高中物理動(dòng)量定理真題匯編(含答案)及解析

高中物理動(dòng)量定理真題匯編(含答案)及解析一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1．如圖所示，靜置于水平地面上的二輛手推車沿一直線排列，質(zhì)量均為m，人在極短的時(shí)間內(nèi)給第一輛車一水平?jīng)_量使其運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)了距離L時(shí)與第二輛車相碰，兩車以共同速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了距離L時(shí)停。車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恒為車所受重力的k倍，重力加速度為g，若車與車之間僅在碰撞時(shí)發(fā)生相互作用，碰撞吋間很短，忽咯空氣阻力，求：(1)整個(gè)過程中摩擦阻力所做的總功；(2)人給第一輛車水平?jīng)_量的大小?！敬鸢浮?1)-3kmgL；(2)?！窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻?1)設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中摩擦阻力做的總功為W，則W=-kmgL-2kmgL=-3kmgL即整個(gè)過程中摩擦阻力所做的總功為-3kmgL。(2)設(shè)第一輛車的初速度為v0，第一次碰前速度為v1，碰后共同速度為v2，則由動(dòng)量守恒得mv1=2mv2由以上各式得所以人給第一輛車水平?jīng)_量的大小2．如圖所示，粗糙的水平面連接一個(gè)豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道，其半徑為R=0.1m，半圓形軌道的底端放置一個(gè)質(zhì)量為m=0.1kg的小球B，水平面上有一個(gè)質(zhì)量為M=0.3kg的小球A以初速度v0=4.0m/s開始向著木塊B滑動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t=0.80s與B發(fā)生彈性碰撞．設(shè)兩小球均可以看作質(zhì)點(diǎn)，它們的碰撞時(shí)間極短，且已知木塊A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25，求：（1）兩小球碰前A的速度；（2）球碰撞后B,C的速度大??；（3）小球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C時(shí)對軌道的壓力；【答案】（1）2m/s（2）vA＝1m/s

，vB＝3m/s

（3）4N，方向豎直向上【解析】【分析】【詳解】（1）選向右為正，碰前對小球A的運(yùn)動(dòng)由動(dòng)量定理可得：–μMgt＝Mv–Mv0解得：v＝2m/s

（2）對A、B兩球組成系統(tǒng)碰撞前后動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒：

解得：vA＝1m/s

vB＝3m/s

（3）由于軌道光滑，B球在軌道由最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒：在最高點(diǎn)C對小球B受力分析，由牛頓第二定律有：解得：FN＝4N由牛頓第三定律知，F(xiàn)N'＝FN＝4N小球?qū)壍赖膲毫Φ拇笮?N，方向豎直向上．3．如圖甲所示，平面直角坐標(biāo)系中，0≤x≤l、0≤y≤2l的矩形區(qū)域中存在交變勻強(qiáng)磁場，規(guī)定磁場垂直于紙面向里的方向?yàn)檎较?，其變化?guī)律如圖乙所示，其中B0和T0均未知。比荷為c的帶正電的粒子在點(diǎn)（0，）以初速度v0沿+x方向射入磁場，不計(jì)粒子重力。（1）若在t=0時(shí)刻，粒子射入；在t<的某時(shí)刻，粒子從點(diǎn)（l，2l）射出磁場，求B0大小。（2）若B0=，且粒子從0≤l≤的任一時(shí)刻入射時(shí)，粒子離開磁場時(shí)的位置都不在y軸上，求T0的取值范圍。（3）若B0=，，在x>l的區(qū)域施加一個(gè)沿-x方向的勻強(qiáng)電場，在時(shí)刻入射的粒子，最終從入射點(diǎn)沿-x方向離開磁場，求電場強(qiáng)度的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）.【解析】【詳解】設(shè)粒子的質(zhì)量為，電荷量為，則由題意得（1）粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為，根據(jù)幾何關(guān)系和牛頓第二定律得：解得（2）設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為，由牛頓第二定律得解得臨界情況為：粒子從時(shí)刻射入，并且軌跡恰好過點(diǎn)，粒子才能從軸射出，如圖所示設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，則由幾何關(guān)系可知，在內(nèi)，粒子軌跡轉(zhuǎn)過的圓心角為對應(yīng)粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為分析可知，只要滿足，就可以使粒子離開磁場時(shí)的位置都不在軸上。聯(lián)立解得，即；（3）由題意可知，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)周期為，則在磁場中，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，則由題意可知，還有解得，即設(shè)電場強(qiáng)度的大小為，在電場中，設(shè)往復(fù)一次所用的時(shí)間為，則根據(jù)動(dòng)量定理可得其中解得4．半徑均為的四分之一圓弧軌道1和2如圖所示固定，兩圓弧軌道的最低端切線水平，兩圓心在同一豎直線上且相距R，讓質(zhì)量為1kg的小球從圓弧軌道1的圓弧面上某處由靜止釋放，小球在圓弧軌道1上滾動(dòng)過程中，合力對小球的沖量大小為，重力加速度g取，求：（1）小球運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道1最低端時(shí)，對軌道的壓力大小;（2）小球落到圓弧軌道2上時(shí)的動(dòng)能大小?！敬鸢浮浚?）（2）62.5J【解析】【詳解】（1）設(shè)小球在圓弧軌道1最低點(diǎn)時(shí)速度大小為，根據(jù)動(dòng)量定理有解得在軌道最低端，根據(jù)牛頓第二定律，解得根據(jù)牛頓第三定律知，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮椋?）設(shè)小球從軌道1拋出到達(dá)軌道2曲面經(jīng)歷的時(shí)間為t，水平位移：豎直位移：由勾股定理：解得豎直速度：可得小球的動(dòng)能5．北京將在2022年舉辦冬季奧運(yùn)會(huì)，滑雪運(yùn)動(dòng)將速度與技巧完美地結(jié)合在一起，一直深受廣大觀眾的歡迎。一質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員在高度為，傾角為的斜坡頂端，從靜止開始沿直線滑到斜面底端。下滑過程運(yùn)動(dòng)員可以看作質(zhì)點(diǎn)，收起滑雪杖，忽略摩擦阻力和空氣阻力，取，問：（1）運(yùn)動(dòng)員到達(dá)斜坡底端時(shí)的速率；（2）運(yùn)動(dòng)員剛到斜面底端時(shí)，重力的瞬時(shí)功率；（3）從坡頂滑到坡底的過程中，運(yùn)動(dòng)員受到的重力的沖量?！敬鸢浮浚?）（2）（3）方向?yàn)樨Q直向下【解析】【分析】（1）根據(jù)牛頓第二定律或機(jī)械能守恒定律都可以求出到達(dá)底端的速度的大小；（2）根據(jù)功率公式進(jìn)行求解即可；（3）根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系求出時(shí)間，然后根據(jù)沖量公式進(jìn)行求解即可；【詳解】（1）滑雪者由斜面頂端滑到底端過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒：到達(dá)底端時(shí)的速率為：；（2）滑雪者由滑到斜面底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率為：；（3）滑雪者由斜面頂端滑到底端過程中，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律，可以得到：根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系可以得到：則重力的沖量為：，方向?yàn)樨Q直向下?！军c(diǎn)睛】本題關(guān)鍵根據(jù)牛頓第二定律求解加速度，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解末速度，注意瞬時(shí)功率的求法。6．質(zhì)量為0.2kg的小球豎直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向彈回，取豎直向上為正方向，（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?。浚ㄈ=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=－1.2kg·m/s小球與地面碰撞后的動(dòng)量為p2=mv2=0.2×4kg·m/s=0.8kg·m/s小球與地面碰撞前后動(dòng)量的變化量為Δp=p2－p1=2kg·m/s（2）由動(dòng)量定理得(F－mg)Δt=Δp所以F=＋mg=N＋0.2×10N=12N，方向豎直向上．7．如圖所示，質(zhì)量的小車A靜止在光滑水平地面上，其上表面光滑，左端有一固定擋板?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的小物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量?，F(xiàn)對小車A施加一個(gè)水平向右的恒力F=20N，作用0.5s后撤去外力，隨后固定擋板與小物塊B發(fā)生碰撞。假設(shè)碰撞時(shí)間極短，碰后A、B粘在一起，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。求：（1）碰撞前小車A的速度；（2）碰撞過程中小車A損失的機(jī)械能?！敬鸢浮浚?）1m/s（2）25/9J【解析】【詳解】（1）A上表面光滑，在外力作用下，A運(yùn)動(dòng)，B靜止，對A，由動(dòng)量定理得：，代入數(shù)據(jù)解得：m/s；（2）A、B碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：，代入數(shù)據(jù)解得：，碰撞過程，A損失的機(jī)械能：，代入數(shù)據(jù)解得：；8．用動(dòng)量定理處理二維問題時(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θ，碰撞后彈出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是v。碰撞過程中忽略小球所受重力。若小球與木板的碰撞時(shí)間為t，求木板對小球的平均作用力的大小和方向。【答案】，方向沿y軸正方向【解析】【詳解】小球在x方向的動(dòng)量變化為小球在y方向的動(dòng)量變化為根據(jù)動(dòng)量定理解得，方向沿y軸正方向9．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：（1）籃球與地板撞擊過程中損失的機(jī)械能ΔE；（2）籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅Φ拇笮。敬鸢浮浚?）（2），方向向下【解析】【詳解】（1）籃球與地板撞擊過程中損失的機(jī)械能為（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；反彈離地時(shí)的速度為，上升的時(shí)間為，由動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式下落過程解得上升過程解得籃球與地板接觸時(shí)間為設(shè)地板對籃球的平均撞擊力為F，取向上為正方向，由動(dòng)量定理得解得根據(jù)牛頓第三定律，籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅?，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，在與地面接觸的過程中，合外力對物體的沖量等于物體動(dòng)量的變化量，從而求出地板對籃球的作用力．10．對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個(gè)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(gè)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(huì)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(gè)氣體分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量I的大小；（2）每個(gè)分子與器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)均等，則正方體的每個(gè)面有六分之一的幾率．請計(jì)算在Δt時(shí)間內(nèi)，與面積為S的器壁發(fā)生碰撞的分子個(gè)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Δt時(shí)間內(nèi)，與面積為S的器壁發(fā)生碰撞的分子進(jìn)行分析，結(jié)合第（1）（2）兩問的結(jié)論，推導(dǎo)出氣體分子對器壁的壓強(qiáng)p與m、n和v的關(guān)系式．【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）以氣體分子為研究對象，以分子碰撞器壁時(shí)的速度方向?yàn)檎较蚋鶕?jù)動(dòng)量定理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(gè)分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量為；（2）如圖所示，以器壁的面積S為底，以vΔt為高構(gòu)成柱體，由題設(shè)條件可知，柱體內(nèi)的分子在Δt時(shí)間內(nèi)有1/6與器壁S發(fā)生碰撞，碰撞分子總數(shù)為（3）在Δt時(shí)間內(nèi)，設(shè)N個(gè)分子對面積為S的器壁產(chǎn)生的作用力為FN個(gè)分子對器壁產(chǎn)生的沖量根據(jù)壓強(qiáng)的定義解得氣體分子對器壁的壓強(qiáng)點(diǎn)睛：根據(jù)動(dòng)量定理和牛頓第三定律求解一個(gè)分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量；以Δt時(shí)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(gè)面，求出碰撞分子總數(shù)；根據(jù)動(dòng)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)；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水泥樁的平均沖擊力．（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設(shè)樁對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，有解出12．一質(zhì)量為100g的小球從1.25m高處自由下落到一厚軟墊上．