2024年高二物理寒假提升（人教版）第4天 動量、動量定理、動量守恒定律問題 （原卷版）

第4天動量、動量定理、動量守恒定律問題（復(fù)習(xí)篇）目錄考點聚焦：核心考點+高考考點，有的放矢重點速記：知識點和關(guān)鍵點梳理，查漏補缺難點強化：難點內(nèi)容標注與講解，能力提升學(xué)以致用：真題經(jīng)典題+提升專練，全面突破核心考點聚焦1、動量、動量變化量的矢量性2、恒力的沖量、變力的沖量3、動量定理、用動量定理解決實際問題4、動量守恒定律5、兩物體、多物體多次的碰撞問題6、動量守恒定律、機械能守恒、能量守恒的綜合運用問題7、流體問題8、反沖問題高考考點聚焦常考考點真題舉例碰撞問題2023年高考全國乙卷物理真題……碰撞問題……2023·北京·高考真題……碰撞問題……2023·天津·高考真題…………一、動量定理1．動量定理的理解(1)動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因．(2)動量定理的表達式Ft＝mv′－mv是矢量式，在一維情況下運用動量定理解題時，要注意規(guī)定正方向．(3)公式中的F是物體所受的合外力，若合外力F與時間成線性關(guān)系，則F應(yīng)是合外力在作用時間內(nèi)的平均值．(4)不僅適用于宏觀物體的低速運動，而且對微觀粒子的高速運動同樣適用．2．動量定理與動能定理的區(qū)別由F·Δt＝Δp可知，動量定理反映力對時間的累積效應(yīng)．由F·Δx＝ΔEk可知，動能定理反映力對空間的累積效應(yīng)．3．動量定理的應(yīng)用(1)定性分析有關(guān)現(xiàn)象．①物體的動量變化量一定時，力的作用時間越短，力就越大，反之力就越小．②作用力一定時，力的作用時間越長，動量變化量越大，反之動量變化量就越?。?3)應(yīng)用動量定理求解變力的沖量．二、動量守恒定律1.動量守恒定律的常用表達式(1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′：相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前動量的矢量和等于作用后動量的矢量和．(2)Δp1＝－Δp2：相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，一個物體的動量變化量與另一個物體的動量變化量大小相等、方向相反．(3)Δp＝0：系統(tǒng)總動量增量為零．2.動量守恒定律的條件(1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受________的合力為零，則系統(tǒng)動量守恒．(2)近似守恒：系統(tǒng)受到的合外力不為零，但當內(nèi)力____________合外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒．(3)分方向守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受____________為零或該方向F內(nèi)?F外時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒．3.動量守恒定律的應(yīng)用一．碰撞(1)概念：碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間__________，而物體間相互作用力________的現(xiàn)象．(2)特點：在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力____________外力，可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒．(3)分類種類動量是否守恒機械能是否守恒彈性碰撞守恒________非彈性碰撞守恒有損失完全非彈性碰撞守恒損失________二.反沖運動(1)定義：靜止或運動的物體通過分離出部分物質(zhì)，而使自身在反方向獲得加速的現(xiàn)象．(2)特點：在反沖運動中，如果沒有外力作用或外力遠小于物體間的相互作用力，系統(tǒng)的________是守恒的．(3)爆炸現(xiàn)象：爆炸與碰撞類似，物體間的相互作用力很大，且____________系統(tǒng)所受的外力，所以系統(tǒng)動量________，爆炸過程中位移很小，可忽略不計，作用后從相互作用前的位置以新的動量開始運動．例題1．（2023上·天津和平·高三天津一中?？茧A段練習(xí)）水平直軌道AB、CD和水平傳送帶平滑無縫連接，兩半徑均為的四分之一圓周組成的豎直細圓弧管道DEF與軌道CD和足夠長的水平直軌道FG平滑相切連接。現(xiàn)有質(zhì)量的滑塊a以初速度從D處進入，經(jīng)DEF管道后，與質(zhì)量為3m靜置于軌道FG上的滑塊b碰撞。已知傳送帶長，以的速率順時針轉(zhuǎn)動，滑塊a與傳送帶間的動摩擦因數(shù)，其它摩擦和阻力均不計，滑塊均可視為質(zhì)點，取g=10m/s2。（1）求滑塊a到達圓弧管道DEF最低點F時速度大小vF；（2）若滑塊a碰后返回到B點時速度，求滑塊a、b碰撞過程中損失的機械能。例題2.（2022·北京·高考真題）體育課上，甲同學(xué)在距離地面高處將排球擊出，球的初速度沿水平方向，大小為；乙同學(xué)在離地處將排球墊起，墊起前后球的速度大小相等，方向相反。已知排球質(zhì)量，取重力加速度。不計空氣阻力。求：（1）排球被墊起前在水平方向飛行的距離x；（2）排球被墊起前瞬間的速度大小v及方向；（3）排球與乙同學(xué)作用過程中所受沖量的大小I。單選題1．（2023上·浙江·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）鼓浪嶼原名“圓沙洲”，因島西南有一海蝕巖洞受浪潮沖擊時聲如擂鼓，故自明朝起雅化為今稱的“鼓浪嶼”，現(xiàn)為中國第52項世界遺產(chǎn)項目。某次漲潮中，海浪以的速度垂直撞擊到一平直礁石上，之后沿礁石兩側(cè)流走，已知礁石受沖擊的面積為，海水的密度為，則海浪對礁石每秒的沖量約為（）A． B． C． D．2．（2023上·湖南永州·高二?？计谥校﹫D所示，質(zhì)量為m、帶有光滑半圓形軌道的小車靜止在光滑的水平地面上，其水平直徑AB長度為2R?，F(xiàn)將質(zhì)量也為m的小球從A點正上方R處由靜止釋放，然后由A點進入半圓形軌道后從B點沖出，已知重力加速度為g，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．小球運動到最低點的速度大小為B．小球離開小車后做斜上拋運動C．小球離開小車后上升的高度小于RD．小車向左運動的最大距離為R二、多選題3．（2023上·廣東陽江·高二廣東兩陽中學(xué)?？茧A段練習(xí)）圖所示為一款落錘沖擊試驗機，將重錘從不同高度落到樣本（片、薄膜、制品）上，以檢測其在不同溫度、濕度、沖擊能量下的性能表現(xiàn)。現(xiàn)將一質(zhì)量為100kg的重錘從高度h=2.45m處由靜止釋放，重錘與樣本沖擊時間約為0.05s，然后以5m/s的速度反彈。已知重力加速度g=10m/s2，空氣阻力忽略不計，下列說法正確的是（）A．與樣本沖擊過程，重錘的動量變化量大小為700kg·m/sB．與樣本沖擊過程，重錘的動量變化量大小為1200kg·m/sC．重錘對樣本的沖擊力大小約為24000ND．重錘對樣本的沖擊力大小約為25000N4．（2023·四川攀枝花·統(tǒng)考一模）如圖所示，滑塊A、B用輕質(zhì)彈簧連接后靜止在光滑水平面上，滑塊A與左側(cè)豎直固定擋板接觸?，F(xiàn)對滑塊B施加一水平推力F使滑塊B問左緩慢運動到某一位置后保持靜止，一段時間后撤去推力F。彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，關(guān)于彈簧和滑塊A、B，下列說法中正確的是（

）A．推力F做的功等于彈簧增加的彈性勢能B．當彈簧恢復(fù)原長時，滑塊A開始離開擋板C．從撤去推力F到滑塊A離開擋板的過程中，彈簧和滑塊A、B組成的系統(tǒng)動量守恒D．從滑塊A離開擋板到滑塊A、B共速的過程中彈簧對A、B兩滑塊做功的大小相等5．（2023·云南·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，從B到小車右端擋板平滑連接一段光滑水平軌道，在右端固定一輕彈簧，彈簧處于自由狀態(tài)，自由端在C點。一質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的滑塊從圓弧軌道的最高點A由靜止滑下，而后滑入水平軌道，小車質(zhì)量是滑塊質(zhì)量的2倍，重力加速度為g。下列說法正確的是（

）

A．滑塊到達B點時的速度大小為B．彈簧獲得的最大彈性勢能為mgRC．滑塊從A點運動到B點的過程中，小車運動的位移大小為D．滑塊第一次從A點運動到B點時，小車對滑塊的支持力大小為4mg6．（2022上·山西·高三統(tǒng)考開學(xué)考試）如圖所示，甲和他的冰車總質(zhì)量，甲推著質(zhì)量的小木箱一起以速度向右滑行。乙和他的冰車總質(zhì)量也為，乙以同樣大小的速度迎面而來。為了避免相撞，甲將小木箱以速度v沿冰面推出，木箱滑到乙處時乙迅速把它抓住。若不計冰面的摩擦力，則小木箱的速度v可能為（）A． B． C． D．7．（2023上·福建龍巖·高三上杭一中?？茧A段練習(xí)）甲、乙兩輛完全相同的小車均由靜止沿同一方向出發(fā)做直線運動。以出發(fā)時刻為計時零點，甲車的速度—時間圖像如圖（a）所示，乙車所受合外力—時間圖像如圖（b）所示。則（）A．甲車在4s時加速度的方向發(fā)生改變 B．乙車在和時的速度相同C．內(nèi)，甲、乙兩車的位移相同 時，甲、乙兩車的動能相同三、實驗題8．（2022·天津·高考真題）某同學(xué)驗證兩個小球在斜槽末端碰撞時的動量守恒，實驗裝置如圖所示。A、B為兩個直徑相同的小球。實驗時，不放B，讓A從固定的斜槽上E點自由滾下，在水平面上得到一個落點位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點自由滾下，與B發(fā)生正碰，在水平面上又得到兩個落點位置。三個落點位置標記為M、N、P。（1）為了確認兩個小球的直徑相同，該同學(xué)用10分度的游標卡尺對它們的直徑進行了測量，某次測量的結(jié)果如下圖所示，其讀數(shù)為。（2）下列關(guān)于實驗的要求哪個是正確的。A．斜槽的末端必須是水平的

B．斜槽的軌道必須是光滑的C．必須測出斜槽末端的高度

D．A、B的質(zhì)量必須相同（3）如果該同學(xué)實驗操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上的落點位置分別為、。（填落點位置的標記字母）四、計算題9．（2023上·江蘇常州·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，光滑水平面上靜置一個質(zhì)量M＝3kg的滑塊，滑塊的一側(cè)是一個圓弧形槽，凹槽半徑R＝0.6m，E點切線水平．一個質(zhì)量m＝1kg的小球以速度v0＝8m/s從E點沖上滑塊，從與圓心等高的F點脫離滑塊．g取10m/s2，不計一切摩擦．求：（1）小球脫離滑塊時，滑塊的速度大小；（2）小球脫離滑塊后在空中運動的時間；（3）小球全程對滑塊做功的大?。?0．（2021上·山東臨沂·高二統(tǒng)考期中）如圖所示，物體B和物體C用勁度系數(shù)為的輕彈簧連接并豎直地靜置于水平地面上。將一個物體A從物體B的正上方距離B的高度為處由靜止釋放，下落后與物體B碰撞。碰后A與B立刻粘合在一起并向下運動，在以后的運動中A、B不再分離。已知物體A、B、C的質(zhì)量均為，重力加速度為，忽略空氣阻力。求：（1）求A與B碰撞后瞬間的速度大小；（2）A和B一起運動達到最大速度時，物體C對水平面地的壓力大小；（3）開始時，物體A從距B多大的高度自由落下時，在以后的運動中才能使物體C恰好離開地面。11．（2023下·河南商丘·高二統(tǒng)考階段練習(xí)）如圖所示，長為2R的平板車右端安裝一個半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，平板車平面剛好與軌道最低點相切，質(zhì)量均為m的A、B兩個物塊（大小忽略不計）緊挨著放在平板車的中點，兩物塊之間放有少量炸藥，兩物塊與平板車間的動摩擦因數(shù)均為0.5，點燃炸藥讓其爆炸，爆炸時間極短，結(jié)果物塊B恰好能上升到圓弧軌道的最高點，已知平板車（包括圓弧軌道）的質(zhì)量為2m，重力加速度為g，不計空氣阻力。（1）求物塊A滑離平板車時的速度大小及炸藥爆炸時對A、B兩物體所做的功；（2）試分析物塊B會不會滑離長木板，如果能，說明為什么，如果不能，物塊B與長木板相對靜止時離板的右端距離為多少？