高考物理三輪沖刺突破訓(xùn)練專題11 動量守恒定律（原卷版）

專題11動量、動量守恒定律目錄TOC\o"1-2"\h\u專題11動量、動量守恒定律 1考向一動量和沖量 1考查方式一恒力的沖量 2考查方式二變力的沖量 6考查方式三利用F-t圖像求沖量 10考向二對動量定理的理解和基本應(yīng)用 15考向三動量定理的綜合應(yīng)用 17考查方式一應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象 17考向四應(yīng)用動量定理解決兩類問題 19考查方式一應(yīng)用動量定理解決微粒類問題 19考查方式二應(yīng)用動量定理解決流體類問題 21考向五動量定理在多過程問題中的應(yīng)用 23【題型演練】 25考向一動量和沖量1．掌握基本概念和規(guī)律與動能的關(guān)系：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0沖量的計(jì)算方法利用定義SKIPIF1<0計(jì)算沖量，此方法僅適用于恒力的沖量，無需考慮物體的運(yùn)動狀態(tài)；利用F-t圖像計(jì)算沖量，圖像魚時間軸圍成的面積表示沖量，此方法不僅可以計(jì)算恒力的沖量，也可以計(jì)算變力的沖量。考查方式一恒力的沖量【典例1】如圖所示，某次軍事訓(xùn)練中，戰(zhàn)士從傾角為θ的山坡上的A處以大小為SKIPIF1<0的速度水平投出手榴彈（圖中以點(diǎn)表示），手榴彈落在山坡上的B處。若手榴彈的質(zhì)量為SKIPIF1<0，不計(jì)空氣阻力，則手榴彈在空中運(yùn)動過程中的動量變化大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例2】如圖所示為一個單擺裝置，將擺球向左拉到A位置無初速度釋放，小球可擺動到與A關(guān)于豎直線對稱的B位置，不計(jì)一切阻力，下列說法正確的是（）A．小球從A到B的過程中，重力的沖量為零B．小球從A到B的過程中，合力的沖量不為零C．小球從O到B的過程中，動量的改變量方向水平向左D．小球從O到B的過程中，繩上拉力的沖量為零[變式1]電影《奪冠》讓人們想起了中國女排在奧運(yùn)會奪冠的激動人心的時刻，女排隊(duì)員的拼搏精神永遠(yuǎn)激勵著人們奮發(fā)前進(jìn)。如圖所示，一名排球運(yùn)動員進(jìn)行墊球訓(xùn)練，排球以SKIPIF1<0的速度豎直向下打在運(yùn)動員的手上，然后以SKIPIF1<0的速度豎直向上飛出。已知排球的質(zhì)量為250g，排球與手作用時間為0.2s。下列說法正確的是（）A．排球的動能變化量為SKIPIF1<0B．排球的動量變化量大小為SKIPIF1<0C．排球受到手的沖量大小為SKIPIF1<0D．排球?qū)κ值钠骄饔昧Υ笮镾KIPIF1<0[變式2]如圖所示，質(zhì)量相等的SKIPIF1<0、B兩個物體，沿著傾角分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的兩個光滑斜面，由靜止從同一高度SKIPIF1<0開始下滑到同樣的另一高度SKIPIF1<0的過程中，下列與SKIPIF1<0、B兩個物體有關(guān)的物理量相同的是（）A．所受重力的沖量大小B．所受支持力的沖量大小C．所受合力的沖量大小D．動量的變化量考查方式二變力的沖量【典例3】質(zhì)量為SKIPIF1<0的玩具汽車在水平地面上由靜止開始沿直線運(yùn)動了SKIPIF1<0，其所受合外力大小與位移大小的關(guān)系如圖所示，則玩具汽車（）A．所受合外力做的總功為SKIPIF1<0B．運(yùn)動到SKIPIF1<0處的速度大小為SKIPIF1<0C．在0到SKIPIF1<0的運(yùn)動過程中所受合外力的沖量大小為SKIPIF1<0D．在SKIPIF1<0處所受合外力的瞬時功率為SKIPIF1<0【典例4】如圖所示，光滑水平桌面上有一輕質(zhì)光滑絕緣管道，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，絕緣管道在水平外力F（圖中未畫出）的作用下以速度u向右勻速運(yùn)動。管道內(nèi)有一帶正電小球，初始位于管道M端且相對管道速度為0，一段時間后，小球運(yùn)動到管道N端，小球質(zhì)量為m，電量為q，管道長度為l，小球直徑略小于管道內(nèi)徑，則小球從M端運(yùn)動到N端過程有（）A．時間為SKIPIF1<0 B．小球所受洛倫茲力做功為quBlC．外力F的平均功率為SKIPIF1<0 D．外力F的沖量為qBl考查方式三利用F-t圖像求沖量【典例5】一質(zhì)量為4kg的物塊在水平外力F的作用下從靜止開始沿光滑的水平面做直線運(yùn)動。F隨時間t變化的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0時物塊的速率為2m/sB．SKIPIF1<0內(nèi)物塊先加速后減速C．SKIPIF1<0s內(nèi)物塊的動量變化量大小為SKIPIF1<0D．0~5s內(nèi)F的沖量大小為9.5N·s[變式1]如圖甲所示，一滑塊放在水平面上，SKIPIF1<0時刻在滑塊上施加一水平向右的外力F，已知外力隨時間的變化規(guī)律為SKIPIF1<0，滑塊產(chǎn)生的加速度和時間的關(guān)系如圖乙所示，假設(shè)滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度g取10SKIPIF1<0。則下列說法正確的是（）A．滑塊的質(zhì)量為2kgB．滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.25C．SKIPIF1<0s的時間內(nèi)摩擦力的沖量大小為SKIPIF1<0D．3s末滑塊的速度大小為6.5m/s[變式2]如下圖1所示，在粗糙的水平面上靜止放置一滑塊，t=0時刻在滑塊上施加一水平向右的外力F，外力大小隨時間變化規(guī)律如圖2所示，滑塊的加速度隨時間的變化規(guī)律如圖3所示，已知滑塊與地面間的滑動摩擦力等于靜摩擦力，重力加速度g取SKIPIF1<0。則下列說法正確的（

）A．滑塊的質(zhì)量為m=2kgB．前2s時間內(nèi)，摩擦力沖量大小為10N·sC．物體在4s末的速度12m/sD．物體做勻加速直線運(yùn)動考向二對動量定理的理解和基本應(yīng)用1．對動量定理的理解(1)動量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時間變化的力．這種情況下，動量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值．(2)動量定理的表達(dá)式F·Δt＝Δp是矢量式，運(yùn)用它分析問題時要特別注意沖量、動量及動量變化量的方向，公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力．2．用動量定理解題的基本思路3．動量定理的應(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求動量的變化例如，在曲線運(yùn)動中，速度方向時刻在變化，求動量變化(Δp＝p2－p1)需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法，計(jì)算比較復(fù)雜．如果作用力是恒力，可以求恒力的沖量，等效代換得出動量的變化．【典例6】1966年，在地球的上空完成了用動力學(xué)方法測質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時，用“雙子星號”宇宙飛船去接觸正在軌道上運(yùn)行的火箭組(后者的發(fā)動機(jī)已熄火)，接觸以后，開動“雙子星號”飛船的推進(jìn)器，使飛船和火箭組共同加速．推進(jìn)器的平均推力F＝895N，推進(jìn)器開動時間Δt＝7s．測出飛船和火箭組的速度變化Δv＝0.91m/s.已知“雙子星號”飛船的質(zhì)量m1＝3400kg.由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可測出火箭組的質(zhì)量m2為()A．3400kgB．3485kgC．6265kgD．6885kg[變式1]在光滑水平面上，原來靜止的物體在水平力F作用下，經(jīng)過時間t后，動量為p，動能為Ek；若該物體在此光滑水平面上由靜止出發(fā)，仍在水平力F的作用下，則經(jīng)過時間2t后物體的()A．動量為4pB．動量為eq\r(2)pC．動能為4EkD．動能為2Ek[變式2](多選)質(zhì)量為m的物體，以v0的初速度沿斜面上滑，到達(dá)最高點(diǎn)后返回原處的速度大小為vt，且vt＝0.5v0，則()A．上滑過程中重力的沖量比下滑時小B．上滑時和下滑時支持力的沖量都等于零C．合力的沖量在整個過程中大小為eq\f(3,2)mv0D．整個過程中物體的動量變化量為eq\f(1,2)mv0考向三動量定理的綜合應(yīng)用考查方式一應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象(1)當(dāng)物體的動量變化量一定時，力的作用時間Δt越短，力F就越大，力的作用時間Δt越長，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，力的作用時間Δt越長，動量變化量Δp越大，力的作用時間Δt越短，動量變化量Δp越小．【典例7】（多選）有關(guān)實(shí)際中的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度B．體操運(yùn)動員在著地時屈腿是為了減小地面對運(yùn)動員的作用力C．用槍射擊時要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響D．為了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度，發(fā)動機(jī)艙越堅(jiān)固越好[變式1]如圖所示，一鐵塊壓著一紙條放在水平桌面上，當(dāng)以足夠大的速度v抽出紙條后，鐵塊掉在地上的P點(diǎn)．若以2v速度抽出紙條，則鐵塊落地點(diǎn)為()A．仍在P點(diǎn)B．在P點(diǎn)左邊C．在P點(diǎn)右邊不遠(yuǎn)處D．在P點(diǎn)右邊原水平位移的兩倍處[變式2]從同樣高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，下列說法正確的是()A．掉在水泥地上的玻璃杯動量小，而掉在草地上的玻璃杯動量大B．掉在水泥地上的玻璃杯動量改變小，掉在草地上的玻璃杯動量改變大C．掉在水泥地上的玻璃杯動量改變大，掉在草地上的玻璃杯動量改變小D．掉在水泥地上的玻璃杯動量改變量與掉在草地上的玻璃杯動量改變量相等考向四應(yīng)用動量定理解決兩類問題考查方式一應(yīng)用動量定理解決微粒類問題微粒及其特點(diǎn)通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?！?，質(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“柱體”模型，沿運(yùn)動的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S2微元研究，作用時間Δt內(nèi)一段柱形流體的長度為Δl，對應(yīng)的體積為ΔV＝Sv0Δt，則微元內(nèi)的粒子數(shù)N＝nv0SΔt3先應(yīng)用動量定理研究單個粒子，建立方程，再乘以N計(jì)算【典例8】航天器離子發(fā)動機(jī)原理如圖所示，首先電子槍發(fā)射出的高速電子將中性推進(jìn)劑離子化(即電離出正離子)，正離子被正、負(fù)極柵板間的電場加速后從噴口噴出，從而使航天器獲得推進(jìn)或調(diào)整姿態(tài)的反沖力．已知單個正離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，正、負(fù)柵板間加速電壓為U，從噴口噴出的正離子所形成的電流為I.忽略離子間的相互作用力，忽略離子噴射對航天器質(zhì)量的影響．該發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的平均推力F的大小為()A．Ieq\r(\f(2mU,q))B．Ieq\r(\f(mU,q))C．Ieq\r(\f(mU,2q))D．2Ieq\r(\f(mU,q))[變式]正方體密閉容器中有大量運(yùn)動粒子，每個粒子質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量．為簡化問題，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，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．(注意：解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題時做必要的說明)考查方式二應(yīng)用動量定理解決流體類問題流體及其特點(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，作用時間Δt內(nèi)的一段柱形流體的長度為Δl，對應(yīng)的質(zhì)量為Δm＝ρSvΔt3建立方程，應(yīng)用動量定理研究這段柱狀流體兩類流體運(yùn)動模型第一類是“吸收模型”，即流體與被碰物質(zhì)接觸后速度為零，第二類是“反彈模型”，即流體與被碰物質(zhì)接觸后以原速率反彈．設(shè)時間t內(nèi)流體與被碰物質(zhì)相碰的“粒子”數(shù)為n，每個“粒子”的動量為p，被碰物質(zhì)對“粒子”的作用力為F，以作用力的方向?yàn)檎瑒t“吸收模型”滿足Ft＝0－n(－p)，“反彈模型”滿足Ft＝np－n(－p)．“反彈模型”的動量變化量為“吸收模型”的動量變化量的2倍，解題時一定要明辨模型，避免錯誤．【典例9】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上，再以4m/s的速度反向彈回．取豎直向上為正方向，在小球與地面接觸的時間內(nèi)，關(guān)于球動量變化量Δp和合外力對小球做的功W，下列說法正確的是 ()A．Δp＝2kg·m/sW＝－2JB．Δp＝－2kg·m/sW＝2JC．Δp＝0.4kg·m/sW＝－2JD．Δp＝－0.4kg·m/sW＝2J[變式1]如圖所示是一種彈射裝置，彈丸的質(zhì)量為m，底座的質(zhì)量M＝3m，開始時均處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)彈簧釋放將彈丸以對地速度v向左發(fā)射出去后，底座反沖速度的大小為eq\f(1,4)v，則摩擦力對底座的沖量為()A．0B．eq\f(1,4)mv，方向向左C．eq\f(1,4)mv，方向向右D．eq\f(3,4)mv，方向向左[變式2]一艘帆船在湖面上順風(fēng)航行，在風(fēng)力的推動下做速度為v0＝4m/s的勻速直線運(yùn)動．已知帆船在該運(yùn)動狀態(tài)下突然失去風(fēng)的推力的作用，此后帆船在湖面上做勻減速直線運(yùn)動，經(jīng)過t＝8s靜止；該帆船的帆面正對風(fēng)的有效面積為S＝10m2，帆船的總質(zhì)量約為M＝936kg，若帆船在行駛過程中受到的阻力恒定不變，空氣的密度為ρ＝1.3kg/m3，下列說法正確的是()風(fēng)停止后帆船的加速度大小是1m/sB．帆船在湖面上順風(fēng)航行所受水的阻力大小為468NC．帆船勻速運(yùn)動受到風(fēng)的推力的大小為936D．風(fēng)速的大小為10m/s考向五動量定理在多過程問題中的應(yīng)用應(yīng)用動量定理解決多過程問題的方法與動能定理類似，有分段列式和全程列式兩種思路．【例5】一高空作業(yè)的工人重為600N，系一條長為L＝5m的安全帶，若工人不慎跌落時安全帶的緩沖時間t＝1s(工人最終懸掛在空中)，則緩沖過程中安全帶受的平均沖力是多少？(g取10m/s2，忽略空氣阻力的影響)【變式1】如圖所示，自動稱米機(jī)已在許多大糧店廣泛使用．買者認(rèn)為：因?yàn)槊琢髀涞饺萜髦袝r對容器有向下的沖力而不劃算；賣者則認(rèn)為：當(dāng)預(yù)定米的質(zhì)量達(dá)到要求時，自動裝置即刻切斷米流，此刻有一些米仍在空中，這些米是多給買者的，因而雙方爭執(zhí)起來．下列說法正確的是()A．買者說的對B．賣者說的對C．公平交易D．具有隨機(jī)性，無法判斷【變式2】一質(zhì)量為0.5kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn)，距離A點(diǎn)5m的位置B處是一面墻，如圖所示．一物塊以v0＝9m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7m/s，碰后以6m/s的速度反向運(yùn)動直至靜止，g取10m/s2.(1)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)若碰撞時間為0.05s，求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力F的大??；(3)求物塊在反向運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功W.

【題型演練】將一個質(zhì)量為m的小木塊放在光滑的固定斜面上，使木塊從斜面的頂端由靜止開始向下滑動，滑到底端總共用時t，如圖所示，設(shè)在下滑的前一半時間內(nèi)木塊的動量變化為Δp1，在后一半時間內(nèi)其動量變化為Δp2，則Δp1∶Δp2為 ()A．1∶2B．1∶3C．1∶1 D．2∶1一小球從水平地面上方無初速釋放，與地面發(fā)生碰撞后反彈至速度為零，假設(shè)小球與地面碰撞沒有機(jī)械能損失，運(yùn)動時的空氣阻力大小不變，下列說法正確的是 ()A．上升過程中小球動量改變量等于該過程中空氣阻力的沖量B．小球與地面碰撞過程中，地面對小球的沖量為零C．下落過程中小球動能的改變量等于該過程中重力做的功D．從釋放到反彈至速度為零過程中小球克服空氣阻力做的功等于重力做的功3.為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺，測得1小時內(nèi)杯中水位上升了45mm.查詢得知，當(dāng)時雨滴豎直下落速度約為12m/s據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計(jì)雨滴重力，雨水的密度為1×103kg/m3)()A．0.15PaB．0.54PaC．1.5Pa D．5.4Pa4.一個質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度向左飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s.則這一過程中動量的變化量為()A．大小為3.6kg·m/s，方向向左B．大小為3.6kg·m/s，方向向右C．大小為12.6kg·m/s，方向向左D．大小為12.6kg·m/s，方向向右5．高空墜物極易對行人造成傷害．若一個50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的碰撞時間約為2ms，則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為()A．10NB．102NC．103N D．104N如圖所示，足夠長的固定光滑斜面傾角為θ，質(zhì)量為m的物體以速度v從斜面底端沖上斜面，達(dá)到最高點(diǎn)后又滑回原處，所用時間為t.對于這一過程，下列判斷正確的是()A．斜面對物體的彈力的沖量為零B．物體受到的重力的沖量大小為mgtC．物體受到的合力的沖量大小為零D．物體動量的變化量大小為mgsinθ·t如圖所示，AB為固定的光滑圓弧軌道，O為圓心，AO水平，BO豎直，軌道半徑為R，將質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止釋放，在小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中()A．小球所受合力的沖量方