高考物理二輪復習專項訓練模型29 動量定理實際模型（解析版）

模型29動量定理實際模型1.（2022山東物理）我國多次成功使用“冷發(fā)射”技術發(fā)射長征十一號系列運載火箭。如圖所示，發(fā)射倉內的高壓氣體先將火箭豎直向上推出，火箭速度接近零時再點火飛向太空。從火箭開始運動到點火的過程中（）

A.火箭的加速度為零時，動能最大B.高壓氣體釋放的能量全部轉化為火箭的動能C.高壓氣體對火箭推力的沖量等于火箭動量的增加量D.高壓氣體的推力和空氣阻力對火箭做功之和等于火箭動能的增加量【參考答案】A【命題意圖】本題考查受力分析、動量定理、能量守恒定律及其相關知識點?！久麕熃馕觥炕鸺龔陌l(fā)射倉發(fā)射出來，受豎直向下的重力、豎直向下的空氣阻力和豎直向上的高壓氣體的推力作用，且推力大小不斷減小，剛開始向上的時候高壓氣體的推力大于向下的重力和空氣阻力之和，故火箭向上做加速度減小的加速運動，當向上的高壓氣體的推力等于向下的重力和空氣阻力之和時，火箭的加速度為零，速度最大，接著向上的高壓氣體的推力小于向下的重力和空氣阻力之和時，火箭接著向上做加速度增大的減速運動，直至速度為零，故當火箭的加速度為零時，速度最大，動能最大，故A正確；根據(jù)能量守恒定律，可知高壓氣體釋放的能量轉化為火箭的動能、火箭的重力勢能和內能，故B錯誤；根據(jù)動量定理，可知合力沖量等于火箭動量的增加量，故C錯誤；根據(jù)功能關系，可知高壓氣體的推力和空氣阻力對火箭做功之和等于火箭機械能的增加量，故D錯誤。2.（2022·全國理綜乙卷·20）質量為SKIPIF1<0的物塊在水平力F的作用下由靜止開始在水平地面上做直線運動，F(xiàn)與時間t的關系如圖所示。已知物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，重力加速度大小取SKIPIF1<0。則（）

A.SKIPIF1<0時物塊的動能為零B.SKIPIF1<0時物塊回到初始位置C.SKIPIF1<0時物塊的動量為SKIPIF1<0D.SKIPIF1<0時間內F對物塊所做的功為SKIPIF1<0【參考答案】AD【名師解析】物塊與地面間摩擦力為SKIPIF1<0對物塊從SKIPIF1<0內由動量定理可知SKIPIF1<0即SKIPIF1<0得SKIPIF1<03s時物塊的動量為SKIPIF1<0設3s后經(jīng)過時間t物塊的速度減為0，由動量定理可得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0所以物塊在4s時速度減為0，則此時物塊的動能也為0，故A正確，C錯誤；SKIPIF1<0物塊發(fā)生的位移為x1，由動能定理可得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0，得SKIPIF1<0SKIPIF1<0過程中，對物塊由動能定理可得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0物塊開始反向運動，物塊的加速度大小為SKIPIF1<0發(fā)生的位移為SKIPIF1<0即6s時物塊沒有回到初始位置，故B錯誤；物塊在6s時的速度大小為SKIPIF1<0SKIPIF1<0拉力所做的功為SKIPIF1<0，故D正確。3．（2022新高考海南卷）在冰上接力比賽時，甲推乙的作用力是SKIPIF1<0，乙對甲的作用力是SKIPIF1<0，則這兩個力（）A．大小相等，方向相反B．大小相等，方向相同C．SKIPIF1<0的沖量大于SKIPIF1<0的沖量D．SKIPIF1<0的沖量小于SKIPIF1<0的沖量【參考答案】A【名師解析】甲推乙的作用力與乙對甲的作用力是一對作用力和反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，這兩個力大小相等，方向相反，根據(jù)沖量的定義，可知SKIPIF1<0的沖量等于于SKIPIF1<0的沖量，選項A正確BCD錯誤。4．（2022重慶高考）在測試汽車的安全氣囊對駕乘人員頭部防護作用的實驗中，某小組得到了假人頭部所受安全氣囊的作用力隨時間變化的曲線（如圖）。從碰撞開始到碰撞結束過程中，若假人頭部只受到安全氣囊的作用，則由曲線可知，假人頭部（）A．速度的變化量等于曲線與橫軸圍成的面積B．動量大小先增大后減小C．動能變化正比于曲線與橫軸圍成的面積D．加速度大小先增大后減小【參考答案】D【名師解析】若假人頭部只受到安全氣囊的作用，則所受安全氣囊的作用力隨時間變化的曲線與橫軸所圍面積表示合外力沖量，由動量定理可知作用力隨時間變化的曲線與橫軸所圍面積也表示動量的變化量，選項AB錯誤；由動能與動量的關系可知，動能變化與動量變化不是成正比，所以動能變化不是正比于曲線與橫軸圍成的面積，選項C錯誤；由牛頓第二定律可知，加速度大小先增大后減小，選項D正確。5.（2022年1月浙江選考）第24屆冬奧會將在我國舉辦。鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所示，長12m水平直道AB與長20m的傾斜直道BC在B點平滑連接，斜道與水平面的夾角為15°。運動員從A點由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到B點時速度大小為8m/s，緊接著快速俯臥到車上沿BC勻加速下滑（圖2所示），到C點共用時5.0s。若雪車（包括運動員）可視為質點，始終在冰面上運動，其總質量為110kg，sin15°=0.26，求雪車（包括運動員）（1）在直道AB上的加速度大??；（2）過C點的速度大?。唬?）在斜道BC上運動時受到的阻力大小。

【參考答案】（1）SKIPIF1<0；（2）12m/s；（3）66N【名師解析】（1）設物體從SKIPIF1<0的加速度為SKIPIF1<0、運動時間為SKIPIF1<0，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有SKIPIF1<0、SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0、SKIPIF1<0（2）解法一：由題知物體從SKIPIF1<0全程的運動時間SKIPIF1<0，設物體從SKIPIF1<0的加速度為SKIPIF1<0、運動時間為SKIPIF1<0，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得：SKIPIF1<0、SKIPIF1<0解法二：由于物體在SKIPIF1<0做勻變速運動，故SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0故其加速度SKIPIF1<0（3）解法一：設物體在SKIPIF1<0運動時受到的阻力為SKIPIF1<0，根據(jù)牛頓第二定律有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得：SKIPIF1<0解法二：物體在SKIPIF1<0上運動由動量定理有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得：SKIPIF1<0解法三：對物體從SKIPIF1<0由動能定理有SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0易錯警示：對于多過程問題一定要分清楚每一階段的受力情況和運動情況。（1）AB段SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）AB段SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0BC段SKIPIF1<0，t2=5.0s-t1=2s，解得SKIPIF1<0過C點的速度大小SKIPIF1<0（3）在BC段有牛頓第二定律SKIPIF1<0解得SKIPIF1<06．（9分）（2022高考北京卷）體育課上，甲同學在距離地面高SKIPIF1<0處將排球擊出，球的初速度沿水平方向，大小為SKIPIF1<0；乙同學在離地SKIPIF1<0處將排球墊起，墊起前后球的速度大小相等，方向相反。已知排球質量SKIPIF1<0，取重力加速度SKIPIF1<0。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）排球與乙同學作用過程中所受沖量的大小I?！久}意圖】此題考查拋體運動及其相關知識點?！久麕熃馕觥浚?）設排球在空中飛行的時間為t，則SKIPIF1<0得SKIPIF1<0則排球在空中飛行的水平距離SKIPIF1<0（2）乙同學墊起排球前瞬間排球在豎直方向速度的大小SKIPIF1<0得SKIPIF1<0則SKIPIF1<0得SKIPIF1<0設速度方向與水平方向夾角為SKIPIF1<0（如答圖2所示），則SKIPIF1<0（3）根據(jù)動量定理，排球與乙同學作用過程中所受沖量的大小SKIPIF1<0最新模擬題1.（2024山西部分學校10月聯(lián)考）“天宮”空間站電推進系統(tǒng)大氣瓶近日完成在軌安裝任務，電推進系統(tǒng)，也稱為電推發(fā)動機，其工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子，再將這些離子由靜止加速并噴出，以產(chǎn)生推力，如圖所示，已知單位時間內能噴出總質量為m、速度為v的離子，不計離子噴出對空間站質量的影響，下列說法正確的是A．推進系統(tǒng)工作時整個空間站系統(tǒng)的動量守恒 B．推進系統(tǒng)工作時整個空間站系統(tǒng)的機械能守恒C．推進系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的推力大小為mv D．推進系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的推力大小為2mv【參考答案】AC【名師解析】推進系統(tǒng)工作時，對空間站做正功，但整個系統(tǒng)內力遠大于外力，故機械能增加，而動量守恒，則A正確、B錯誤；由動量定理有SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0，則C正確、D錯誤.2.（2023湖北名校質檢）如圖所示，質量為M的直SKIPIF1<0武裝直升機旋翼有4片槳葉，槳葉旋轉形成的圓面面積為S。已知空氣密度為SKIPIF1<0，重力加速度大小為g。當直升機懸停空中時，發(fā)動機輸出的機械功率為SKIPIF1<0，槳葉旋轉推動空氣，空氣獲得的速度為SKIPIF1<0，則單位時間內槳葉旋轉推動空氣的質量可表示為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】.D【名師解析】AB.設在時間SKIPIF1<0內通過面積S的空氣質量為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0，AB錯誤；發(fā)動機輸出的機械功率SKIPIF1<0，對空氣根據(jù)動量定理SKIPIF1<0，對直升機根據(jù)平衡知識SKIPIF1<0，考慮SKIPIF1<0，聯(lián)立解得SKIPIF1<0，C錯誤，D正確。故選D。3.(2023浙江北斗星聯(lián)盟模擬)2023年4月7日，由中國航空工業(yè)全新研制的四噸級先進雙發(fā)多用途直升機“吉祥鳥”AC332，在天津濱海新區(qū)圓滿完成全狀態(tài)首次飛行。如圖所示是“吉祥鳥”AC332在無風的情況下懸停在空中時的照片，“吉祥鳥”直升機的質量為M，螺旋槳向下推空氣時使空氣獲得的速度大小為v，忽略尾翼螺旋槳消耗的能量，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A.“吉祥鳥”直升機懸停在空中，空氣對“吉祥鳥”直升機的沖量為零B.“吉祥鳥”直升機對空氣所做的功為SKIPIF1<0C.單位時間內被螺旋槳向下推出的空氣質量為SKIPIF1<0D.“吉祥鳥”直升機的發(fā)動機消耗的功率為SKIPIF1<0【參考答案】D【名師解析】“吉祥鳥”直升機懸停在空中，空氣對“吉祥鳥”直升機的作用力不為零，空氣對“吉祥鳥”直升機的沖量不為零，故A錯誤；設空氣對“吉祥鳥”直升機的作用力大小為SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0設SKIPIF1<0時間內被螺旋槳向下推出的空氣質量為SKIPIF1<0，根據(jù)動量定理可得SKIPIF1<0聯(lián)立可得單位時間內被螺旋槳向下推出的空氣質量為SKIPIF1<0，C錯誤；“吉祥鳥”直升機SKIPIF1<0時間內對空氣所做的功為SKIPIF1<0“吉祥鳥”直升機的發(fā)動機消耗的功率為SKIPIF1<0B錯誤，D正確。4.（2023廣東培正中學質檢）高壓清洗廣泛應用于汽車清潔、地面清潔等。某高壓水槍出水口直徑為d，水從槍口高速噴出后，近距離垂直噴射到某物體表面且速度在短時間內由v變?yōu)榱悖雎运畯臉尶趪姵龊蟮陌l(fā)散效應，水的密度為ρ。則水在物體表面產(chǎn)生的平均沖擊力大小為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】D【名師解析】水在時間△t內速度由v減為零，△t內噴射到物體表面的水的質量為SKIPIF1<0以這部分水為研究對象，設物體表面對水的平均作用力大小為F，以水流速度方向為正方向，由動量定理有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由牛頓第三定律可知，水在物體表面產(chǎn)生的平均沖擊力大小為SKIPIF1<0ABC錯誤，D正確。5.(2023深圳紅嶺高中七模)如圖所示，一同學練習使用網(wǎng)球訓練器單人打回彈，網(wǎng)球與底座之間有一彈性繩連接，練習過程中底座保持不動。該同學將網(wǎng)球拋至a處用球拍擊打，b是軌跡上的最高點，a至c處彈性繩始終處于松弛狀態(tài)，d處彈性繩已經(jīng)繃緊并撞在豎直墻壁上，不計空氣阻力。則（）A.a處網(wǎng)球拍給網(wǎng)球的沖量沿水平方向B.拍打后a到c過程中網(wǎng)球動量變化量方向豎直向下C.c到d過程中網(wǎng)球受到的沖量方向豎直向下D.d處反彈后網(wǎng)球做平拋運動【參考答案】B【名師解析】該同學將網(wǎng)球拋至a處時網(wǎng)球的速度為零，網(wǎng)球拍擊打網(wǎng)球后，網(wǎng)球在a處的速度方向斜向右上方，因此網(wǎng)球拍給網(wǎng)球的沖量應斜向右上方，故A錯誤；拍打后a到c過程中，網(wǎng)球只受到重力的作用，而重力豎直向下，則重力的沖量豎直向下，根據(jù)動量定理可得SKIPIF1<0可知拍打后a到c過程中網(wǎng)球動量變化量方向豎直向下，故B正確；由題意可知，d處彈性繩已經(jīng)繃緊，可知c到d過程中，網(wǎng)球受到重力的沖量豎直向下；彈性繩伸直后，網(wǎng)球受到彈性繩拉力的沖量沿彈性繩斜向下，則c到d過程中網(wǎng)球受到的沖量方向并不是豎直向下，故C錯誤；做平拋運動的條件是初速度水平，且只受重力，而網(wǎng)球在d處反彈后除了受到重力還有因彈性繩收縮而受到的拉力，故D錯誤。。.6.（2023北京朝陽二模）排球運動員在某次發(fā)球中，左手托球由靜止開始豎直向上運動SKIPIF1<0時，排球脫離左手繼續(xù)向上運動SKIPIF1<0達到最高點，然后下落SKIPIF1<0被右手擊出。已知排球的質量為SKIPIF1<0，重力加速度取SKIPIF1<0，空氣阻力忽略不計。下列說法正確的是（）A.排球剛脫離左手時的速度大小為SKIPIF1<0B.排球被右手擊出前運動的總時間為SKIPIF1<0C.排球向上運動的過程中，人對排球所做的功為SKIPIF1<0D.排球向上運動的過程中，人對排球的沖量大小為SKIPIF1<0【參考答案】C【名師解析】排球脫離左手繼續(xù)向上運動SKIPIF1<0達到最高點，則排球剛脫離左手時的速度大小為SKIPIF1<0，選項A錯誤；左手托球由靜止開始豎直向上運動SKIPIF1<0的時間t1；脫離左手上升1.8m的時間SKIPIF1<0下落0.8m的時間SKIPIF1<0則排球被右手擊出前運動的總時間為SKIPIF1<0選項B錯誤；排球向上運動的過程中，根據(jù)動能定理SKIPIF1<0解得人對排球所做的功為SKIPIF1<0選項C正確；排球向上運動到脫離手的過程中，由動量定理SKIPIF1<0則人對排球的沖量大小大于SKIPIF1<0，選項D錯誤。7..(2023浙江杭州九校期中聯(lián)考)2021年10月15日，由全國總工會宣傳教育部主辦的“中國夢·勞動美——永遠跟黨走奮進新征程”2021年全國職工乒乓球大賽在北京圓滿落幕。如圖所示，一運動員在比賽中揮拍將以速率SKIPIF1<0飛來的乒乓球，以SKIPIF1<0的速率反向擊出，已知乒乓球質量為m，忽略重力，則此過程中拍子對乒乓球作用力的沖量大小為（）A.SKIPIF1<0，方向與乒乓球被擊出速度方向相同B.SKIPIF1<0，方向與乒乓球被擊出速度方向相同C.SKIPIF1<0，方向與乒乓球飛來速度方向相同D.SKIPIF1<0，方向與乒乓球飛來速度方向相同【參考答案】：B【名師解析】：在球拍擊打乒乓球的過程中，選取擊出方向為正方向，對乒乓球運用動量定理有SKIPIF1<0即拍子對乒乓球作用力的沖量大小為SKIPIF1<0，方向與乒乓球被擊出方向相同。故選B。8.（2023湖南張家界模擬）已知一滴雨珠的重力可達蚊子體重的幾十倍，但是下雨時蚊子卻可以在“雨中漫步”。為研究蚊子不會被雨滴砸死的訣竅，科學家用高速相機拍攝并記錄蚊子的運動情況，研究發(fā)現(xiàn)蚊子被雨滴擊中時并不抵擋雨滴，而是與雨滴融為一體，順應雨滴的趨勢落下，隨后迅速側向微調與雨滴分離。已知蚊子的質量為m，初速度為零；雨滴質量為50m，擊中蚊子前豎直勻速下落的速度為v，蚊子與雨滴的作用時間為t，以豎直向下為正方向。假設雨滴和蚊子組成的系統(tǒng)所受合外力為零。則（）A.蚊子與雨滴融為一體后，整體的的速度大小為SKIPIF1<0B.蚊子與雨滴融為一體的過程中，雨滴的動量變化量為SKIPIF1<0C.蚊子與雨滴融為一體的過程中，蚊子受到的平均作用力為SKIPIF1<0D.若雨滴直接砸在靜止的蚊子上，蚊子受到的平均作用力將變小【參考答案】C【名師解析】蚊子與雨滴融為一體的過程中，根據(jù)動量守恒有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，A錯誤；雨滴的動量變化量為SKIPIF1<0，B錯誤；設蚊子受到的平均作用力為F，根據(jù)動量定理有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，C正確；若雨滴直接砸在靜止的蚊子上，蚊子與雨滴的作用時間變短，雨滴的動量變化量變大，則雨滴受到的平均作用力將變大，蚊子受到的平均作用力也變大，D錯誤。9.（2023福建泉州三模）如圖，峰鳥可以通過快速拍打翅膀，使自己懸停在一朵花的前面。假設蜂鳥兩翅膀扇動空氣的總面積為S，翅膀扇動對空氣的作用力效果與翅膀用速度SKIPIF1<0平推空氣的效果相同。已知空氣密度為SKIPIF1<0，重力加速度大小為g，則（）A.單位時間內翅膀拍動空氣的質量為SKIPIF1<0B.單位時間內翅膀拍動空氣的質量為SKIPIF1<0C.蜂鳥的質量為SKIPIF1<0D.蜂鳥的質量為SKIPIF1<0【參考答案】AC【名師解析】設扇動一次的時間為t，拍動空氣的總質量為SKIPIF1<0單位時間內翅膀拍動空氣的質量為SKIPIF1<0A正確，B錯誤；翅膀用速度SKIPIF1<0平推空氣，使空氣的速度變?yōu)?，根據(jù)動量定理SKIPIF1<0則翅膀對空氣的作用力大小，即等于空氣對翅膀的作用力大小為SKIPIF1<0由平衡關系得SKIPIF1<0蜂鳥的質量為SKIPIF1<0C正確，D錯誤。10.（2023山東煙臺一模）2006年9月，中國第一座太空娛樂風洞在四川省綿陽市建成并投入運營。娛樂風洞是一種空中懸浮裝置，在一個特定空間內人工制造和控制氣流，游客只要穿上特制的可改變受風面積（游客在垂直風力方向的投影面積）的飛行服跳入飛行區(qū)，即可通過改變受風面積來實現(xiàn)向上、向下運動或懸浮。現(xiàn)有一豎直圓柱形風洞，風機通過洞口向風洞內“吹氣”，產(chǎn)生豎直向上、速度恒定的氣流。某時刻，有一質量為m的游客恰好在風洞內懸浮，已知氣流密度為SKIPIF1<0，游客受風面積為S，重力加速度為g，假設氣流吹到人身上后速度變?yōu)榱悖瑒t氣流速度大小為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】C【名師解析】在SKIPIF1<0時間內吹到人體的氣體質量為SKIPIF1<0設人對氣流的力大小為SKIPIF1<0，則對此段氣體由動量定理有SKIPIF1<0由牛頓第三定律，風給人的力大小為SKIPIF1<0人受力平衡。所以SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故選C。11.（2023云南昆明24中二模）如圖所示，體育館內有一處傾斜墻壁，與豎直方向夾角為53°。某同學在距墻面4m處以垂直于墻面的速度投出一個籃球，籃球恰好擦墻而過（剛好接觸墻）。籃球的質量為600g，將籃球視為質點，忽略籃球出手前的加速距離，不計空氣阻力，重力加速度取g=10m/s2，則下列說法正確的是（）A.出手時籃球速度大小為10m/sB.該同學對籃球的沖量大小為4N·sC.籃球從出手到與墻接觸所用時間為1.28sD.籃球與墻的接觸點與出手位置相距5m【參考答案】D【名師解析】把籃球的重力沿初速度方向、垂直初速度方向正交分解，可知，籃球沿初速度方向做勻減速直線運動，當位移為s=4m時速度恰好為零，即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，A錯誤；該同學對籃球的沖量大小等于籃球出手時獲得的動量，即SKIPIF1<0B錯誤；籃球從出手到與墻接觸所用時間SKIPIF1<0，C錯誤；垂直初速度方向做初速度為零的勻加速直線運動，位移為SKIPIF1<0則籃球與墻的接觸點與出手位置相距SKIPIF1<0D正確。12.（2023湖北四市七校聯(lián)盟期中聯(lián)考）高速磁懸浮列車在水平長直軌道上的模擬運行圖如圖所示，列車由質量均為m的5節(jié)車廂組成，其中1號車廂為動力車廂。列車由靜止開始以額定功率P運行，經(jīng)過一段時間達到最大速度，列車向右運動過程中，1號車廂會受到前方空氣的阻力，假設車廂碰到空氣前空氣的速度為0，碰到空氣后空氣的速度立刻與列車速度相同，已知空氣密度為ρ。1號車廂的迎風面積（垂直運動方向上的投影面積）為S，不計其他阻力，忽略2號、3號、4號、5號車廂受到的空氣阻力。當列車以額定功率運行到速度為最大速度的一半時，2號車廂對3號車廂的作用力大小為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】A【名師解析】設動車的速度為v，動車對空氣