高中物理動量定理解題技巧及經(jīng)典題型及練習(xí)題含答案

1、高中物理動量定理解題技巧及經(jīng)典題型及練習(xí)題(含答案)一、高考物理精講專題動量定理1 .如圖所示，長為L的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在 O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為 m的小球，O點(diǎn)離g。地高度為Ho現(xiàn)將細(xì)繩拉至與水平方向成 30 ,由靜止釋放小球，經(jīng)過時間 t小球到達(dá)最低點(diǎn)，細(xì)繩剛好被拉斷，小球水平拋出。若忽略空氣阻力，重力加速度為(1)求細(xì)繩的最大承受力；(2)求從小球釋放到最低點(diǎn)的過程中，細(xì)繩對小球的沖量大?。?3)小明同學(xué)認(rèn)為細(xì)繩的長度越長，小球拋的越遠(yuǎn)；小剛同學(xué)則認(rèn)為細(xì)繩的長度越短，小球 拋的越遠(yuǎn)。請通過計算，說明你的觀點(diǎn)?！敬鸢浮?1) F=2mg ； (2) |F m mgt 2 m2c - H一g

2、L ; ( 3)當(dāng)L 時小球拋的取匹(1)小球從釋放到最低點(diǎn)的過程中，由動能定理得mgLsin30122mv。小球在最低點(diǎn)時，由牛頓第二定律和向心力公式得2F mgmV。L解得:F=2mg(2)小球從釋放到最低點(diǎn)的過程中，重力的沖量lG=mgt動量變化量p mvo由三角形定則得，繩對小球的沖量If mgt 2 m2gL(3)平拋的水平位移X %t ,豎直位移2 gt解得X ；2L(H L)H當(dāng)L 一時小球拋的最遠(yuǎn)2.蹦床運(yùn)動是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項(xiàng)目。一個質(zhì)量為60kg的運(yùn)動員，從離水平網(wǎng)面 3.2m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回離水平網(wǎng)面5.0m高處

3、。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s,若把這段時間內(nèi)網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力來處理，求此力的大小和方向。( g取10m/s2)【答案】1.5X103n；方向向上【解析】【詳解】設(shè)運(yùn)動員從處下落，剛觸網(wǎng)的速度為v12ghi 8m /s運(yùn)動員反彈到達(dá)高度 h2,網(wǎng)時速度為v2 Zg10m/s在接觸網(wǎng)白過程中，運(yùn)動員受到向上的彈力 F和向下的重力mg,設(shè)向上方向?yàn)檎蓜恿?定理有(F mg)t mv2m%得F=1.5X103N方向向上.如圖所示，足夠長的木板 A和物塊C置于同一光滑水平軌道上，物塊 B置于A的左 端，A、B、C的質(zhì)量分別為 m、2m和3m,已知A、B一起以v的速度向右運(yùn)動，滑塊

4、向左運(yùn)動，A、C碰后連成一體，最終 A、B、C都靜止，求：BA 777777777777777777C與A碰撞前的速度大小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 V0；3A、C碰撞過程中C對A的沖量的大小是 -mvo2【解析】【分析】【詳解】試題分析：設(shè)C與A碰前速度大小為Vi ,以A碰前速度方向?yàn)檎较?，?A、B、C從碰前至最終都靜止程由動量守恒定律得：(m 2m)v0-3mv1 0解得：v1 v0.設(shè)C與A碰后共同速度大小為 丫2,對A、C在碰撞過程由動量守恒定律得：mvo3mv1 (m 3m)v2在A、C碰撞過程中對 A由動量定理得：1cA mv2

5、mv0一 -3解得：1cA- mv023即A、C碰過程中C對A的沖量大小為mv0 .萬向?yàn)樨?fù).2考點(diǎn)：動量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題考查了求木板、木塊速度問題，分析清楚運(yùn)動過程、正確選擇研究對象與運(yùn)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.如圖所示，一光滑水平軌道上靜止一質(zhì)量為M = 3kg的小球B. 一質(zhì)量為m= 1kg的小球A以速度vo=2m/s向右運(yùn)動與B球發(fā)生彈性正碰，取重力加速度g=10m/s2.求：(1)碰撞結(jié)束時A球的速度大小及方向；(2)碰撞過程A對B的沖量大小及方向.【答案】(1) - 1m/s ,方向水平向左(2) 3Ns,方向水平向右

6、【解析】【分析】A與B球發(fā)生彈性正碰，根據(jù)動量守恒及能量守恒求出碰撞結(jié)束時A球的速度大小及方向；碰撞過程對B應(yīng)用動量定理求出碰撞過程 A對B的沖量；解：(1)碰撞過程根據(jù)動量守恒及能量守恒得：mv0 mvA MvB1 2-mvo21mvA 1MvB 22聯(lián)立可解得：vb 1m/s, Va 1m/s 負(fù)號表示方向水平向左(2)碰撞過程對 B應(yīng)用動量定理可得：I Mvb 0可解得：I 3N s 方向水平向右.如圖所示，質(zhì)量 M=1.0kg的木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量 m=0.495kg的物塊(可視 為質(zhì)點(diǎn))放在的木板左端，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)m=0.4o質(zhì)量mo=0.005kg的子彈以速度V

7、0=300m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(子彈與物塊作用時間極短)，木板足夠 長,g 取 10m/s2。求：(1)物塊的最大速度 Vi;(2)木板的最大速度 V2；(3)物塊在木板上滑動的時間t.% mm -M【答案】(1) 3m/s ; (2) im/s ; (3) 0.5s?！窘馕觥俊驹斀狻?1)子彈射入物塊后一起向右滑行的初速度即為物塊的最大速度，取向右為正方向，根據(jù) 子彈和物塊組成的系統(tǒng)動量守恒得：m0V0= ( m+m。)V1 解得：V1=3m/s(2)當(dāng)子彈、物塊和木板三者速度相同時，木板的速度最大，根據(jù)三者組成的系統(tǒng)動量守 恒得：(m+m0) V1= (M+m+m) V2。解

8、得：V2=1m/s(3)對木板，根據(jù)動量定理得：(m+m0) gt=MV2-0 解得：t=0.5s.如圖所示，真空中有平行正對金屬板A、B,它們分別接在輸出電壓恒為U=91V的電源兩端，金屬板長 L=10cm、兩金屬板間的距離 d=3.2cm , A、B兩板間的電場可以視為勻強(qiáng)電 場?，F(xiàn)使一電子從兩金屬板左側(cè)中間以V0=2.0 x 7m/s的速度垂直于電場方向進(jìn)入電場，然后從兩金屬板右側(cè)射出。已知電子的質(zhì)量m=0.91 X100kg,電荷量e=1.6 x 110C,兩極板電場的邊緣效應(yīng)及電子所受的重力均可忽略不計(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，求：(1)電子在電場中運(yùn)動的加速度a的大?。?2)電

9、子射出電場時在沿電場線方向上的側(cè)移量v；(3)從電子進(jìn)入電場到離開電場的過程中，其動量增量的大小。ZI【答案】(1) 5,0 I014m/s2; (2) 0.63m； ( 3) 2.3 10 24 kg m/s?！窘馕觥俊驹斀狻?1)設(shè)金屬板A、B間的電場強(qiáng)度為 E,則E U ,根據(jù)牛頓第二定律，有 d Ee ma電子在電場中運(yùn)動的加速度Ee Ue a m dm1991 1,6 10303.2 100.91 102142m/s 5.0 10 m/s(2)電子以速度V0進(jìn)入金屬板A、B間，在垂直于電場方向做勻速直線運(yùn)動，沿電場方向 做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，電子在電場中運(yùn)動的時間為t 0.1

10、 7 s 5.0 10 9sV02.0 10電子射出電場時在沿電場線方向的側(cè)移量.2y - at2代入數(shù)據(jù)1一一14_ 9 2_ _ _y - 5.0 10(5.0 10 ) cm 0.63cm(3)從電子進(jìn)入電場到離開電場的過程中，由動量定理，有Eet Ap1.60 10 1923.2 10291 0.1其動量增量的大小24.kg m/s=2.3 10 kg m/s2.0 107人 eULpp= dv07.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，長木板與擋板白總質(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t0=4m/s的初速

11、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=0.5,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：(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Vi根據(jù)動量定理有：I mv0 mv1解得：v1 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：mv0 Mv2 mv1解得：v2 2.5m/sL 1(2)碰撞刖，物塊在平板車上運(yùn)動的時

12、間：ti svo 4碰撞后，長木板以v2做勻減速運(yùn)動，加速度大小：a ( )g 7.5m/s2M設(shè)長木板停下時，物塊還未滑離木板，木板停下所用時間：t2 v2 1sa 31 在此時間內(nèi)，物塊運(yùn)動的距離：為 v1t2 1m3 TOC o 1-5 h z 15木板運(yùn)動的距離：x2v2t2 m HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 212由于Xi X2 L,假設(shè)成立，木板停下后，物塊在木板上滑行的時間：L Xi X21t3 -sv145因此物塊在板上滑行的總時間為：t 11t2 t35s HYPERLINK l bookmark71 o Current

13、Document 123 6.如圖，有一個光滑軌道，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v0=6m/s的速度沿軌道向右運(yùn)動，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為t=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【解析】【詳解】2v(1)B小球剛好能運(yùn)動到圓形軌道的取圖點(diǎn)：m2g m2 TOC o 1-5 h z 12 _ 12設(shè)B球碰后速度為

14、V2,由機(jī)械能守恒可知：一m2V2 2m2gR -m2V HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 22A、B碰撞過程系統(tǒng)動量守恒：EV。 EM m2V2碰后A速度V12m/ s(2)A、B碰撞過程，對 B球：Ft。 m2V2得碰撞過程兩小球間的平均作用力大小F 1000N.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(diǎn)的物塊B置于A的上表面，B的質(zhì)量mB= 2kg,現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力 F= 10N, A運(yùn)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，

15、碰后A、B粘合在一起，共同在 F的作用下繼續(xù)運(yùn)動，碰撞后經(jīng)時間t=0.6s,二者的速度達(dá)到 v= 2m/s,求:A、B碰撞后瞬間的共同速度 V的大?。籄、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(yùn)動過程中，選向右的方向?yàn)檎?，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(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)動量守恒，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 ;10.對于同一物理問題，常?？梢詮暮?/p>

16、觀與微觀兩個不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì).在正方體密閉容器中有大量某種氣體的分子，每個 分子質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)分子數(shù)量 n為恒量.為簡化問題，我們假定：分子大小可以忽 略；分子速率均為 v,且與器壁各面碰撞的機(jī)會均等；分子與器壁碰撞前后瞬間，速度方 向都與器壁垂直，且速率不變.(1)求一個氣體分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量I的大小；(2)每個分子與器壁各面碰撞的機(jī)會均等，則正方體的每個面有六分之一的幾率.請計算在&時間內(nèi)，與面積為 S的器壁發(fā)生碰撞的分子個數(shù) N;(3)大量氣體分子對容器壁持續(xù)頻繁地撞擊就形成了氣體的壓強(qiáng).對在&時間內(nèi)，與面積為S的器壁發(fā)生碰

17、撞的分子進(jìn)行分析，結(jié)合第(1) (2)兩問的結(jié)論，推導(dǎo)出氣體分子對器壁白壓強(qiáng)p與m、n和v的關(guān)系式.12【答案】(1) I 2mv (2) N n,Sv t (3) - nmv 63【解析】(1)以氣體分子為研究對象，以分子碰撞器壁時的速度方向?yàn)檎较蚋鶕?jù)動量定理I mv mv 2mv由牛頓第三定律可知，分子受到的沖量與分子給器壁的沖量大小相等方向相反所以，一個分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量為I 2mv；(2)如圖所示，以器壁的面積 S為底，以vAt為高構(gòu)成柱體，由題設(shè)條件可知，柱體內(nèi)的分子在At時間內(nèi)有1/6與器壁S發(fā)生碰撞，碰撞分子總數(shù)為一 1 CN n Sv t6(3)在At時間內(nèi)，設(shè)N

18、個分子對面積為 S的器壁產(chǎn)生的作用力為 FN個分子對器壁產(chǎn)生的沖量F t NI根據(jù)壓強(qiáng)的定義p FS解得氣體分子對器壁的壓強(qiáng)p 1nmv23點(diǎn)睛：根據(jù)動量定理和牛頓第三定律求解一個分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量；以及時間內(nèi)分子前進(jìn)的距離為高構(gòu)成柱體，柱體內(nèi)1/6的分子撞擊柱體的一個面，求出碰撞分子總數(shù)；根據(jù)動量定理求出對面積為 S的器壁產(chǎn)生的撞擊力，根據(jù)壓強(qiáng)的定義求出壓強(qiáng)；.起跳摸高是學(xué)生常進(jìn)行的一項(xiàng)活動。某中學(xué)生身高1.80m,質(zhì)量70kg o他站立舉臂，手指摸到的高度為 2.10m.在一次摸高測試中，如果他下蹲，再用力瞪地向上跳起，同時舉臂，離地后手指摸到高度為 2.55mo設(shè)他從蹬地到離開地面所用的時間為0.7s。不計空氣阻力，(g=10m/s2).求：(1)他跳起剛離地時的速度大??；(2)從蹬地到離開地面過程中重力的沖量的大??；(3)上跳過程中他對地面平均壓力的大小?！敬鸢浮?1) 3m/s (2) 1000N【解析】【分析】人跳起后在空中運(yùn)動時機(jī)械能守恒，由人的重心升高的高