物理動量定理題20套(帶答案)

1、物理動量定理題 20 套(帶答案)一、高考物理精講專題動量定理1 . 2022 年將在我國舉辦第二十四屆冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一某 滑道示意圖如下，長直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h=10 m徑R=20 m 圓弧的最低點，質(zhì)量m=60 kg 的運動員從A處由靜止開始勻加速下滑，.取重力加速度g=10 m/s2.I大?。籆點時的受力圖，并求其所受支持力3 900 N(1) 已知 AB 段的初末速度，則利用運動學(xué)公式可以求解斜面的長度，即V2詬2aL2 2可解得:LV蟲100m2a(2) 根據(jù)動量定理可知合外力的沖量等于動量的該變量所以ImvB01800N s(3

2、 )小球在最低點的受力如圖所示2由牛頓第二定律可得：N mq mCyR從 B 運動到 C 由動能定理可知：u1212mqh mvCmvB22C是半加速度a=4.5 m/s2,到達B點時速度VB=30 m/s(1) 求長直助滑道AB的長度L;(2) 求運動員在AB段所受合外力的沖量的(3) 若不計BC段的阻力， 畫出運動員經(jīng)過 小.FN的大【解解得;N 3900N故本題答案是：(1)L 100m(2)I 1800N s(3)N 3900N點睛：本題考查了動能定理和圓周運動，會利用動能定理求解最低點的速度，并利用牛頓 第二定律求解最低點受到的支持力大小.2.如圖甲所示，物塊 A、B 的質(zhì)量分別是

3、mA= 4.0kg 和 mB= 3.0kg。用輕彈簧拴接，放在 光滑的水平地面上，物塊B 右側(cè)與豎直墻壁相接觸。另有一物塊C 從 t =0 時以一定速度向右運動，在 t = 4s 時與物塊 A 相碰，并立即與 A 粘在一起不再分開，C 的 v t 圖象如圖乙所示。求：(1) C 的質(zhì)量 me；(2) t = 8s 時彈簧具有的彈性勢能1, 412s 內(nèi)墻壁對物塊 B 的沖量大小 I;(3)B 離開墻后的運動過程中彈簧具有的最大彈性勢能Ep2?！敬鸢浮?1) 2kg ; ( 2) 27J, 36NS;( 3) 9J【解析】【詳解】(1) 由題圖乙知，C 與 A 碰前速度為 V1= 9m/s，碰后

4、速度大小為 V2= 3m/s , C 與 A 碰撞過 程動量守恒mcv1= (mA+ mv2解得 C 的質(zhì)量 mc= 2kg。(2) t = 8s 時彈簧具有的彈性勢能12Ep1=(mA+ mC)v2=27J2取水平向左為正方向，根據(jù)動量定理，412s 內(nèi)墻壁對物塊 B 的沖量大小l=(mA+ mc)V3-(mA+ me) (-V2)=36N S(3)由題圖可知，12s 時 B 離開墻壁，此時 A、C 的速度大小 V3= 3m/s，之后 A、B、C 及 彈簧組成的系統(tǒng)動量和機械能守恒，且當(dāng)A、 C 與 B 的速度相等時，彈簧彈性勢能最大(mA+ mV3= (mA+ mB+ mV41212(mA

5、+ mv3= (mA+ mB+ mc)v4+ Ep22 2解得 B 離開墻后的運動過程中彈簧具有的最大彈性勢能Ep2= 9Jo3.如圖所示， 粗糙的水平面連接一個豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道，其半徑為R=0.1 m ,半圓形軌道的底端放置一個質(zhì)量為m=0.1 kg 的小球 B,水平面上有一個質(zhì)量為M=0.3 kg 的小球 A 以初速度 V0=4.0 m/ s 開始向著木塊 B 滑動，經(jīng)過時間 t=0.80 s 與 B 發(fā)生彈性碰 撞.設(shè)兩小球均可以看作質(zhì)點，它們的碰撞時間極短，且已知木塊A 與桌面間的動摩擦因(2) 球碰撞后 B,C 的速度大??；(3) 小球 B 運動到最高點 C 時對軌道的壓力

6、；【答案】(1) 2m/s (2)VA=1 m/s ,VB=3m/s ( 3) 4N,方向豎直向上【解析】【分析】【詳解】(1)選向右為正，碰前對小球 A 的運動由動量定理可得：-jiMg t = MV-MVO解得：V=2m/s(2 )對 A、B 兩球組成系統(tǒng)碰撞前后動量守恒，動能守恒：MVMVAmvB121212MVMVAmvB2 2 2解得：VA=1m/sVB=3 m/s(3 )由于軌道光滑，B 球在軌道由最低點運動到 C 點過程中機械能守恒：1212mvBmvCmg2R2 22在最高點 C 對小球 B 受力分析，由牛頓第二定律有：mgFNmVC解得：FN= 4N由牛頓第三定律知， FN=

7、 FN=4N小球?qū)壍赖膲毫Φ拇笮?3N,方向豎直向上.A 和物塊 C 置于同一光滑水平軌道上，m、2m 和 3m，已知 A、B 一起以VO的速度向右運動，滑塊 C4.如圖所示，足夠長的木板端，A、B、C 的質(zhì)量分別為物塊B 置于 A 的左數(shù)卩=0.25(1) C 與 A 碰撞前的速度大小(ii) A、C 碰撞過程中 C 對 A 到?jīng)_量的大小.【答案】(1) C 與 A 碰撞前的速度大小是 Vo；3(2)A、C 碰撞過程中 C 對 A 的沖量的大小是mvo.2【解析】【分析】【詳解】試題分析：設(shè) C 與 A 碰前速度大小為 w，以 A 碰前速度方向為正方向，對 A、B、C 從碰前至最終都靜止

8、程由動量守恒定律得：(m 2m)v03my ?解得：V|v0.設(shè) C 與 A 碰后共同速度大小為V2，對 A、C 在碰撞過程由動量守恒定律得：mvo3mw (m 3m)v2在 A、C 碰撞過程中對 A 由動量定理得：ICAmv2mv03解得：ICAmv023即 A、C 碰過程中 C 對 A 的沖量大小為-mv0.方向為負.2考點：動量守恒定律【名師點睛】本題考查了求木板、木塊速度問題，分析清楚運動過程、正確選擇研究對象與運動過程是 解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用動量守恒定律即可正確解題；解題時要注意正方向的選擇.5. 一質(zhì)量為 0.5kg 的小物塊放在水平地面上的A 點，距離 A 點 5 m 的位置

9、B 處是一面墻，如圖所示物塊以 Vo= 8m/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 7m/s，碰后以 5m/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)必(2) 若碰撞時間為 0.05s，求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F;(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)0.32(2)F130N(3)W 9J【解析】(1)由動能定理， 有：mgs12mv2丄mv；可得0.322(2)由動量定理， 有Ft mvmv可得F130N.1，2(3)Wmv 9J.2【考點定位】本題考查動能定理、動量定理、

10、做功等知識6 甲圖是我國自主研制的 200mm 離子電推進系統(tǒng)， 已經(jīng)通過我國 實踐九號”衛(wèi)星空間飛 行試驗驗證，有望在 2015 年全面應(yīng)用于我國航天器離子電推進系統(tǒng)的核心部件為離子推 進器，它采用噴出帶電離子的方式實現(xiàn)飛船的姿態(tài)和軌道的調(diào)整，具有大幅減少推進劑燃 料消耗、操控更靈活、定位更精準等優(yōu)勢離子推進器的工作原理如圖乙所示，推進劑氙 原子 P 噴注入腔室 C 后，被電子槍 G 射出的電子碰撞而電離，成為帶正電的氙離子.氙離 子從腔室 C 中飄移過柵電極 A 的速度大小可忽略不計，在柵電極 A、B 之間的電場中加 速，并從柵電極 B 噴出.在加速氙離子的過程中飛船獲得推力.已知柵電極

11、A、B 之間的電壓為 U，氙離子的質(zhì)量為 m、電荷量為 q .(1)將該離子推進器固定在地面上進行試驗.求氙離子經(jīng)A、B 之間的電場加速后，通過 柵電極 B 時的速度 v 的大小；(2)配有該離子推進器的飛船的總質(zhì)量為 M，現(xiàn)需要對飛船運行方向作一次微調(diào)，即通過推進器短暫工作讓飛船在與原速度垂直方向上獲得一很小的速度此過程中可認為氙離子仍以第(1)中所求的速度通過柵電極 B.推進器工作時飛船的總質(zhì)量可視為不變.求 推進器在此次工作過程中噴射的氙離子數(shù)目N.(3)可以用離子推進器工作過程中產(chǎn)生的推力與A、B 之間的電場對氙離子做功的功率的比值 S 來反映推進器工作情況.通過計算說明采取哪些措施可

12、以增大S,并對增大 S 的實際意義說出你的看法.【答案】TA/ AvAv(1)(2)(3)增大 S 可以通過減小 q、 m吩U 或增大 m 的方法.提高該比值意味著推進器消耗相同的功率可以獲得更大的推力.【解析】試題分析：(1 )根據(jù)動能定理有-2解得：(2 )在與飛船運動方向垂直方向上，根據(jù)動量守恒有:MA v=NmvAfAvAfAv解得：(3) 設(shè)單位時間內(nèi)通過柵電極 A 的氙離子數(shù)為 n,在時間t內(nèi)，離子推進器發(fā)射出的氙離 子個數(shù)為N nt，設(shè)氙離子受到的平均力為F，對時間t內(nèi)的射出的氙離子運用動量定 理，F(xiàn)t Nmv ntmv，F(xiàn)= nmv根據(jù)牛頓第三定律可知，離子推進器工作過程中對飛

13、船的推力大小F=F= nmv電場對氙離子做功的功率 P= nqU根據(jù)上式可知：增大 S 可以通過減小 q、U 或增大 m 的方法. 提高該比值意味著推進器消耗相同的功率可以獲得更大的推力.(說明：其他說法合理均可得分)考點：動量守恒定律；動能定理；牛頓定律7.如圖所示，長為 1m 的長木板靜止在粗糙的水平面上，板的右端固定一個豎直的擋板， 長木板與擋板的總質(zhì)量為M =lkg，板的上表面光滑，一個質(zhì)量為m= 0.5kg 的物塊以大小為to=4m/s 的初速度從長木板的左端滑上長木板，與擋板碰撞后最終從板的左端滑離，擋板對 物塊的沖量大小為 2. 5N ? s,已知板與水平面間的動摩擦因數(shù)為=0.

14、5,重力加速度為g=10m/s2，不計物塊與擋板碰撞的時間，不計物塊的大小。求：Vnwi(1)物塊與擋板碰撞后的一瞬間，長木板的速度大??；(2 )物塊在長木板上滑行的時間。5【答案】(1) 2.5m/s (2)-6【解析】【詳解】(1)設(shè)物塊與擋板碰撞后的一瞬間速度大小為V!根據(jù)動量定理有：I mv0mw解得：V|1m/s設(shè)碰撞后板的速度大小為v2，碰撞過程動量守恒，則有:mv0Mv2mv1解得：v22.5m/s(2)碰撞前，物塊在平板車上運動的時間:t1L 1sV04由于x-X2L,假設(shè)成立，木板停下后，物塊在木板上滑行的時間:丄LX-X2t35因此物塊在板上滑行的總時間為：136s碰后 A

15、 速度v12m/ s(2)A、B 碰撞過程，對 B 球：Ft。得碰撞過程兩小(1)B 小球剛好能運動到圓形軌道的最高點:m2g2vm2_R設(shè) B 球碰后速度為v2，由機械能守恒可知:-m2v；2m2gR21m2v222vA、B 碰撞過程系統(tǒng)動量守恒:m|V0m1v1m2v2碰撞后，長木板以V2做勻減速運動，加速度大?。篴設(shè)長木板停下時，物塊還未滑離木板，木板停下所用時間：一1在此時間內(nèi)，物塊運動的距離：X|V|t2- m(m M )gM7.5m/s12t2V2木板運動的距離:X25m12&如圖，有一個光滑軌道，其水平部分徑 R=0.5m;質(zhì)量為 m1=5kg 的 A 球以 vo=6m/

16、s 的速度沿軌道向右運動, 上質(zhì)量為 m2=4kg 的 B 球發(fā)生碰撞， 兩小球碰撞過程相互作用的時為 球恰好越過圓形軌道最高點。兩球可視為質(zhì)點，1=1MN 段和圓形部分 NPQ 平滑連接，圓形軌道的半與靜止在水平軌道to=0.02s，碰撞后 B 小g=10m/s2。求:m2v21000N球間的平均作用力大小F9.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，質(zhì)量 m= 0.5 kg,AB 間距離 s= 5 m ,如圖所示小物塊以初速度vo= 8 m/s 從 A 向 B 運動，剛要與墻壁碰撞時的速度7 m/s，碰撞后以速度 V2= 6 m/s 反向彈回.重力加速度g 取

17、10 m/s2.求：(1) 小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)卩；(2) 若碰撞時間 t = 0.05 s,碰撞過程中墻面對小物塊平均作用力F 的大小.【答案】(1)0.15(2)130 N【解析】【詳解】/ 1212(1) 從 A 到 B 過程，由動能定理，有：一mg 彷一 mv12mv022 2可得：尸 0.15.(2) 對碰撞過程，規(guī)定向左為正方向，由動量定理，有：Ft= mv2 m( V1)可得：F= 130 N.10.如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車A,質(zhì)量 mA= 4kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計，可視為質(zhì)點的物塊B 置于 A 的上表面，B 的質(zhì)量 mB=2k

18、g，現(xiàn)對 A 施加一個水平向右的恒力F= 10N, A 運動一段時間后，小車左端固定的擋板B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后A、B 粘合在一起，共同在 F 的作用下繼續(xù)運動，碰撞后經(jīng)時間 t = 0.6s,二者的速度達到 v= 2m/s，求：(1)A、B 碰撞后瞬間的共同速度 v 的大??；(2)A、B 碰撞前瞬間，A 的速度VA的大小。【答案】 (1) 1m/s ;( 2) 1.5m/s?！窘馕觥俊驹斀狻?1) A、B 碰撞后共同運動過程中，選向右的方向為正，由動量定理得： Ft=( mA+mB)vt-( mA+mB) v,代入數(shù)據(jù)解得：v= 1m/s;(2 )碰撞過程系統(tǒng)內(nèi)力遠大于外力，系統(tǒng)動量

19、守恒，以向右為正方向，由動量守恒定律得：mAvA=( mA+mB) v,代入數(shù)據(jù)解得：VA=1.5m/s ；11.質(zhì)量 m=0.60kg 的籃球從距地板 H=0.80m 高處由靜止釋放，與水平地板撞擊后反彈上 升的最大高度 h=0.45m，從釋放到彈跳至 h 高處經(jīng)歷的時間 t=1.1s,忽略空氣阻力，取重 力加速度 g=10m/s2，求：(1 )籃球與地板撞擊過程中損失的機械能 E;(2)籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅Φ拇笮?【答案】(1)2.1J(2)16.5N，方向向下【解析】【詳解】(1)籃球與地板撞擊過程中損失的機械能為E mgH mgh 0.6 10(0.8 0.45)J=2.1J解得F根據(jù)牛頓第三定律，籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅c睛：本題主要考查了自由落體運動的基本規(guī)律，的沖量等于物體動量的變化量， 從而求出地板對籃球的作用力.12.如圖所示， 小球 A 系在細線的一(2)設(shè)籃球從 H 高處下落到地板所用時間為t1，剛接觸地板時的速度為v1;反彈離地時的速度為v2，上升的時間為t2, 下落過程由動能定理和運動學(xué)公式解得上升過程解得mgH12mv24m/s0.4sgmgh