新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題36 動(dòng)量 沖量和動(dòng)量定理（原卷版）

專題36動(dòng)量沖量和動(dòng)量定理導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1動(dòng)量、動(dòng)量變化量和沖量目標(biāo)2動(dòng)量定理目標(biāo)3用動(dòng)量定理解決流體類和微粒類“柱狀模型”問題【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】動(dòng)量、動(dòng)量變化量和沖量1．動(dòng)能、動(dòng)量、動(dòng)量變化量的比較動(dòng)能動(dòng)量動(dòng)量變化量定義物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體的質(zhì)量和速度的乘積物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式Ek＝eq\f(1,2)mv2p＝mvΔp＝p′－p標(biāo)矢性標(biāo)量矢量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程Ek＝eq\f(p2,2m)，Ek＝eq\f(1,2)pv，p＝eq\r(2mEk)，p＝eq\f(2Ek,v)聯(lián)系(1)都是相對(duì)量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則動(dòng)量一定也發(fā)生變化；但動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)動(dòng)能不一定發(fā)生變化2．沖量的計(jì)算(1)恒力的沖量：直接用定義式I＝Ft計(jì)算。(2)變力的沖量①方向不變的變力的沖量，若力的大小隨時(shí)間均勻變化，即力為時(shí)間的一次函數(shù)，則力F在某段時(shí)間t內(nèi)的沖量I＝eq\f(F1＋F2,2)t，其中F1、F2為該段時(shí)間內(nèi)初、末兩時(shí)刻力的大小。②作出F-t變化圖線，圖線與t軸所夾的面積即為變力的沖量。如圖所示。③對(duì)于易確定始、末時(shí)刻動(dòng)量的情況，可用動(dòng)量定理求解，即通過求Δp間接求出沖量?！纠?】?jī)蓚€(gè)質(zhì)量不同的物體在同一水平面上滑行，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，比較它們滑行的最大距離，下列判斷中正確的是（）A．若兩物體的初速度相等，則它們的最大滑行距離相等B．若兩物體的初動(dòng)量相等，則它們的最大滑行距離相等C．若兩物體的初動(dòng)能相等，則質(zhì)量小的最大滑行距離大D．若兩物體停止前的滑行時(shí)間相等，則兩物體的最大滑行距離相等【例2】一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊在合外力SKIPIF1<0的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)。SKIPIF1<0隨某物理量變化的圖線如圖所示，則（）A．若橫軸為時(shí)間t/s，則SKIPIF1<0時(shí)物塊的動(dòng)量大小為SKIPIF1<0B．若橫軸為時(shí)間t/s，則SKIPIF1<0時(shí)物塊的動(dòng)量大小為SKIPIF1<0C．若橫軸為位移x/m，則SKIPIF1<0時(shí)物塊的動(dòng)能大小為SKIPIF1<0D．若橫軸為位移x/m，則SKIPIF1<0時(shí)物塊的動(dòng)能大小為SKIPIF1<0動(dòng)量定理1.動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理表明沖量是使物體動(dòng)量發(fā)生變化的原因,沖量是物體動(dòng)量變化的量度。這里所說的沖量必須是物體所受的合外力的沖量(或者說是物體所受各外力沖量的矢量和)。(2)動(dòng)量定理給出了沖量和動(dòng)量變化間的相互關(guān)系。(3)現(xiàn)代物理學(xué)把力定義為物體動(dòng)量的變化率:F=Δp(4)動(dòng)量定理的表達(dá)式F·Δt=Δp是矢量式,在一維的情況下,各個(gè)矢量必須以同一個(gè)規(guī)定的方向?yàn)檎较?。運(yùn)用它分析問題時(shí)要特別注意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變化量的方向,公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力。(5)動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時(shí)間變化的力。這種情況下,動(dòng)量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。2.應(yīng)用動(dòng)量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象(1)當(dāng)物體的動(dòng)量變化量一定時(shí),力的作用時(shí)間Δt越短,力F就越大,力的作用時(shí)間Δt越長(zhǎng),力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。(2)當(dāng)作用力F一定時(shí),力作用時(shí)間Δt越長(zhǎng),動(dòng)量變化量Δp越大,力的作用時(shí)間Δt越短,動(dòng)量變化量Δp越小。3.動(dòng)量定理的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用I=Δp求變力的沖量如果物體受到大小或方向改變的力的作用,則不能直接用I=Ft求沖量,可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變化Δp,等效代換得出變力的沖量I。(2)應(yīng)用Δp=FΔt求動(dòng)量的變化【例3】當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年7月30日，東京奧運(yùn)會(huì)女子蹦床決賽，整套動(dòng)作完美發(fā)揮的朱雪瑩，以56.635分奪得金牌，幫助中國(guó)蹦床隊(duì)時(shí)隔13年重獲該項(xiàng)目冠軍。隊(duì)友劉靈玲收獲一枚銀牌。已知朱雪瑩的體重為45kg，在比賽中，朱雪瑩從離水平網(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。已知朱雪瑩與網(wǎng)接觸的時(shí)間為0.15s，若把這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理，g取SKIPIF1<0，則（）A．運(yùn)動(dòng)員下落接觸網(wǎng)面前瞬間的速度為6m/sB．運(yùn)動(dòng)員上升離開網(wǎng)面瞬間的速度為10m/sC．運(yùn)動(dòng)員和網(wǎng)面之間的相互作用力大小為5400ND．運(yùn)動(dòng)員和網(wǎng)面之間的相互作用力大小為5850N【例4】水平面上有質(zhì)量相等的a、b兩個(gè)物體，分別施加水平推力作用在a、b上，使a、b在水平面上運(yùn)動(dòng)起來。在t1、t2時(shí)刻分別撤去作用在a、b上的推力，兩物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下、兩物體的v－t圖像如圖所示，圖中實(shí)線為a的運(yùn)動(dòng)圖線，虛線為b的運(yùn)動(dòng)圖線，圖線中AB段平行于CD段。在a、b運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中（）A．a(chǎn)受到的水平推力沖量等于b受到的水平推力沖量B．a(chǎn)受到的水平推力沖量小于b受到的水平推力沖量C．摩擦力對(duì)a物體的沖量等于摩擦力對(duì)b物體的沖量D．合力對(duì)a物體的沖量等于合外力對(duì)b物體的沖量用動(dòng)量定理解決流體類和微粒類“柱狀模型”問題1.流體類“柱狀模型”問題流體及其特點(diǎn)通常液體流、氣體流等被廣義地視為“流體”，質(zhì)量具有連續(xù)性，通常已知密度ρ分析步驟1建立“柱狀模型”，沿流速v的方向選取一段柱形流體，其橫截面積為S2微元研究，作用時(shí)間Δt內(nèi)的一段柱形流體的長(zhǎng)度為Δl，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為Δm＝ρSvΔt3建立方程，應(yīng)用動(dòng)量定理研究這段柱狀流體【例5】如圖所示，一橫截面積為S的注射器豎直固定，管內(nèi)充滿密度為ρ的液體，其下端面上有一截面積為SKIPIF1<0S的小噴口，噴口離地的高度為h（h遠(yuǎn)大于噴口的直徑）。管中有一輕活塞，用豎直向下的推力F使活塞以速度v0勻速推動(dòng)液體，使液體從噴口射出，液體擊打在水平地面上后速度立即變?yōu)榱?。若重力加速度為g，液體在空中不散開，不計(jì)空氣阻力，液體不可壓縮且沒有黏滯性，活塞與管內(nèi)壁無摩擦。則下列判斷正確的是（）A．液體從小噴口豎直射出速度的大小為10v0B．推力F的大小不變C．液體剛落地的速度大小為SKIPIF1<0D．若不考慮重力作用，液體擊打地面平均作用力的大小為SKIPIF1<02.微粒類“柱狀模型”問題微粒及其特點(diǎn)通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?！保|(zhì)量具有獨(dú)立性，通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟1建立“柱狀模型”，沿運(yùn)動(dòng)的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S2微元研究，作用時(shí)間Δt內(nèi)一段柱形流體的長(zhǎng)度為Δl，對(duì)應(yīng)的體積為ΔV＝Sv0Δt，則微元內(nèi)的粒子數(shù)N＝nv0SΔt3先應(yīng)用動(dòng)量定理研究單個(gè)粒子，建立方程，再乘以N計(jì)算【例6】對(duì)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)。正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)粒子，每個(gè)粒子質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量，為簡(jiǎn)化問題，我們假定粒子大小可以忽略；其速率均為v，且與器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。利用所學(xué)力學(xué)知識(shí)，導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v的關(guān)系正確的是（）A．SKIPIF1<0nmv2 B．SKIPIF1<0nmv2C．SKIPIF1<0nmv2 D．nmv2【多維度分層專練】1．如圖所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)位于同一圓周上，a在圓周最高點(diǎn)，d在圓周最低點(diǎn)，每根桿上都套著質(zhì)量相等的小滑環(huán)（圖中未畫出），三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c三個(gè)點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放。關(guān)于它們下滑的過程，下列說法正確的是（）A．重力對(duì)它們的沖量相同 B．彈力對(duì)它們的沖量相同C．合外力對(duì)它們的沖量相同 D．它們動(dòng)能的增量相同2．人們經(jīng)常利用“打夯”的方式將松散的地面夯實(shí)，如圖所示，在某次打夯過程中，甲、乙兩人通過繩子對(duì)對(duì)重物各施加一個(gè)力，將重物提升到距地面SKIPIF1<0后重物做自由落體運(yùn)動(dòng)把地面砸結(jié)實(shí)。已知重物從接觸接觸地面到速度為零用時(shí)SKIPIF1<0，重物的質(zhì)量為SKIPIF1<0，取SKIPIF1<0，則下列說法正確的的是（）A．重物下降過程中中，機(jī)械能變小B．重物上升過程中，機(jī)械能守恒C．在接觸地面到速度為零的過程中重物對(duì)地面的平均作用力為SKIPIF1<0D．在接觸地面到速度為為零的過程中地面對(duì)重物作用力的沖量大小為SKIPIF1<03．如圖SKIPIF1<0所示，一個(gè)物體放在粗糙的水平地面上。在SKIPIF1<0時(shí)刻，物體在水平力SKIPIF1<0作用下由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)。在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)物體的加速度SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0的變化規(guī)律如圖SKIPIF1<0所示。已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等。則（）A．SKIPIF1<0時(shí)刻，力SKIPIF1<0等于SKIPIF1<0B．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，合力的沖量大小SKIPIF1<0C．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，力SKIPIF1<0大小恒定D．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)，物體的速度逐漸變小4．如圖，在光滑水平面上有AB兩點(diǎn)，AB相距s，一質(zhì)量為m的小球由A點(diǎn)以大小為SKIPIF1<0的初速度向右運(yùn)動(dòng)。小球受到水平面內(nèi)的恒力F作用，經(jīng)時(shí)間t小球達(dá)到B點(diǎn)，其速度大小仍為SKIPIF1<0，方向與初速度SKIPIF1<0方向夾角成SKIPIF1<0120°。則小球由A運(yùn)動(dòng)到B過程中，下列說法正確的是（）A．恒力方向與初速度方向相反B．恒力大小為SKIPIF1<0C．恒力對(duì)物體做正功，其大小為SKIPIF1<0D．恒力沖量的大小為SKIPIF1<05．為估算淋浴時(shí)，人頭部受水沖擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)。測(cè)試員在花灑下自己頭頂處，放置一個(gè)燒杯，測(cè)得半分鐘內(nèi)燒杯中水面上升了90mm，查詢得知花灑噴出的水落至頭頂時(shí)速度約為0.7m/s。據(jù)此估算人頭部受水沖擊的平均壓強(qiáng)約為（設(shè)水滴撞擊頭部后無反彈，不計(jì)水滴重力，水的密度為1.0×103kg/m3，將人頭頂視為平面）（）A．2.1Pa B．4.9PaC．210Pa D．490Pa6．離子推進(jìn)器已經(jīng)全面應(yīng)用于我國(guó)航天器，其工作原理如圖所示，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。在加速氙離子的過程中飛船獲得反推力。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，AB間距為d，推進(jìn)器單位時(shí)間內(nèi)噴射的氙離子數(shù)目n。則噴射離子過程中，對(duì)推進(jìn)器產(chǎn)生的反沖作用力大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體P接觸，但未與物體P連接，彈簧水平且無形變?，F(xiàn)對(duì)物體P施加一個(gè)水平向右的瞬間沖量，大小為I0，測(cè)得物體P向右運(yùn)動(dòng)的最大距離為x0，之后物體P被彈簧彈回最終停在距離初始位置左側(cè)2x0處。已知彈簧始終在彈簧彈性限度內(nèi)，物體P與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，下列說法中正確的是（）A．物體P與彈簧作用的過程中，系統(tǒng)的最大彈性勢(shì)為SKIPIF1<0B．彈簧被壓縮成最短之后的過程，P先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻減速運(yùn)動(dòng)C．最初對(duì)物體P施加的瞬時(shí)沖量SKIPIF1<0D．物體P整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，摩擦力的沖量與彈簧彈力的沖量大小相等、方向相反8．我國(guó)規(guī)定摩托車、電動(dòng)車、自行車騎乘人員必須依法佩戴具有防護(hù)作用的安全頭盔。小明在某輕質(zhì)頭盔的安全性測(cè)試中進(jìn)行了模擬檢測(cè)，某次他在頭盔中裝入質(zhì)量為5.0kg的物體，物體與頭盔緊密接觸，使其從1.80m的高處自由落下，并與水平面發(fā)生碰撞，頭盔被擠壓了0.03m時(shí)，物體的速度減為0。如圖所示，擠壓過程中視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，不考慮物體和地面的形變，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）頭盔觸地前瞬間的速度大小；（2）物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）勻減速直線運(yùn)動(dòng)過程中頭盔對(duì)物體的平均作用力大小。9．如圖甲所示，光滑的圓形軌道與光滑斜面通過一粗糙的水平面上連接，有一質(zhì)量為5kg的物體，在大小為20N沿斜面向下的恒力F的作用下由靜止