最新高考物理動(dòng)量定理解題技巧及練習(xí)題

最新高考物理動(dòng)量定理解題技巧及練習(xí)題一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1.質(zhì)量為m的小球，從沙坑上方自由下落，經(jīng)過(guò)時(shí)間t1到達(dá)沙坑表面，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t2停在沙坑里.求:⑴沙對(duì)小球的平均阻力F；⑵小球在沙坑里下落過(guò)程所受的總沖量I?mg(tt)【答案】(1):2⑵mgt12【解析】試題分析：設(shè)剛開(kāi)始下落的位置為A,剛好接觸沙的位置為B,在沙中到達(dá)的最低點(diǎn)為C.⑴在下落的全過(guò)程對(duì)小球用動(dòng)量定理：重力作用時(shí)間為t1+t2，而阻力作用時(shí)間僅為t2,以豎直向下為正方向，有：L玳gQi一屯)mg(t1+t2)-Ft2=0,解得：方向豎直向上⑵仍然在下落的全過(guò)程對(duì)小球用動(dòng)量定理：在ti時(shí)間內(nèi)只有重力的沖量，在t2時(shí)間內(nèi)只有總沖量(已包括重力沖量在內(nèi))，以豎直向下為正方向，有：mgt]-l=O,「.I=mgj方向豎直向上考點(diǎn)：沖量定理點(diǎn)評(píng)：本題考查了利用沖量定理計(jì)算物體所受力的方法.2.如圖所示，足夠長(zhǎng)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v0的速度向右運(yùn)動(dòng)，滑塊C向左運(yùn)動(dòng)，A、C碰后連成一體，最終A、B、C都靜止，求：C與A碰撞前的速度大小A、C碰撞過(guò)程中C對(duì)A到?jīng)_量的大小.【答案】(1)C與A碰撞前的速度大小是v0；3(2)A、C碰撞過(guò)程中C對(duì)A的沖量的大小是mv0.

【解析】【分析】【詳解】試題分析：①設(shè)C與A碰前速度大小為"］，以A碰前速度方向?yàn)檎较颍瑢?duì)A、B、C從碰前至最終都靜止程由動(dòng)量守恒定律得：(m+2m)v~3mvi=?解得：v1=v0?②設(shè)C與A碰后共同速度大小為v2,對(duì)A、C在碰撞過(guò)程由動(dòng)量守恒定律得：mv—3mv=(m+3m)v012在A、C碰撞過(guò)程中對(duì)A由動(dòng)量定理得：I=mv—mvCA203解得：1=_懇mvCA203即A、C碰過(guò)程中C對(duì)A的沖量大小為2mv°方向?yàn)樨?fù).考點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題考查了求木板、木塊速度問(wèn)題，分析清楚運(yùn)動(dòng)過(guò)程、正確選擇研究對(duì)象與運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律即可正確解題；解題時(shí)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二3kg的小球B.—質(zhì)量為m二1kg的小球A以速度v0二2m/s向右運(yùn)動(dòng)與B球發(fā)生彈性正碰，取重力加速度g二10m/s2?求：(1)碰撞結(jié)束時(shí)A球的速度大小及方向；(2)碰撞過(guò)程A對(duì)B的沖量大小及方向?【答案】(1)-1m/s,方向水平向左(2)3N?s,方向水平向右【解析】【分析】A與B球發(fā)生彈性正碰,根據(jù)動(dòng)量守恒及能量守恒求出碰撞結(jié)束時(shí)A球的速度大小及方向；碰撞過(guò)程對(duì)B應(yīng)用動(dòng)量定理求出碰撞過(guò)程A對(duì)B的沖量；解：(1)碰撞過(guò)程根據(jù)動(dòng)量守恒及能量守恒得：mVo=mVA+MVb1mv1mv2=20-mv2+-Mv2聯(lián)立可解得：v=lm/s,v=-lm/s負(fù)號(hào)表示方向水平向左BA(2)碰撞過(guò)程對(duì)B應(yīng)用動(dòng)量定理可得：I=Mv-0B可解得：I=3N-s方向水平向右如圖所示，一質(zhì)量m1=0.45kg的平頂小車靜止在光滑的水平軌道上.車頂右端放一質(zhì)量m2=0.4kg的小物體，小物體可視為質(zhì)點(diǎn).現(xiàn)有一質(zhì)量m0=0.05kg的子彈以水平速度嶺=100m/s射中小車左端，并留在車中，已知子彈與車相互作用時(shí)間極短，小物體與車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u=0.5，最終小物體以5m/s的速度離開(kāi)小車.g取10m/s2.求:子彈從射入小車到相對(duì)小車靜止的過(guò)程中對(duì)小車的沖量大?。≤嚨拈L(zhǎng)度．【答案】(1)4.5N-s(2)5.5m【解析】子彈進(jìn)入小車的過(guò)程中，子彈與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有：mv=(m+m)v，可解得v=10m/s；0o0111對(duì)子彈由動(dòng)量定理有：—I二mV]—mv0,I=4.5N-s(或kgm/s)；三物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律有：(m+m)v=(m+m)v+mv；0110122111設(shè)小車長(zhǎng)為L(zhǎng),由能量守恒有：卩mgL二二(m+m)v2—(m+m)v2—mv222011201222聯(lián)立并代入數(shù)值得L二5.5m；點(diǎn)睛：子彈擊中小車過(guò)程子彈與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可以求出小車的速度，根據(jù)動(dòng)量定理可求子彈對(duì)小車的沖量；對(duì)子彈、物塊、小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律可以求出小車的長(zhǎng)度．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)為戶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：子彈進(jìn)入木塊后子彈和木塊一起向右滑行的最大速度冬⑵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】子彈打入木塊過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律可得：m0v0=(m0+m)v1解得：v1=6m/s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)(v2-vj解得：物塊相對(duì)于木板滑行的時(shí)間v-v.

t=21=1S—卩g6．動(dòng)能定理和動(dòng)量定理不僅適用于質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的運(yùn)動(dòng)，也適用于質(zhì)點(diǎn)在變力作用下的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)兩個(gè)定理表達(dá)式中的力均指平均力，但兩個(gè)定理中的平均力的含義不同，在動(dòng)量定理中的平均力行是指合力對(duì)時(shí)間的平均值，動(dòng)能定理中的平均力F2是合力指對(duì)位移的平均值．⑴質(zhì)量為1.0kg的物塊，受變力作用下由靜止開(kāi)始沿直線運(yùn)動(dòng)，在2.0s的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)了2.5m的位移，速度達(dá)到了2.0m/s.分別應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理求出平均力F1和F2的值．⑵如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊，在外力作用下沿直線運(yùn)動(dòng)，速度由v0變化到v時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為t,發(fā)生的位移為x.分析說(shuō)明物體的平均速度V與v。、v滿足什么條件時(shí)，F(xiàn)1和F2是相等的．質(zhì)量為m的物塊，在如圖2所示的合力作用下，以某一初速度沿x軸運(yùn)動(dòng)，當(dāng)由位置x=0運(yùn)動(dòng)至x=A處時(shí)，速度恰好為0,此過(guò)程中經(jīng)歷的時(shí)間為t=賓m，求此過(guò)程中物塊所受合力對(duì)時(shí)間t的平均值._xv+v廠2kA【答案】⑴’ON，F(xiàn)2=0?8N；⑵當(dāng)V「二于時(shí)，F(xiàn)嚴(yán)2；(3)F二亍解析】詳解】解:(1)物塊在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)量定理有：件g=mvt解得：F=伴二氣浮N二1.0Nt2.0物塊在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)能定理有：Fg=2mv222t

解得：F=2mv解得：F=2mv21.0x2.022x2.5N=0.8N(2)物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)量定理有：Ft=mv-mv0m（v一v）解得：F二A1t物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)能定理有：F2x=2mV2-2mV0解得：F解得：F=2m（v2一v2）0—xV+V當(dāng)F]=?時(shí)，由上兩式得：v———0—12t2(3)由圖2可求得物塊由x—0運(yùn)動(dòng)至x—A過(guò)程中，外力所做的功為:11W—一一kAgA—一一kA2221設(shè)物塊的初速度為叮，由動(dòng)能定理得：W-0-—mv02解得：v；設(shè)在t時(shí)間內(nèi)物塊所受平均力的大小為F，由動(dòng)量定理得：-Ft—0-mv0兀m由題已知條件：t=—k2kA解得：F——兀甲圖是我國(guó)自主研制的200mm離子電推進(jìn)系統(tǒng)，已經(jīng)通過(guò)我國(guó)"實(shí)踐九號(hào)"衛(wèi)星空間飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，有望在2015年全面應(yīng)用于我國(guó)航天器．離子電推進(jìn)系統(tǒng)的核心部件為離子推進(jìn)器，它采用噴出帶電離子的方式實(shí)現(xiàn)飛船的姿態(tài)和軌道的調(diào)整，具有大幅減少推進(jìn)劑燃料消耗、操控更靈活、定位更精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì).離子推進(jìn)器的工作原理如圖乙所示，推進(jìn)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(guò)柵電極A的速度大小可忽略不計(jì)，在柵電極A、B之間的電場(chǎng)中加速，并從柵電極B噴出.在加速氙離子的過(guò)程中飛船獲得推力.已知柵電極A、B之間的電壓為U,氙離子的質(zhì)量為m、電荷量為q.將該離子推進(jìn)器固定在地面上進(jìn)行試驗(yàn).求氙離子經(jīng)A、B之間的電場(chǎng)加速后，通過(guò)柵電極B時(shí)的速度v的大??；配有該離子推進(jìn)器的飛船的總質(zhì)量為M,現(xiàn)需要對(duì)飛船運(yùn)行方向作一次微調(diào)，即通過(guò)推進(jìn)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(guò)程中可認(rèn)為氙離子仍以第(1)中所求的速度通過(guò)柵電極B.推進(jìn)器工作時(shí)飛船的總質(zhì)量可視為不變.求推進(jìn)器在此次工作過(guò)程中噴射的氙離子數(shù)目N.可以用離子推進(jìn)器工作過(guò)程中產(chǎn)生的推力與A、B之間的電場(chǎng)對(duì)氙離子做功的功率的比值S來(lái)反映推進(jìn)器工作情況.通過(guò)計(jì)算說(shuō)明采取哪些措施可以增大S,并對(duì)增大S的實(shí)際意義說(shuō)出你的看法.\2qU丁AMvAMv【答案】⑴⑺…一?、窃龃骃可以通過(guò)減小q、U或增大m的方法.提高該比值意味著推進(jìn)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(dòng)能定理有―=-izLj解得:解得:在與飛船運(yùn)動(dòng)方向垂直方向上，根據(jù)動(dòng)量守恒有：MAv=Nmv解得:解得:設(shè)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)柵電極A的氙離子數(shù)為n,在時(shí)間t內(nèi)，離子推進(jìn)器發(fā)射出的氙離子個(gè)數(shù)為N=nt，設(shè)氙離子受到的平均力為F'，對(duì)時(shí)間t內(nèi)的射出的氙離子運(yùn)用動(dòng)量定理,F't=Nmv=ntmv,F'=nmv根據(jù)牛頓第三定律可知，離子推進(jìn)器工作過(guò)程中對(duì)飛船的推力大小F=F'=nmv根據(jù)上式可知：增大S可以通過(guò)減小q、U或增大m的方法.提高該比值意味著推進(jìn)器消耗相同的功率可以獲得更大的推力(說(shuō)明：其他說(shuō)法合理均可得分)考點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律；動(dòng)能定理；牛頓定律.以初速度u0=1Om/s水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體，若在拋出后3s過(guò)程中，它未與地面及其它物體相碰，g取l0m/s2。求：它在3s內(nèi)所受重力的沖量大?。?s內(nèi)物體動(dòng)量的變化量的大小和方向；第3秒末的動(dòng)量大小?！敬鸢浮?1)60N?s(2)60kg?m/s，豎直向下(3)20jl0kg-m/s

解析】詳解】1)3s內(nèi)重力的沖量I=Ft=mgt=2X10X3N?s=60N?s(2)3s內(nèi)物體動(dòng)量的變化量，根據(jù)動(dòng)量定理：△P=mgt=20X3kg?m/s=60kg?m/s方向：豎直向下。(3)第3s末的動(dòng)量：=mv末=m^v2+v2=2寸IO2+(gt》=20p'10kg-m/s用動(dòng)量定理處理二維問(wèn)題時(shí)，可以在相互垂直的x、y兩個(gè)方向上分別進(jìn)行研究。如圖所示，質(zhì)量為m的小球斜射到木板上，入射的角度是涉，碰撞后彈出的角度也是涉，碰撞前后的速度大小都是V。碰撞過(guò)程中忽略小球所受重力。若小球與木板的碰撞時(shí)間為At,求木板對(duì)小球的平均作用力的大小和方向。答案】2mvcos0答案】F=At，方向沿y軸正方向【解析】【詳解】小球在x方向的動(dòng)量變化為Ap二mvsin0-mvsin0二0X小球在y方向的動(dòng)量變化為Ap=mvcos0-(-mvcos0)=2mvcos0y根據(jù)動(dòng)量定理FAt=APy2mvcos0解得F二At，方向沿y軸正方向質(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(shí)間t=1.1s，忽略空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2,求：籃球與地板撞擊過(guò)程中損失的機(jī)械能AE；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(guò)程中損失的機(jī)械能為

AE=mgH-mgh=0.6xlOx(0.8-0.45)J=2.1J(2)設(shè)籃球從H高處下落到地板所用時(shí)間為［，剛接觸地板時(shí)的速度為v；反彈離地時(shí)的速度為v2，上升的時(shí)間為t2，由動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式下落過(guò)程mgH=—mv22i解得v=4m/s1t=二=0.4s1g上升過(guò)程-mgh=0——mv222解得v=3m/s2vt=-2=0.3s2g籃球與地板接觸時(shí)間為At=t-t-t=0.4s12設(shè)地板對(duì)籃球的平均撞擊力為F,取向上為正方向，由動(dòng)量定理得(F-mg)At=mv-(-mv)21解得F=16.5N根據(jù)牛頓第三定律，籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅'=F=16.5N，方向向下.點(diǎn)睛：本題主要考查了自由落體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，在與地面接觸的過(guò)程中，合外力對(duì)物體的沖量等于物體動(dòng)量的變化量，從而求出地板對(duì)籃球的作用力．如圖所示，光滑水平面上放著質(zhì)量都為m的物塊A和B,A緊靠著固定的豎直擋板，A、B間夾一個(gè)被壓縮的輕彈簧(彈簧與A、B均不拴接)，用手擋住B不動(dòng)，此時(shí)彈簧壓9縮的彈性勢(shì)能為….在A、B間系一輕質(zhì)細(xì)繩，細(xì)繩的長(zhǎng)略大于彈簧的自然長(zhǎng)度。放手后繩在短暫時(shí)間內(nèi)被拉斷，之后B繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后與向左勻速運(yùn)動(dòng)、速度為v0的物塊C發(fā)生碰撞，碰后B、C立刻形成粘合體并停止運(yùn)動(dòng)，C的質(zhì)量為2m。求：1)B、C相撞前一瞬間B的速度大??；

(2)繩被拉斷過(guò)程中，繩對(duì)A的沖量I?！敬鸢浮?I)""，(2)TOC\o"1-5"\h\z