(fā)生碰撞，碰壁粒子總數(shù)N=1nSvAt 66At時間內(nèi)粒子給器壁的沖量 I = N IA= 'nSm/At32020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)專題分類練習(xí)卷：動量和動量定理器壁上面積為S的部分受到粒子的壓力F='F 1則器壁單位面積所受粒子的壓力f= F =1nmv2S 3（2）

15、應(yīng)用動量定理解決流體類問題【例4】（2019合肥一模）質(zhì)量為0.2 kg的小球豎直向下以 6 m/s的速度落至水平地面上，再以 4 m/s的速度 反向彈回.取豎直向上為正方向，在小球與地面接觸的時間內(nèi)，關(guān)于球動量變化量Ap和合外力對小球做的功W,下列說法正確的是（ ）A. Ap=2 kg m/sW= - 2 JB. Ap= - 2 kg m/sW= 2 JC. Ap=0.4 kg - m/SV= - 2 JD. Ap=- 0.4 kg - m/SV= 2 J綠=mv2mv1= 0.2 x 4ig m/s 0.2 x-( 6)【解析】取豎直向上為正方向，則小球與地面碰撞過程中動量的變化量: .

16、1o 1 o 1o 1okg - m/s 2 kg - m/班向豎直向上.由動能te理，合外力做的功：W= gmv2 mv2：1 x 0.2 2J備X 0.2 2 J= 2 J,故A正確.【變式】（2019山東淄博一中質(zhì)檢）如圖所示是一種彈射裝置，彈丸的質(zhì)量為 m,底座的質(zhì)量M = 3m,開始時均處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)彈簧釋放將彈丸以對地速度v向左發(fā)射出去后，底座反沖速度的大小為Jv,則摩擦力對底座的沖量4為（）A. 0B. mv,方向向左C. 4mv,方向向右D. -mv,方向向左11 / 9【答案】B.【解析】設(shè)向左為正方向，對彈丸，根據(jù)動量定理：I=mv;則彈丸對底座的作用力的沖量為一mv,對

17、底座根據(jù)動量定理：If+（ mv）= 3m 4得：If=+mv ,正號表示正方向，向左.【變式2】一艘帆船在湖面上順風(fēng)航行，在風(fēng)力的推動下做速度為 v0=4 m/s的勻速直線運動.已知帆船在該運動狀態(tài)下突然失去風(fēng)的推力的作用，此后帆船在湖面上做勻減速直線運動，經(jīng)過t=8 s靜止；該帆船的帆面正對風(fēng)的有效面積為S= 10 m2,帆船的總質(zhì)量約為 M = 936 kg,若帆船在行駛過程中受到的阻力恒定不變，空氣的密度為p1.3 kg/m 3,下列說法正確的是（）B.風(fēng)停止后帆船的加速度大小是1 m/sB.帆船在湖面上順風(fēng)航行所受水的阻力大小為468 NC.帆船勻速運動受到風(fēng)的推力的大小為936 D

18、.風(fēng)速的大小為10 m/s【答案】BD.【解析】求解風(fēng)停止后帆船的加速度時要選擇帆船作為研究對象，求解風(fēng)速時要選擇在時間t內(nèi)正對帆面且吹向帆f的作用，做勻減速直線運動，設(shè)帆船的加速度大小為面的空氣作為研究對象，風(fēng)突然停止，帆船只受到水的阻力a,則a=vt0= 0.5 m/s2,選項A錯誤；由牛頓第二定律可得 f= Ma,代入數(shù)據(jù)解得f = 468 N,選項B正確；設(shè)帆船 勻速運動時受到風(fēng)的推力大小為F,根據(jù)平衡條件得 F-f= 0,解得F = 468 N,選項C錯誤；設(shè)在時間t內(nèi)，正對帆面且吹向帆面的空氣的質(zhì)量為m,則m= p （v V0）t,根據(jù)動量定理有一Ft=mv0mv,解得v= 10

19、m/s,選項D正確.題型三 動量定理在多過程問題中的應(yīng)用應(yīng)用動量定理解決多過程問題的方法與動能定理類似，有分段列式和全程列式兩種思路.【例5】一高空作業(yè)的工人重為 600 N,系一條長為L=5 m的安全帶，若工人不慎跌落時安全帶的緩沖時間t=1 s（工人最終懸掛在空中），則緩沖過程中安全帶受的平均沖力是多少？（g取10 m/s2,忽略空氣阻力的影響）【答案】1 200 N【解析】 法一 分段列式法：依題意作圖，如圖所示.L設(shè)工人剛要拉緊安全帶時的速度為vi, v2=2gL,得vi =低LL經(jīng)緩沖時間t = 1 s后速度變?yōu)?,取向下為正方向，對工人由動量定理知，工人受兩個力作用，即拉力F和重力

20、mg,mgt+ mvi所以(mg F)t = 0mvi, F=1將數(shù)值彳弋入得 F= 1 200 N.由牛頓第三定律，工人給安全帶的平均沖力F為1 200 N,方向豎直向下.F的沖量大法二 全程列式法：在整個下落過程中對工人應(yīng)用動量定理，重力的沖量大小為小為Ft.初、末動量都是零，取向下為正方向，由動量定理知由牛頓第三定律知工人給安全帶的平均沖力F '= F= 1 200 N ,方向豎直向下.【變式1】如圖所示，自動稱米機已在許多大糧店廣泛使用.買者認(rèn)為：因為米流落到容器中時對容器有向下的沖 力而不劃算；賣者則認(rèn)為：當(dāng)預(yù)定米的質(zhì)量達到要求時，自動裝置即刻切斷米流，此刻有一些米仍在空中，

21、這些米是多給買者的，因而雙方爭執(zhí)起來.下列說法正確的是()A.買者說的對B.賣者說的對C.公平交易D.具有隨機性，無法判斷【答案】C.【解析】設(shè)米流的流量為 d,它是恒定的，米流在出口處速度很小可視為零，若切斷米流后，設(shè)盛米的容器中靜止的那部分米的質(zhì)量為 mi,空中還在下落的米的質(zhì)量為m2,落到已靜止的米堆上的一小部分米的質(zhì)量為Am.在極短時間At內(nèi)，取Am為研究對象，這部分米很少，Am=d 9設(shè)其落到米堆上之前的速度為v,經(jīng)At時間靜止，如圖所示，取豎直向上為正方向，由動量定理得(F Zmg) &= Amv即 F = dv+ d - g,因 At 很小，故 F = dv根據(jù)牛頓第三定

22、律知F = F',稱米機的讀數(shù)應(yīng)為v=mi + d- gNmig+ FM = 一=:g gd- = m2 g因切斷米流后空中尚有 t=v時間內(nèi)對應(yīng)的米流在空中，故g【變式2】一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的A點，距離A點5 m的位置B處是一面墻，如圖所示.一物塊以vo= 9 m/s的初速度從A點沿AB方向運動，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向運動直至靜止，g取10 m/s2.(1)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)叵(2)若碰撞時間為0.05 s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力F的大小;(3)求物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功W.【答案】(1

23、)0.32 (2)130 N (3)9 J1cle【斛析】(1)由動能te理有一mgxp 2mv22mv0可得 尸0.32.(2)由動量定理有 F四=mv- mv可得F= 130 N.由能量守恒定律有 W= 2mv2 = 9 J.【例1】（2019北京西城區(qū)模擬）1966年，在地球的上空完成了用動力學(xué)方法測質(zhì)量的實驗.實驗時，用雙子星號宇宙飛船去接觸正在軌道上運行的火箭組（后者的發(fā)動機已熄火），接觸以后，開動 雙子星號”飛船的推進器，使飛船和火箭組共同加速.推進器的平均推力F = 895 N ,推進器開動時間 At= 7 s.測出飛船和火箭組的速度變化Av=0.91 m/s.已知雙子星號”飛船

24、的質(zhì)量 mi = 3 400 kg.由以上實驗數(shù)據(jù)可測出火箭組的質(zhì)量m2為（）A. 3 400 kgB. 3 485 kg C. 6 265 kgD. 6 885 kg【答案】選B.【解析】根據(jù)動量定理得 F At= （m + m2） ZV,代入數(shù)據(jù)解得 m2= 3 485 kg B選項正確.【變式1.在光滑水平面上，原來靜止的物體在水平力F作用下，經(jīng)過時間t后，動量為p,動能為Ek；若該物體在此光滑水平面上由靜止出發(fā)，仍在水平力F的作用下，則經(jīng)過時間 2t后物體的（）A.動量為4pB.動量為42PC.動能為4EkD.動能為2Ek【答案】C【解析】根據(jù)動量定理得，F(xiàn)t=p, F-t= pi,解得p1 = 2p,故A、B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律得 F = ma,解得a=m,1因為水平力F不變