高中物理動(dòng)量定理模擬試題含解析

1、高中物理動(dòng)量定理模擬試題含解析一、高考物理精講專題動(dòng)量定理C 是半加速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 徑 R=20 m 圓弧的最低點(diǎn)，質(zhì)量 m=60 kg 的運(yùn)動(dòng)員從 A C 是半加速度 a=4.5 m/s 2，到達(dá) B 度 a=4.5 m/s 2，到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)速度 vB=30 m/s （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 （3）若不計(jì) BC 段的阻力，畫出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò) 小FN 的大FN 的大C 點(diǎn)時(shí)的受力

2、圖，并求其所受支持力解析】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 v2 v02 2aL22可解得 :L v v0 100m2a2）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I mvB 0 1800N s3）小球在最低點(diǎn)的受力如圖所示2 由牛頓第二定律可得： N mg mvCR 從 B 運(yùn)動(dòng)到 C 由動(dòng)能定理可知：1 2 1 2 mgh mvC mvB22解得 ;N 3900N 故本題答案是：( 1) L 100m (2) I 1800N 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)利用動(dòng)能定理求解最低點(diǎn)的速度，并

3、利用牛頓 第二定律求解最低點(diǎn)受到的支持力大小2 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/s 2)“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)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】 (1)1550N； (2)

4、900m【解析】【分析】【詳解】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：12hgt 22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Ft0 mg(t t0 ) 0其中t0 0.2s解得F 1550N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 m2 v2由能量守恒定律得2 m2 m1v1 2 1 12 m2v2 2 2 2其中m1 1m2 4m m1 m2聯(lián)立解得120m/sv聯(lián)立解得120m/sv2 30m/s之后兩物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，則h 1h 12 gt2s v1t v2t

5、水平方向有由以上各式聯(lián)立解得s=900m3如圖所示，長(zhǎng)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 地高度為 H?，F(xiàn)將細(xì)繩拉至與水平方向成 30 ，由靜止釋放小球，經(jīng)過(guò)時(shí)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g。求細(xì)繩的最大承受力；求從小球釋放到最低點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)繩對(duì)小球的沖量大小；小明同學(xué)認(rèn)為細(xì)繩的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，小球拋的越遠(yuǎn)；小剛同學(xué)則認(rèn)為細(xì)繩的長(zhǎng)度越短，小球 拋的越遠(yuǎn)。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算，說(shuō)明你的觀點(diǎn)。2H【答案】( 1)F=2mg；(2) I Fmgtm2gL ；(3)當(dāng) L時(shí)小球拋的最遠(yuǎn)【解析】【分析】【詳解】12 12 mv

6、02mgLsin 302mv2mv02F mg解得：F=2mg小球從釋放到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力的沖量動(dòng)量變化量由三角形定則得，繩對(duì)小球的沖量IF平拋的水平位移 x v0t ，豎直位移解得IG=mgtp mv動(dòng)量變化量由三角形定則得，繩對(duì)小球的沖量IF平拋的水平位移 x v0t ，豎直位移解得IG=mgtp mv02mgtm2gL1x 2L(H L)當(dāng)L H 時(shí)小球拋的最遠(yuǎn)24蹦床運(yùn)動(dòng)是運(yùn)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)后沿豎直方向蹦回離水 平網(wǎng)面 5.0m 高處。已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為

7、 1.2s，若把這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用 力當(dāng)作恒力來(lái)處理，求此力的大小和方向。(g 取 10m/s2 )【答案】 1.5103N；方向向上【解析】【詳解】設(shè)運(yùn)動(dòng)員從 h1 處下落，剛觸網(wǎng)的速度為v1 2gh1 8m / s運(yùn)動(dòng)員反彈到達(dá)高度 h2 ,，網(wǎng)時(shí)速度為v2 2gh2 10m/ s在接觸網(wǎng)的過(guò)程中 ,運(yùn)動(dòng)員受到向上的彈力 F 和向下的重力 mg，設(shè)向上方向?yàn)檎?，由?dòng)量 定理有( F mg)t mv2mv1得F=1.510 3N方向向上5 如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為 m 的物體，初速度為 v0，在水平合外力 F(恒力)的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 t 后，速度變?yōu)?vt。(1)請(qǐng)根據(jù)上述情境，利

8、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(shuō)明這樣做的道理。答案】詳情見(jiàn)解析解析】詳解】(1) 根據(jù)牛頓第二定律 F ma ,加速度定義 a vi v0 解得Ft mvi mv0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Ft mvi 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(guò)程，延長(zhǎng)作用時(shí)間，減小作用

9、力，從而能更好的保護(hù) 快遞物品。M =0.5kg 的木板左端，足6 如圖所示，質(zhì)量為 m =245g 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= 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/s 2，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v1(2)木板向右滑行的最大速度 (2)木板向右滑行的最大速度 v2答案】 (1) v1= 6m/s (2) v2=2m/s (3) t=1s解析】 【詳解】(1)子彈打入木塊過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律可得：m0v0

10、=(m0+m)v1解得：v1= 6m/s(2)木塊在木板上滑動(dòng)過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律可得：(m0+m)v1=(m0+m+M )v2解得：v2=2m/s對(duì)子彈木塊整體，由動(dòng)量定理得： (m0+m )gt=(m0+m)(v2v1)解得：物塊相對(duì)于木板滑行的時(shí)間v2 v2 v11sgA、BA、B，它們分別接在輸出電壓恒為U=91V 的電源兩端，金屬板長(zhǎng) L=10cm、兩金屬板間的距離 d=3.2cm ， A、 B 兩板間的電場(chǎng)可以視為勻強(qiáng)電 場(chǎng)?，F(xiàn)使一電子從兩金屬板左側(cè)中間以v0=2.0 17m0 /s 的速度垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，然后從兩金屬板右側(cè)射出。已知電子的質(zhì)量m=0.911-030kg，電

11、荷量 e=1.6 1-109C，兩極板電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)及電子所受的重力均可忽略不計(jì)(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，求： (1)電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度 a 的大?。? 2)電子射出電場(chǎng)時(shí)在沿電場(chǎng)線方向上的側(cè)移量y；從電子進(jìn)入電場(chǎng)到離開(kāi)電場(chǎng)的過(guò)程中，其動(dòng)量增量的大小。答案】( 1)答案】( 1)5.0 1014 m/s 2 ；( 2)0.63m；3)242.3 10 24kg m/s 。解析】詳解】1解析】詳解】1)設(shè)金屬板 A、 B 間的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E，則 E，根據(jù)牛頓第二定律，有電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度Ee Ue am dm2)電子以速度 v0 進(jìn)入金屬板做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，Eema1

12、991 1.6 10 電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度Ee Ue am dm2)電子以速度 v0 進(jìn)入金屬板做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，Eema1991 1.6 10 192 14 2 2 30 m/s 5.0 10 m/s 3.2 10 2 0.91 10 30A、B 間，在垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向 電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.1v02.09107 s 5.0 10 9s電子射出電場(chǎng)時(shí)在沿電場(chǎng)線方向的側(cè)移量1at22代入數(shù)據(jù)1 14 y 5.0 1014292(5.0 10 9)292(5.0 10 9)2cm 0.63cm由動(dòng)量定理，有Eet p其動(dòng)量增量的大小p = p = e

13、UL dv0191.60 10 193.2 10 2 2.0 10791 0.1kg m/s=2.3 10 24kg m/s8質(zhì)量 0.2kg的球,從5.0m 高處自由下落到水平鋼板上又被豎直彈起,彈起后能達(dá)的最大高度為 4.05m.如果球從開(kāi)始下落到彈起達(dá)最大高度所用時(shí)間為1.95s,不考慮空氣阻力 ,g 取10m/s 2.求小球?qū)︿摪宓淖饔昧?.【答案】 78N【解析】【詳解】自由落體過(guò)程 v12 2gh1，得 v1=10m/s；v1=gt1 得 t1=1s小球彈起后達(dá)到最大高度過(guò)程 0- v22-2gh2，得 v2=9m/sFt-mg t m=v2-( -mv1)0-v2=-gt2 得

14、t 2=0.9s 小球與鋼板作用過(guò)程設(shè)向上為正方向，由動(dòng)量定理： 其中 tt=-t1-t2=0.05s 得 F=78N 由牛頓第三定律得 F-Ft-mg t m=v2-( -mv1)（1）求小球與地面碰撞前后的動(dòng)量變化；（2）若小球與地面的作用時(shí)間為 0.2s，則小球受到地面的平均作用力大??？（取 g=10m/s2）【答案】 （1）2kg?m/s ；方向豎直向上； （ 2）12N；方向豎直向上；【解析】【分析】【詳解】（1）小球與地面碰撞前的動(dòng)量為： p1=m（v1）=0.2（6） kg m/s= 1.2 kg m/s 小球與地面碰撞后的動(dòng)量為 p2=mv2=0.24 kg m/s=0.8 k

15、g m/s 小球與地面碰撞前后動(dòng)量的變化量為p=p2 p1=2 kg m/s（2）由動(dòng)量定理得 （Fmg ） t=p所以 F= p mg= 2 N0.2 10N=12N，方向豎直向上 t 0.210兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感強(qiáng)度B=0.5T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì)導(dǎo)軌間的距離 l=0.20m ，兩根質(zhì)量均 m=0.10kg 的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿 的電阻為 R=0.50在 t=0 時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小0.20N 的恒力 F 作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)

16、經(jīng)過(guò)T=5.0s，金屬桿甲的加速度為a=1.37 m/s2，求此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？【答案】 8.15m/s 1.85m/s【解析】設(shè)任一時(shí)刻 兩金屬桿甲、乙之間的距離為 ，速度分別為 和 ，經(jīng)過(guò)很短時(shí)間 ，桿甲移動(dòng)距離 ，桿乙移動(dòng)距離 ，回路面積改變由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：回路中的電流：桿甲的運(yùn)動(dòng)方程：由于作用于桿甲和桿乙的安培力總是大小相等、方向相反，所以兩桿的動(dòng)量變化（ 時(shí) 為 0）等于外力 F 的沖量：聯(lián)立以上各式解得代入數(shù)據(jù)得 8.15m/s 1.85m/s【名師點(diǎn)睛 】?jī)蓷U同向運(yùn)動(dòng)，回路中的總電動(dòng)勢(shì)等于它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之差，即與它們速度之差有 關(guān)，對(duì)甲桿

17、由牛頓第二定律列式，對(duì)兩桿分別運(yùn)用動(dòng)量定理列式，即可求解11某汽車制造商研制開(kāi)發(fā)了發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率P=30 kW的一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用型汽車，在某次性能測(cè)試中，汽車連同駕乘人員的總質(zhì)量m=2000kg，在平直路面上以額定功率由靜止啟動(dòng)， 行駛過(guò)程中受到大小 f=600 N 的恒定阻力 .（1）求汽車的最大速度 v；（2）若達(dá)到最大速度 v 后，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率立即改為 P=18 k，W經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后汽車開(kāi)始 以不變的速度行駛，求這段時(shí)間內(nèi)汽車所受合力的沖量 I.【答案】（ 1）50m/ s （2） 4.0 104kg m/s 方向與初速度的方向相反【解析】【詳解】（1） 汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力等于阻力，

18、有：F=f=600N根據(jù) P=Fv 代入數(shù)據(jù)解得： v=50m/sP（2） 設(shè)功率改為 P=18kW 時(shí)，則有： v =30m/sF根據(jù)動(dòng)量定理得： I=mv - mv代入數(shù)據(jù)得： I= - 4.0104kgm/s，負(fù)號(hào)表示方向與初速度的方向相反【點(diǎn)睛】（1）汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力等于阻力，根據(jù)P=Fv 求解速度；（2）根據(jù) P=Fv 求出功率改為 P=18kW的速度，然后根據(jù)動(dòng)量定理求出合外力的沖量12如圖所示，質(zhì)量為 M=5.0kg 的小車在光滑水平面上以 速度向右運(yùn)動(dòng)，一人背 靠豎直墻壁為避免小車撞向自己，拿起水槍以 的水平速度將一股水流自右向左 射向小車后壁，射到車壁的水全部流入車廂內(nèi)，忽略空氣阻力，已