高中物理動(dòng)量定理試題類型及其解題技巧

1、高中物理動(dòng)量定理試題類型及其解題技巧一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1 .觀賞“煙火”表演是某地每年“春節(jié)”慶?；顒?dòng)的壓軸大餐。某型“禮花”底座僅0.2s的發(fā)射時(shí)間，就能將質(zhì)量為m=5kg的禮花彈豎直拋上180m的高空。(忽略發(fā)射底座高度，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2)(1) “禮花”發(fā)射時(shí)燃燒的火藥對(duì)禮花彈的平均作用力是多少？(已知該平均作用力遠(yuǎn)大于禮花彈自身重力)(2)某次試射，當(dāng)禮花彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸成沿水平方向運(yùn)動(dòng)的兩塊(爆炸時(shí)炸藥質(zhì)量忽略不計(jì))，測(cè)得前后兩塊質(zhì)量之比為1： 4,且炸裂時(shí)有大小為 E=9000J的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能，則兩塊落地點(diǎn)間的距離是多少？【答案】 1550N;

2、(2)900m【解析】【分析】【詳解】(1)設(shè)發(fā)射時(shí)燃燒的火藥對(duì)禮花彈的平均作用力為F,設(shè)禮花彈上升時(shí)間為 t,則：,1.2h -gt解得t 6s對(duì)禮花彈從發(fā)射到拋到最高點(diǎn)，由動(dòng)量定理Ft。mg(t t°) 0其中t0 0.2s解得F 1550N(2)設(shè)在最高點(diǎn)爆炸后兩塊質(zhì)量分別為m1、m2,對(duì)應(yīng)的水平速度大小分別為V1、V2,則：在最高點(diǎn)爆炸，由動(dòng)量守恒定律得m1V1 m2V2由能量守恒定律得1 212E m1Vl m2V22 2其中m11m24m m1 m2聯(lián)立解得v1120m/sv2 30m/s之后兩物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，則 豎直方向有h 2gt2水平方向有s Vit v2t由以上各

3、式聯(lián)立解得s=900m2 .如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為 m的物體，初速度為 vo,在水平合外力 F (恒力)的作用下，經(jīng) 過一段時(shí)間t后，速度變?yōu)関to(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 F ma,加速度定義a v/解得Ft mvi mv0即動(dòng)量定理，F(xiàn)t表示物體所受合力的沖量，mvt-mvo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Ft mv

4、i mv0在動(dòng)量變化相等的情況下，作用時(shí)間越長(zhǎng)，作用力越小。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。3 .如圖所示，質(zhì)量為 m=245g的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為M=0.5kg的木板左端，足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為k 0.4,質(zhì)量為m0 = 5g的子彈以速度v0=300m/s沿水平方向射入木塊并留在其中(時(shí)間極短)，子彈射入后，g取10m/s2,求：(1)子彈進(jìn)入木塊后子彈和木塊一起向右滑行的最大速度vi(2)木板向右滑行的最大速度V2(3)木塊在木板滑行的時(shí)間t【答案】(1)

5、vi= 6m/s (2) v2=2m/s (3) t=1s【解析】【詳解】(1)子彈打入木塊過程，由動(dòng)量守恒定律可得：movo=(mo+m)vi解得：vi = 6m/s(2)木塊在木板上滑動(dòng)過程，由動(dòng)量守恒定律可得：(mo+m)vi=(m 0+m+M)v2解得：v2=2m/s(3)對(duì)子彈木塊整體，由動(dòng)量定理得：Mmo+m)gt=(mo+m)(v2 vi)解得：物塊相對(duì)于木板滑行的時(shí)間V2viis4 .在距地面20m高處，某人以20m/s的速度水平拋出一質(zhì)量為 ikg的物體，不計(jì)空氣阻力(g 取 i0m/ s2)。求(I)物體從拋出到落到地面過程重力的沖量；(2)落地時(shí)物體的動(dòng)量。【答案】(i)

6、 20N?s,方向豎直向下(2)20J2kg m/s ,與水平方向的夾角為 45°【解析】【詳解】(I)物體做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：h)解得：t=2s則物體從拋出到落到地面過程重力的沖量I=mgt=i x I0X 2=20N?s方向豎直向下。(2)在豎直方向，根據(jù)動(dòng)量定理得I=Py-0。可得，物體落地時(shí)豎直方向的分動(dòng)量py=20kg?m/s物體落地時(shí)水平方向的分動(dòng)量px=mvo=1 x 20=20kg?m/s故落地時(shí)物體的動(dòng)量pPx P2 202kg m/s設(shè)落地時(shí)動(dòng)量與水平方向的夾角為0,則tanPyPx0=455 .如圖所示，兩個(gè)小球A和B質(zhì)量分別是 2.0kg, na= 1.6kg,

7、球A靜止在光滑水平面上的M點(diǎn)，球B在水平面上從遠(yuǎn)處沿兩球的中心連線向著球A運(yùn)動(dòng)，假設(shè)兩千相距Lw 18m時(shí)存在著恒定的斥力 F, L> 18m時(shí)無相互作用力.當(dāng)兩球相距最近時(shí)，它們間的距離為d=2m,此 時(shí)球B的速度是4m/s.求：ABM(1)球B的初速度大小；(2)兩球之間的斥力大??；(3)兩球從開始相互作用到相距最近時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間【答案】(1) Vbo 9% ； (2) F 2.25N ; t 3.56s【解析】試題分析：(1)當(dāng)兩球速度相等時(shí)，兩球相距最近，根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出B球的初速度；(2)在兩球相距L> 18m時(shí)無相互作用力，B球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，兩球相距LW 18m時(shí)

8、存在著恒定斥力 F, B球做勻減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理可得相互作用力(3)根據(jù)動(dòng)量定理得到兩球從開始相互作用到相距最近時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間.(1)設(shè)兩球之間的斥力大小是F,兩球從開始相互作用到兩球相距最近時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間是to當(dāng)兩球相距最近時(shí)球B的速度Vb 4ms ,此時(shí)球A的速度Va與球B的速度大小相等，Va Vb 4 ms ,由動(dòng)量守恒定律可mVB。mA mB V得：Vbo 9 m ;(2)兩球從開始相互作用到它們之間距離最近時(shí)，它們之間的相對(duì)位移Ax=L-d,由功能關(guān)1'2122一系可得：F X -mBvB- mAvAmBvB得：F=2.25N22(3)根據(jù)動(dòng)量定理，對(duì) A球有Ft mvA

9、0,得t 3.56s點(diǎn)晴：本題綜合考查了動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，綜合性較強(qiáng).知道速度相等時(shí)，兩球相距最近，以及知道恒力與與相對(duì)位移的乘積等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失是解決本 題的關(guān)鍵.6 .冬奧會(huì)短道速滑接力比賽中，在光滑的冰面上甲運(yùn)動(dòng)員靜止，以 10m/s運(yùn)動(dòng)的乙運(yùn)動(dòng)員從后去推甲運(yùn)動(dòng)員，甲運(yùn)動(dòng)員以 6m/s向前滑行，已知甲、乙運(yùn)動(dòng)員相互作用時(shí)間為1s,甲運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量 mi=70kg、乙運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量 m2=60kg,求：八二/匙乙運(yùn)動(dòng)員的速度大小；甲、乙運(yùn)動(dòng)員間平均作用力的大小。【答案】(1)3m/s (2)F=420N【解析】【詳解】(1)甲乙運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律公式 m1vi

10、m2 v2 mWi m2v2得： v2 3m/s(2)甲運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化： p miM-m1vl 對(duì)甲運(yùn)動(dòng)員利用動(dòng)量定理：p Ft由式可得：F=420N7 .如圖，有一個(gè)光滑軌道，其水平部分 MN段和圓形部分 NPQ平滑連接，圓形軌道的半徑R=0.5m;質(zhì)量為m1=5kg的A球以vo=6m/s的速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，與靜止在水平軌道上質(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(shí)為to=0.02s,碰撞后B小球恰好越過圓形軌道最高點(diǎn)。兩球可視為質(zhì)點(diǎn)，g=10m/s2。求：(1)碰撞后A小球的速度大小。(2)碰撞過程兩小球間的平均作用力大小?！敬鸢浮?1)2m/s (2)1000N【

11、解析】【詳解】2v(1)B小球剛好能運(yùn)動(dòng)到圓形軌道的取局點(diǎn)：m2g m2 一R1919設(shè)B球碰后速度為v2,由機(jī)械能守恒可知：一m2v2 2m2gR m2v22A、B碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒：mivo mivi m2v2碰后A速度v1 2m/s(2)A、B碰撞過程，對(duì) B球：Fto m2v2得碰撞過程兩小球間的平均作用力大小F 1000N8 .如圖所示，在粗糙的水平面上0.5a1.5a區(qū)間放置一探測(cè)板(a m0 )。在水平面qB的上方存在水平向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)右邊界離小孔O距離為a,位于水平面下方離子源 C飄出質(zhì)量為 m,電荷量為q,初速度為0的一束負(fù)離子，這束離子經(jīng)電勢(shì)差

12、為U 鄴0的電場(chǎng)加速后，從小孔 O垂直水平面并垂直磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域，t時(shí)9q間內(nèi)共有N個(gè)離子打到探測(cè)板上。T(1)求離子從小孔 。射入磁場(chǎng)后打到板上的位置。(2)若離子與擋板碰撞前后沒有能量的損失，則探測(cè)板受到的沖擊力為多少？dNm0方向水平向左3t(3)若射到探測(cè)板上的離子全部被板吸收，要使探測(cè)板不動(dòng)，水平面需要給探測(cè)板的摩擦 力為多少？【答案】(1)打在板的中間(2) 2Nmv0方向豎直向下(3)3t【解析】(1)在加速電場(chǎng)中加速時(shí)據(jù)動(dòng)能定理:qU 1mv2,22代入數(shù)據(jù)得v2 vo32在磁場(chǎng)中洛侖茲力提供向心力：qvB m上,所以半徑r 旦丫rqB2mv02 a3qB 3軌跡如圖:所以

13、OB OAtan600a,離子離開磁場(chǎng)后打到板的正中間。(2)設(shè)板對(duì)離子的力為F ,垂直板向上為正方向，根據(jù)動(dòng)量定理：FtF=2Nmv03t根據(jù)牛頓第三定律，探測(cè)板受到的沖擊力大小為3t(3)若射到探測(cè)板上的離子全部被板吸收，板對(duì)離子水平方向的力為T,根據(jù)動(dòng)量定理:03Tt Nmvcos30 Nmv0, 3_ /3Nmv0一 3t離子對(duì)板的力大小為3Nmv0 ,方向水平向右。3t所以水平面需要給探測(cè)板的摩擦力大小為內(nèi)Nmv0 ,方向水平向左。3t9. 一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平桌面上，如圖 1所示，現(xiàn)在對(duì)物體施加一個(gè)水平向右 的拉力F,拉力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖2所示，已知物體在第1s

14、內(nèi)保持靜止?fàn)顟B(tài)，第 2s初開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第 3s末撤去拉力，第5s末物體速度減小為 0.求：卸圖上. .一0. .一02 .Nmvsin30Nmvsin30 Nmv03(1)前3s內(nèi)拉力F的沖量.(2)第2s末拉力F的功率.【答案】(1) 25N s (2) 50W【解析】【詳解】(1)由動(dòng)量定理有I Ft1F2t2即前3s內(nèi)拉力F的沖量為I 25N s(2)設(shè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中所受滑動(dòng)摩擦力大小為f,則在2s6s內(nèi)，由動(dòng)量定理有F2t2 f(t2 t3)0設(shè)在1s3s內(nèi)物體的加速度大小為 a,則由牛頓第二定律有F2 f ma第2s末物體的速度為v at2第2s末拉力F的功率為P F2v

15、聯(lián)立以上方程可求出P 50W10 .如圖所示，小球 A系在細(xì)線的一端，細(xì)線的另一端固定在0點(diǎn)，0點(diǎn)到水平面的距離為h.物塊B的質(zhì)量是小球 A的2倍，置于粗糙的水平面上且位于0點(diǎn)的正下方，物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為科現(xiàn)拉動(dòng)小球使細(xì)線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生彈性正碰 .小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.求:(1)碰撞后，小球 A反彈瞬間的速度大小;(2)物塊B在水平面上滑行的時(shí)間t.【答案】(1)j'-gh (2)23h- 84 g【解析】(1)設(shè)小球的質(zhì)量為 m,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物塊碰撞前的速度大小為碰后A、B速度分 別為V1和v2 ,碰

16、撞前后的動(dòng)量和機(jī)械都守恒，則有:mgh1 2 mv12mv1mv1 2mv21 2 mvi21 2mv12122mv22解得：v1巖h, v2美史，所以碰后A反彈瞬間速度大小為吏國(guó) ；3(2)物塊在水平面上滑行所受摩擦力的大小設(shè)物塊在水平面上滑行的時(shí)間為t,根據(jù)動(dòng)量定量，有:Ft 0 2mv2解得：t 2 2gh . 3 g點(diǎn)睛：本題綜合考查動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律及動(dòng)量定理，要注意正確分析物理過 程，選擇合適的物理規(guī)律求解，要明確碰撞的基本規(guī)律是系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.11 .質(zhì)量是40kg的鐵錘從5m高處落下，打在水泥樁上，與水泥樁撞擊的時(shí)間是0.05s.重力加速度 g=10m/s2 (不計(jì)空

17、氣阻力)(1)撞擊水泥樁前鐵錘的速度為多少？(2)撞擊時(shí)，樁對(duì)鐵錘的平均沖擊力的大小是多少？【答案】(1) 10m/s(2) 8400N【解析】試題分析：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出鐵錘與樁碰撞前的速度，結(jié) 合動(dòng)量定理求出樁對(duì)錘的作用力，從而根據(jù)牛頓第三定律求出撞擊過程中鐵錘對(duì)水泥樁的 平均沖擊力.1mv2 rngh(1)撞擊前，鐵錘只受重力作用，機(jī)械能守恒，因此 ''可以求出撞擊水泥樁前鐵錘的速度昨即=F 乂 1。乂 = Wm/s設(shè)樁對(duì)鐵錘的沖擊力大小為F,取豎直向下為正方向，根據(jù)動(dòng)量定理，有(mg -/= 0 - mv解出 F = 8400N12 .如圖，一質(zhì)量為 M=1.5kg的物塊靜止在光滑桌面邊緣，桌面離水平面的高度為 h=1.25m. 一質(zhì)量為m=0.5kg的木塊以水平速度 v0=4m/s與物塊相碰并粘在一起，碰撞時(shí)間 極短，重力加速度為 g=10m/s2.不及空氣阻力，求：(1)碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能；(2)此后物塊落地點(diǎn)離桌面邊緣的