用动量定理巧解高考压轴题
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(物理)高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某滑道示意图如下,长直助滑道AB 与弯曲滑道BC 平滑衔接,滑道BC 高h =10 m ,C 是半径R =20 m 圆弧的最低点,质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑,加速度a =4.5 m/s 2,到达B 点时速度v B =30 m/s .取重力加速度g =10 m/s 2.(1)求长直助滑道AB 的长度L ;(2)求运动员在AB 段所受合外力的冲量的I 大小;(3)若不计BC 段的阻力,画出运动员经过C 点时的受力图,并求其所受支持力F N 的大小.【答案】(1)100m (2)1800N s ⋅(3)3 900 N【解析】(1)已知AB 段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即2202v v aL -=可解得:2201002v v L m a-== (2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以01800B I mv N s =-=⋅(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:2C v N mg m R-= 从B 运动到C 由动能定理可知:221122C B mgh mv mv =-解得;3900N N =故本题答案是:(1)100L m = (2)1800I N s =⋅ (3)3900N N =点睛:本题考查了动能定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小.2.一质量为0.5kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5m 的位置B 处是一面墙,如图所示,物块以v 0=9m/s 的初速度从A 点沿AB 方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s ,碰后以6m/s 的速度反向运动直至静止.g 取10m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F .【答案】(1)0.32μ= (2)F =130N【解析】试题分析:(1)对A 到墙壁过程,运用动能定理得:,代入数据解得:μ=0.32.(2)规定向左为正方向,对碰墙的过程运用动量定理得:F △t=mv′﹣mv ,代入数据解得:F=130N .3.以初速度v 0=10m/s 水平抛出一个质量为m =2kg 的物体,若在抛出后3s 过程中,它未与地面及其它物体相碰,g 取l0m/s 2。
高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 含分析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图甲所示,物块A、 B 的质量分别是m A=4.0kg 和 m B= 3.0kg。
用轻弹簧拴接,放在圆滑的水平川面上,物块 B 右边与竖直墙壁相接触。
还有一物块 C 从 t= 0 时以必定速度向右运动,在 t =4s 时与物块 A 相碰,并立刻与 A 粘在一同不再分开,所示。
求:C的 v- t 图象如图乙(1) C 的质量 m C;(2) t = 8s 时弹簧拥有的弹性势能E p1, 4~12s 内墙壁对物块 B 的冲量大小 I;(3) B 走开墙后的运动过程中弹簧拥有的最大弹性势能E p2。
【答案】( 1) 2kg ;( 2)27J,36N·S;( 3)9J【分析】【详解】(1)由题图乙知, C 与 A 碰前速度为 v1= 9m/s ,碰后速度大小为 v2=3m/s ,C 与 A 碰撞过程动量守恒m C v1= (m A+ m C)v2解得 C 的质量 m C=2kg。
(2) t = 8s 时弹簧拥有的弹性势能E =(m + m )v22=27Jp11AC2取水平向左为正方向,依据动量定理,4~12s 内墙壁对物块 B 的冲量大小I=(m A+ m C)v3-(m A+ m C)(-v2) =36N·S(3)由题图可知,12s 时 B 走开墙壁,此时A、C 的速度大小 v3=3m/s ,以后 A、 B、 C 及弹簧构成的系统动量和机械能守恒,且当A、 C 与 B 的速度相等时,弹簧弹性势能最大(m A+ m C)v3= (m A+ m B+ m C)v41(m A+ m C) v32=1(m A+ m B+ m C) v42+ E p222解得 B 走开墙后的运动过程中弹簧拥有的最大弹性势能E p2= 9J。
2.如下图,长为L 的轻质细绳一端固定在地高度为 H。
现将细绳拉至与水平方向成30O 点,另一端系一质量为m ,由静止开释小球,经过时间的小球, O 点离t 小球抵达最低点,细绳恰巧被拉断,小球水平抛出。
高考物理动量定理解题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,足够长的木板A 和物块C 置于同一光滑水平轨道上,物块B 置于A 的左端,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,已知A 、B 一起以v 0的速度向右运动,滑块C 向左运动,A 、C 碰后连成一体,最终A 、B 、C 都静止,求:(i )C 与A 碰撞前的速度大小(ii )A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的大小. 【答案】(1)C 与A 碰撞前的速度大小是v 0; (2)A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的大小是32mv 0. 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:①设C 与A 碰前速度大小为1v ,以A 碰前速度方向为正方向,对A 、B 、C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得:01(2)3?0m m v mv -+= 解得:10v v =. ②设C 与A 碰后共同速度大小为2v ,对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得:012 3(3)mv mv m m v =+-在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得:20CA I mv mv =- 解得:032CA I mv =-即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量大小为032mv . 方向为负.考点:动量守恒定律 【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.2.如图所示,质量M =1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m =0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
质量m 0=0.005kg 的子弹以速度v 0=300m/s 沿水平方向射入物块并留在其中(子弹与物块作用时间极短),木板足够长,g取10m/s2。
求:(1)物块的最大速度v1;(2)木板的最大速度v2;(3)物块在木板上滑动的时间t.【答案】(1)3m/s ;(2)1m/s ;(3)0.5s。
高考物理动量定理解题技巧分析及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.图甲为光滑金属导轨制成的斜面,导轨的间距为1m l =,左侧斜面的倾角37θ=︒,右侧斜面的中间用阻值为2R =Ω的电阻连接。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为10.5T B =,右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为20.5T B =。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ,另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =,ab 棒的电阻为12r =Ω,cd 棒的电阻为24r =Ω。
已知t =0时刻起,cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜面上运动),而ab 棒在水平拉力F 作用下始终处于静止状态,F 随时间变化的关系如图乙所示,ab 棒静止时细导线与竖直方向的夹角37θ=︒。
其中导轨的电阻不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
(1)请通过计算分析cd 棒的运动情况;(2)若t =0时刻起,求2s 内cd 受到拉力的冲量;(3)3 s 内电阻R 上产生的焦耳热为2. 88 J ,则此过程中拉力对cd 棒做的功为多少?【答案】(1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动;(2)1.6N s g ;(3)43.2J【解析】【详解】(1)设绳中总拉力为T ,对导体棒ab 分析,由平衡方程得:sin θF T BIl =+cos θT mg =解得:tan θ 1.50.5F mg BIl I =+=+由图乙可知:1.50.2F t =+则有:0.4I t =cd 棒上的电流为:0.8cd I t =则cd 棒运动的速度随时间变化的关系:8v t =即cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动。
(2)ab 棒上的电流为:0.4I t =则在2 s 内,平均电流为0.4 A ,通过的电荷量为0.8 C ,通过cd 棒的电荷量为1.6C 由动量定理得:sin θ0F t I mg t BlI mv +-=-解得: 1.6N s F I =g(3)3 s 内电阻R 上产生的的热量为 2.88J Q =,则ab 棒产生的热量也为Q ,cd 棒上产生的热量为8Q ,则整个回路中产生的总热量为28. 8 J ,即3 s 内克服安培力做功为28. 8J 而重力做功为:G sin 43.2J W mg θ==对导体棒cd ,由动能定理得:F W W '-克安2G 102W mv +=- 由运动学公式可知导体棒的速度为24 m/s解得:43.2J F W '=2.如图所示,光滑水平面上有一轻质弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,滑块A 以v 0=12 m/s 的水平速度撞上静止的滑块B 并粘在一起向左运动,与弹簧作用后原速率弹回,已知A 、B 的质量分别为m 1=0.5 kg 、m 2=1.5 kg 。
高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为 m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I.【答案】(1) mg(t1t2t 2 )(2) mgt1【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1 +t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:mg(t +t )-Ft =0, 解得:方向竖直向上1 2 2⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:mgt 1-I=0,∴I=mgt1方向竖直向上考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.如图所示,长为L 的轻质细绳一端固定在地高度为 H。
现将细绳拉至与水平方向成30 O 点,另一端系一质量为m ,由静止释放小球,经过时间的小球, O 点离t 小球到达最低点,细绳刚好被拉断,小球水平抛出。
若忽略空气阻力,重力加速度为g。
(1)求细绳的最大承受力;(2)求从小球释放到最低点的过程中,细绳对小球的冲量大小;(3)小明同学认为细绳的长度越长,小球抛的越远;小刚同学则认为细绳的长度越短,小球抛的越远。
请通过计算,说明你的观点。
2 m2 gL ;(3)当L H【答案】( 1) F=2mg ;( 2)I F mgt 时小球抛的最远2【解析】【分析】【详解】(1)小球从释放到最低点的过程中,由动能定理得mgLsin 30 1 m v022小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得2mv0F mgL解得:F=2mg(2)小球从释放到最低点的过程中,重力的冲量I G=mgt动量变化量p mv0由三角形定则得,绳对小球的冲量I F mgt 2m2gL(3)平抛的水平位移x v0t ,竖直位移H L 1 gt22解得x 2L( H L)当 L H时小球抛的最远23.如图所示,质量M=1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m=0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。
某型“礼花”底座仅0.2s 的发射时间,就能将质量为 m=5kg 的礼花弹竖直抛上 180m 的高空。
(忽略发射底座高度,不计空气阻力, g 取 10m/s 2)(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少?(已知该平均作用力远大于礼花弹自身重力)(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得前后两块质量之比为1: 4,且炸裂时有大小为E=9000J 的化学能全部转化为了动能,则两块落地点间的距离是多少?【答案】 (1)1550N; (2)900m【解析】【分析】【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F,设礼花弹上升时间为t,则:h 1gt 2 2解得t 6s对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理Ft 0mg(t t0 )0其中t00.2s解得F 1550N(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m1、 m2,对应的水平速度大小分别为v1、 v2,则:在最高点爆炸,由动量守恒定律得m1v1m2 v2由能量守恒定律得E 1m1v121m2v22 22其中m11m24 m m1m2联立解得v1120m/sv230m/s 之后两物块做平抛运动,则竖直方向有h 1gt 2 2水平方向有s v1t v2t由以上各式联立解得s=900m2.质量为 m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I.mg(t1t 2 )【答案】 (1)(2) mgt1t2【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1 +t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:mg(t 1+t2)-Ft2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:mgt 1-I=0,∴I=mgt1方向竖直向上考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.3.如图所示,足够长的木板端, A、 B、C 的质量分别为A 和物块m、2m 和C置于同一光滑水平轨道上,物块 B 置于 A 的左3m,已知 A、 B 一起以 v0的速度向右运动,滑块C向左运动,A、C 碰后连成一体,最终A、B、 C 都静止,求:(i) C 与 A 碰撞前的速度大小(i i )A、 C 碰撞过程中 C 对 A 到冲量的大小.【答案】( 1) C 与 A 碰撞前的速度大小是v0;(2) A、 C 碰撞过程中 C 对 A 的冲量的大小是3mv0.2【解析】【分析】【详解】试题分析:①设 C 与 A 碰前速度大小为v1,以A碰前速度方向为正方向,对A、 B、 C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得:(m 2m) v0-3mv1 ?0解得: v1v0.②设 C 与 A 碰后共同速度大小为v2,对A、C在碰撞过程由动量守恒定律得:mv0-3mv1( m 3m)v2在 A、 C 碰撞过程中对 A 由动量定理得:I CA mv2- mv0解得: I CA 3mv0 2即A、 C 碰过程中 C 对 A 的冲量大小为3mv0.方向为负.2考点:动量守恒定律【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.4.如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定光滑斜面的底端,有一质量m=1.0kg、可视为质点的物体,以 v0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。
压轴题04用动量和能量的观点解题1.本专题是动量和能量观点的典型题型,包括应用动量定理、动量守恒定律,系统能量守恒定律解决实际问题。
高考中既可以在选择题中命题,更会在计算题中命题。
2024年高考对于动量和能量的考查仍然是热点。
2.通过本专题的复习,不仅利于完善学生的知识体系,也有利于培养学生的物理核心素养。
3.用到的相关知识有:动量定理、动量守恒定律、系统机械能守恒定律、能量守恒定律等。
近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在,重点考查类型为弹性碰撞,完全非弹性碰撞,爆炸问题等。
考向一:动量定理处理多过程问题1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。
2.动量定理的表达式F·Δt=Δp是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力。
3.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt越短,力F就越大,力的作用时间Δt越长,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)当作用力F一定时,力的作用时间Δt越长,动量变化量Δp越大,力的作用时间Δt越短,动量变化量Δp越小。
4.应用动量定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和研究过程。
研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段。
(2)进行受力分析.只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力。
(3)规定正方向。
(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和),根据动量定理列方程求解.考向二:动量守恒定律弹性碰撞问题两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。
以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v′1+m2v′2①12m 1v 21=12m 1v ′21+12m 2v ′22②由①②得v ′1=m 1-m 2v 1m 1+m 2v ′2=2m 1v 1m 1+m 2结论:①当m 1=m 2时,v ′1=0,v ′2=v 1,两球碰撞后交换了速度。
压轴题07 动量定理及动量守恒一、考向分析二、压轴题要领热点题型一对动量定理的理解和基本应用1.对动量定理的理解(1)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值.(2)动量定理的表达式F·Δt=Δp是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力.2.用动量定理解题的基本思路3.动量定理的应用技巧(1)应用I=Δp求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用I=Ft求冲量,可以求出该力作用下物体动量的变化Δp,等效代换得出变力的冲量I.(2)应用Δp=FΔt求动量的变化例如,在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求动量变化(Δp=p2-p1)需要应用矢量运算方法,计算比较复杂.如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效代换得出动量的变化.热点题型二动量定理的综合应用1.应用动量定理解释的两类物理现象(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt越短,力F就越大,力的作用时间Δt越2022高考预计会以生活实例为命题背景,考查动量守恒定律在生活中的应用,复习时应侧重本知识和其他知识的综合应用,如与动力学、功和能、电磁学等知识综合考查。
题型既有选择题,也有计算题,难度中等或中等偏上。
在研究物体的受力与运动的关系时,不可避免地要引起能量和动量的变化,所以说动量和能量都是力学综合题中不可缺少的考点,这类考题综合性强,难度大,主要题型是计算题。
要知道碰撞的特点,能区分弹性碰撞,非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
长,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)当作用力F一定时,力的作用时间Δt越长,动量变化量Δp越大,力的作用时间Δt越短,动量变化量Δp越小.2.应用动量定理解决两类问题(1)应用动量定理解决微粒类问题(2)应用动量定理解决流体类问题第一类是“吸收模型”,即流体与被碰物质接触后速度为零,第二类是“反弹模型”,即流体与被碰物质接触后以原速率反弹.设时间t内流体与被碰物质相碰的“粒子”数为n,每个“粒子”的动量为p,被碰物质对“粒子”的作用力为F,以作用力的方向为正,则“吸收模型”满足Ft=0-n(-p),“反弹模型”满足Ft=np-n(-p).“反弹模型”的动量变化量为“吸收模型”的动量变化量的2倍,解题时一定要明辨模型,避免错误.热点题型三动量守恒的理解和判断1.动量守恒定律适用条件(1)前提条件:存在相互作用的物体系.(2)理想条件:系统不受外力.(3)实际条件:系统所受合外力为0.(4)近似条件:系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受的外力.(5)方向条件:系统在某一方向上满足上面的条件,则此方向上动量守恒.2.动量守恒定律的表达式(1)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.(2)Δp 1=-Δp 2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向.(3)Δp =0,系统总动量的增量为零.3.动量守恒定律的“五性”热点题型四 对碰撞现象中规律的分析1.碰撞遵守的规律 (1)动量守恒,即p 1+p 2=p ′1+p ′2.(2)动能不增加,即E k1+E k2≥E ′k1+E ′k2(3)速度要符合情景:如果碰前两物体同向运动,则后面的物体速度必大于前面物体的速度,即v 后>v 前,否则无法实现碰撞.碰撞后,原来在前面的物体的速度一定增大,且原来在前面的物体速度大于或等于原来在后面的物体的速度,即v ′前≥v ′后,否则碰撞没有结束.如果碰前两物体相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零.2.碰撞模型类型(1)弹性碰撞两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.以质量为m 1、速度为v 1的小球与质量为m 2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,有 m 1v 1=m 1v ′1+m 2v ′212m 1v 21=12m 1v ′21+12m 2v ′22 解得v ′1=(m 1-m 2)v 1m 1+m 2,v ′2=2m 1v 1m 1+m 2. 结论:①当两球质量相等时,v ′1=0,v ′2=v 1,两球碰撞后交换了速度.②当质量大的球碰质量小的球时,v ′1>0,v ′2>0,碰撞后两球都沿速度v 1的方向运动. ③当质量小的球碰质量大的球时,v ′1<0,v ′2>0,碰撞后质量小的球被反弹回来. ④撞前相对速度与撞后相对速度大小相等.(2)完全非弹性碰撞①撞后共速.②有动能损失,且损失最多.三、压轴题速练1. 将一个质量为m 的小木块放在光滑的固定斜面上,使木块从斜面的顶端由静止开始向下滑动,滑到底端总共用时t ,如图所示,设在下滑的前一半时间内木块的动量变化为Δp 1,在后一半时间内其动量变化为Δp 2,则Δp 1∶Δp 2为( )A .1∶2B .1∶3C .1∶1D .2∶1【答案】C【解析】木块在下滑的过程中,一直受到的是重力与斜面支持力的作用,二力的合力大小恒定为F =mg sin θ,方向也始终沿斜面向下.由动量定理可得Δp 1∶Δp 2=(F ·t 1)∶(F ·t 2)=(mg sin θ·12t )∶(mg sin θ·12t )=1∶1,故选项C 正确. 2.一小球从水平地面上方无初速释放,与地面发生碰撞后反弹至速度为零,假设小球 与地面碰撞没有机械能损失,运动时的空气阻力大小不变,下列说法正确的是( ) A .上升过程中小球动量改变量等于该过程中空气阻力的冲量B .小球与地面碰撞过程中,地面对小球的冲量为零C .下落过程中小球动能的改变量等于该过程中重力做的功D .从释放到反弹至速度为零过程中小球克服空气阻力做的功等于重力做的功【答案】D【解析】根据动量定理可知,上升过程中小球动量改变量等于该过程中重力和空气阻力的合力的冲量,选项A 错误;小球与地面碰撞过程中,由动量定理得:Ft -mgt =mv 2-(-mv 1),可知地面对小球的冲量Ft 不为零,选项B 错误;下落过程中小球动能的改变量等于该过程中重力和空气阻力做功代数和,选项C 错误;由能量守恒关系可知,从释放到反弹至速度为零过程中小球克服空气阻力做的功等于重力做的功,选项D 正确;故选D.43.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水位上升了45 mm.查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s 据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1×103kg/m 3)( )A .0.15 PaB .0.54 PaC .1.5 PaD .5.4Pa【答案】A【解析】设雨滴受到支持面的平均作用力为F .设在Δt 时间内有质量为Δm 的雨水的速度由v =12 m/s 减为零.以向上为正方向,对这部分雨水应用动量定理:F Δt =0-(-Δmv )=Δmv ,得到F =Δm Δtv .设水杯横截面积为S ,对水杯里的雨水,在Δt 时间内水面上升Δh ,则有Δm =ρS Δh ,得F =ρSv Δh Δt .压强p =F S =ρv Δh Δt =1×103×12×45×10-33 600Pa =0.15 Pa. 4.一个质量为0.18 kg 的垒球,以25 m/s 的水平速度向左飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 m/s.则这一过程中动量的变化量为( )A .大小为3.6 kg·m/s ,方向向左B .大小为3.6 kg·m/s ,方向向右C .大小为12.6 kg·m/s ,方向向左D .大小为12.6 kg·m/s ,方向向右【答案】D【解析】.选向左为正方向,则动量的变化量Δp =mv 1-mv 0=-12.6 kg·m/s ,大小为12.6 kg·m/s ,负号表示其方向向右,D 正确.5.高空坠物极易对行人造成伤害.若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2 ms ,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为( )A .10 NB .102 NC .103 ND .104 N【答案】C【解析】.根据自由落体运动和动量定理有2gh =v 2(h 为25层楼的高度,约70 m),Ft =mv ,代入数据解得F ≈1×103 N ,所以C 正确.6.如图所示,足够长的固定光滑斜面倾角为θ,质量为m 的物体以速度v 从斜面底端冲上斜面,达到最高点后又滑回原处,所用时间为t .对于这一过程,下列判断正确的是( )A .斜面对物体的弹力的冲量为零B .物体受到的重力的冲量大小为mgtC .物体受到的合力的冲量大小为零D .物体动量的变化量大小为mg sin θ·t【答案】BD.【解析】由冲量的求解公式可知,斜面对物体的弹力的冲量为mg cos θ·t ,选项A 错误;物体受到的重力的冲量大小为mgt ,选项B 正确;物体回到斜面底端的速度仍为v ,方向与初速度方向相反,故根据动量定理可知,物体受到的合力的冲量大小为2mv ,选项C 错误;因整个过程中物体所受的合力为mg sin θ,则根据动量定理可知,物体动量的变化量大小为mg sin θ·t ,选项D 正确.7.如图所示,AB 为固定的光滑圆弧轨道,O 为圆心,AO 水平,BO 竖直,轨道半径为R ,将质量为m 的小球(可视为质点)从A 点由静止释放,在小球从A 点运动到B 点的过程中( )A .小球所受合力的冲量方向为弧中点指向圆心B .小球所受支持力的冲量为0C .小球所受重力的冲量大小为m 2gRD .小球所受合力的冲量大小为m 2gR【答案】D【解析】小球受到竖直向下的重力和垂直切面指向圆心的支持力,所以合力不指向圆心,故合力的冲量也不指向圆心,A 错误;小球的支持力不为零,作用时间不为零,故支持力的冲量不为零,B 错误;小球在运动过程中只有重力做功,所以根据机械能守恒可得mgR =12mv B 2,故v B =2gR ,根据动量定理可得I 合=Δp =mv B =m 2gR ,故C 错误,D 正确.8.小球质量为2m ,以速度v 沿水平方向垂直撞击墙壁,球被反方向弹回速度大小是45v ,球与墙撞击时间为t ,在撞击过程中,球对墙的平均冲力大小是( )A.2mv 5tB.8mv 5tC.18mv 5tD.2mv t【答案】C【解析】设初速度方向为正,则弹后的速度为-4v 5,则由动量定理可得Ft =-2m ×4v 5-2mv ,解得F =-18mv 5t,负号表示力的方向与初速度方向相反.由牛顿第三定律可知,球对墙的平均冲力为F ′=-F =18mv 5t,故选C. 9.质量为m 的物体, 以v 0的初速度沿斜面上滑,到达最高点后返回原处的速度大小为v t ,且v t =0.5v 0,则( )A .上滑过程中重力的冲量比下滑时小B .上滑时和下滑时支持力的冲量都等于零C .合力的冲量在整个过程中大小为32mv 0D .整个过程中物体的动量变化量为12mv 0 【答案】AC【解析】以v 0的初速度沿斜面上滑,返回原处时速度为v t =0.5v 0,说明斜面不光滑.设斜面长为l ,则上滑过程所需时间t 1=l v 02=2l v 0,下滑过程所需时间t 2=l v t 2=4l v 0,t 1<t 2,根据冲量的定义可知,上滑过程中重力的冲量比下滑时小,A 正确.上滑和下滑时支持力的冲量都不等于零,B 错误.对全过程应用动量定理,则I 合=Δp =-mv t -mv 0=-32mv 0,C 正确,D 错误.10.如图所示,一物体分别沿三个倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端C 、D 、E 处,三个过程中重力的冲量依次为I 1、I 2、I 3,动量变化量的大小依次为Δp 1、Δp 2、Δp 3,则有( )A .三个过程中,合力的冲量相等,动量的变化量相等B .三个过程中,合力做的功相等,动能的变化量相等C .I 1<I 2<I 3,Δp 1=Δp 2=Δp 3D .I 1<I 2<I 3,Δp 1<Δp 2<Δp 3【答案】ABC【解析】.由机械能守恒定律可知物体下滑到底端C 、D 、E 的速度大小v 相等,动量变化量的大小Δp =mv 相等,即Δp 1=Δp 2=Δp 3;根据动量定理,合力的冲量等于动量的变化量,故合力的冲量也相等,注意不是相同(方向不同);设斜面的高度为h ,从顶端A 下滑到底端C ,由h sin θ=12g sin θ·t 2得物体下滑的时间t =2h g sin 2θ,所以θ越小,sin 2θ越小,t 越大,重力的冲量I =mgt 就越大,故I 1<I 2<I 3,故A 、C 正确,D 错误;物体下滑过程中只有重力做功,故合力做的功相等,根据动能定理,动能的变化量相等,故B 正确.11.如图所示,甲木块的质量为m 1,以v 的速度沿光滑水平地面向前运动,正前方有一静止的、质量为m 2的乙木块,乙上连有一轻质弹簧.甲木块与弹簧接触后( )A .甲木块的动量守恒B .乙木块的动量守恒C .甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D .甲、乙两木块所组成系统的动能守恒【答案】C【解析】:.两木块在光滑水平地面上相碰,且中间有弹簧,则碰撞过程系统的动量守恒,机械能也守恒,故选项A 、B 错误,选项C 正确;甲、乙两木块碰撞前、后动能总量不变,但碰撞过程中有弹性势能,故动能不守恒,只是机械能守恒,选项D 错误.12.有一个质量为3m 的爆竹斜向上抛出,到达最高点时速度大小为v 0、方向水平向右,在最高点爆炸成质量不等的两块,其中一块质量为2m ,速度大小为v ,方向水平向右,则另一块的速度是( )A .3v 0-vB .2v 0-3vC .3v 0-2vD .2v 0+v【答案】C【解析】:.在最高点水平方向动量守恒,由动量守恒定律可知,3mv 0=2mv +mv ′,可得另一块的速度为v ′=3v 0-2v ,对比各选项可知,答案选C.13.如图所示,两滑块A 、B 在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A 的质量为m ,速度大小为2v 0,方向向右,滑块B 的质量为2m ,速度大小为v 0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是( )A .A 和B 都向左运动B .A 和B 都向右运动C .A 静止,B 向右运动D .A 向左运动,B 向右运动【答案】D【解析】:.选向右为正方向,则A 的动量p A =m ·2v 0=2mv 0,B 的动量p B =-2mv 0.碰前A 、B 的动量之和为零,根据动量守恒,碰后A 、B 的动量之和也应为零,可知四个选项中只有选项D 符合题意.14.A 、B 两船的质量均为m ,都静止在平静的湖面上,现A 船中质量为12m 的人,以对地的水平速度v 从A 船跳到B 船,再从B 船跳到A 船……经n 次跳跃后,人停在B 船上,不计水的阻力,则( )A .A 、B 两船速度大小之比为2∶3B .A 、B (包括人)两船动量大小之比为1∶1C .A 、B (包括人)两船的动能之比为2∶3D .A 、B (包括人)两船的动能之比为1∶1【答案】:B【解析】:人和两船组成的系统动量守恒,两船原来静止,总动量为0,A 、B (包括人)两船的动量大小相等,选项B 正确;经过n 次跳跃后,A 船速度为v A 、B 船速度为v B ,则0=mv A -(m +m 2)v B ,解得v A v B =32,选项A 错误;A 船最后获得的动能为E k A =12mv A 2,B 船(包括人)最后获得的动能为E k B =12(m 2+m )v B 2=12(m 2+m )(23v A )2=23E k A ,所以E k A E k B =32,选项C 、D 错误.15.一弹丸在飞行到距离地面5 m 高时仅有水平速度v =2 m/s ,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失,重力加速度g 取10 m/s 2,则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( )【答案】:B【解析】:由h =12gt 2可知,爆炸后甲、乙两块做平抛运动的时间t =1 s ,爆炸过程中,爆炸力对沿原方向运动的一块的冲量沿运动方向,故这一块的速度必然增大,即v >2 m/s ,因此水平位移大于2 m ,C 、D 项错误;甲、乙两块在爆炸前后,水平方向不受外力,故水平方向动量守恒,即甲、乙两块的动量改变量大小相等,两块质量比为3∶1,所以速度变化量之比为1∶3,由平抛运动水平方向上,x =v 0t ,所以A 图中,v 乙=-0.5 m/s ,v 甲=2.5 m/s ,Δv 乙=2.5 m/s ,Δv 甲=0.5 m/s ,A 项错误;B 图中,v 乙=0.5 m/s ,v 甲=2.5 m/s ,Δv 乙=1.5 m/s ,Δv 甲=0.5 m/s ,B 项正确.16.2021年7月9日,斯诺克世界杯在江苏无锡落下帷幕,由丁俊晖和梁文博组成的中国A 队在决赛中1比3落后的不利形势下成功逆转,最终以4比3击败英格兰队,帮助中国斯诺克台球队获得了世界杯三连冠.如图所示为丁俊晖正在准备击球,设在丁俊晖这一杆中,白色球(主球)和花色球碰撞前、后都在同一直线上运动,碰前白色球的动量p A =5 kg·m/s ,花色球静止,白色球A 与花色球B 发生碰撞后,花色球B 的动量变为p ′B =4 kg·m/s ,则两球质量m A 与m B 间的关系可能是( )A .mB =m A B .m B =14m AC .m B =16m A D .m B =6m A 【答案】A【解析】:.由动量守恒定律得p A +p B =p ′A +p ′B ,解得p ′A =1 kg·m/s ,根据碰撞过程中总动能不增加,则有p 2A 2m A ≥p ′2A 2m A +p ′2B 2m B ,代入数据解得m B ≥23m A ,碰后两球同向运动,白色球A 的速度不大于花色球B 的速度,则p ′A m A ≤p ′B m B ,解得m B ≤4m A ,综上可得23m A ≤m B ≤4m A ,选项A 正确.17.如图所示,光滑水平面上有大小相同的A 、B 两球在同一直线上运动.两球质量关系为m B =2m A ,规定向右为正方向,A 、B 两球的动量均为6 kg·m/s ,运动中两球发生碰撞,碰撞后A 球的动量增量为-4 kg·m/s ,则( )A .该碰撞为弹性碰撞B .该碰撞为非弹性碰撞C .左方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为2∶5D .右方是A 球,碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1∶10【答案】AC【解析】:.由m B =2m A ,p A =p B 知碰前v B <v A ,若右方为A 球,由于碰前动量都为6 kg·m/s ,即都向右运动,两球不可能相碰;若左方为A 球,设碰后二者速度分别为v ′A 、v ′B ,由题意知p ′A =m A v ′A =2 kg·m/s ,p ′B =m B v ′B =10 kg·m/s ,解得v ′A v ′B =25.碰撞后A 球动量变为2 kg·m/s ,B 球动量变为10 kg·m/s ,又m B =2m A ,由计算可知碰撞前后A 、B 两球动能之和不变,即该碰撞为弹性碰撞,选项A 、C 正确.18.如图所示,小车(包括固定在小车上的杆)的质量为M ,质量为m 的小球通过长度为L 的轻绳与杆的顶端连接,开始时小车静止在光滑的水平面上.现把小球从与O 点等高的地方释放(小球不会与杆相撞),小车向左运动的最大位移是( )A .2LM M +mB .2Lm M +mC .ML M +mD .mL M +m【答案】B【解析】:.分析可知小球在下摆过程中,小车向左加速,当小球从最低点向上摆动过程中,小车向左减速,当小球摆到右边且与O 点等高时,小车的速度减为零,此时小车向左的位移达到最大,小球相对于小车的位移为2L .小球和小车组成的系统在水平方向上动量守恒,设小球和小车在水平方向上的速度大小分别为v 1、v 2,有mv 1=Mv 2,故ms 1=Ms 2,s 1+s 2=2L ,其中s 1代表小球的水平位移大小,s 2代表小车的水平位移大小,因此s 2=2Lm M +m ,选项B 正确.19.如图所示,光滑水平直轨道上有三个质量均为m 的物块A 、B 、C .B 的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计).设A 以速度v 0朝B 运动,压缩弹簧;当A 、B 速度相等时,B 与C 恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动.假设B 和C 碰撞过程时间极短.求从A 开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中:(1)整个系统损失的机械能;(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能.【答案】:(1)116mv 02 (2)1348mv 02【解析】:(1)从A 压缩弹簧到A 与B 具有相同速度v 1时,对A 、B 与弹簧组成的系统,由动量守恒定律得mv 0=2mv 1①此时B 与C 发生完全非弹性碰撞,设碰撞后的瞬时速度为v 2,损失的机械能为ΔE .对B 、C 组成的系统,由动量守恒和能量守恒定律得mv 1=2mv 2②12mv 12=ΔE +12(2m )v 22③ 联立①②③式得ΔE =116mv 02④ (2)由②式可知v 2<v 1,A 将继续压缩弹簧,直至A 、B 、C 三者速度相同,设此速度为v 3,此时弹簧被压缩至最短,其弹性势能为E p .由动量守恒和能量守恒定律得mv 0=3mv 3⑤12mv 02-ΔE =12(3m )v 32+E p ⑥ 联立④⑤⑥式得E p =1348mv 02 20.如图所示,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。
高考物理复习冲刺压轴题专项突破—动量定理(含解析)一、单选题1.如图所示,在光滑的水平面上有两物体A 、B ,它们的质量均为m.在物体B 上固定一个轻弹簧处于静止状态.物体A 以速度v 0沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B 发生作用.下列说法正确的是A.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体A 的速度为零B.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体B 的速度为零C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体B 所做的功为2012mv D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A 和物体B 的冲量大小相等,方向相反【答案】D【解析】AB.由题意可知,物体A 在压缩弹簧时,做减速运动,物体B 受到弹簧的弹力作用做加速运动,某时刻二者的速度相等,此时弹簧的压缩量最大,弹性势能最大,故在弹簧被压缩并获得的弹性势能最大时,物体A 、B 的速度并不为零,选项AB 错误;C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,物体A 的速度并不为零,物体B 的速度也并是最大值v 0,故弹簧对物体B 所做的功不是2012mv ,选项C 错误;D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A 和物体B 的作用力大小相等、方向相反,故二力的冲量大小相等,方向相反,选项D 正确;故选D 。
2.质量为m =0.10kg 的小钢球以v 0=10m/s 的水平速度抛出,下落h =5.0m 时撞击一钢板,如图所示,碰撞后速度恰好反向,且速度大小不变,已知小钢球与钢板作用时间极短,取g =10m/s 2,则()A.钢板与水平面的夹角θ=30°B.小钢球与钢板碰撞前后的动量变化量大小为C.小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为2N·sD.小钢球刚要撞击钢板时小球动量的大小为2kg·m/s【答案】B 【解析】根据平抛运动公式212h gt =y gt=v 解得1st =10m/sy v =A.因为tan 1yx v v α==有几何关系可知,钢板与水平面的夹角为45θ=︒故A 错误;B.小钢球与钢板碰撞时的速度大小为t v ==小钢球与钢板碰撞前后的动量变化量大小为t 2m/sp mv ∆==⋅故B 正确;C.小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为1N sI Gt ==⋅故C 错误;D.小钢球刚要撞击钢板时小球动量的大小为t m/sp mv ==⋅故D 错误。
高考物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道,其半径为R =0.1 m ,半圆形轨道的底端放置一个质量为m =0.1 kg 的小球B ,水平面上有一个质量为M =0.3 kg 的小球A 以初速度v 0=4.0 m / s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80 s 与B 发生弹性碰撞.设两小球均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知木块A 与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,求:(1)两小球碰前A 的速度; (2)球碰撞后B ,C 的速度大小;(3)小球B 运动到最高点C 时对轨道的压力;【答案】(1)2m/s (2)v A =1m /s ,v B =3m /s (3)4N ,方向竖直向上 【解析】 【分析】 【详解】(1)选向右为正,碰前对小球A 的运动由动量定理可得: –μ Mg t =M v – M v 0 解得:v =2m /s(2)对A 、B 两球组成系统碰撞前后动量守恒,动能守恒:A B Mv Mv mv =+222111222A B Mv Mv mv =+ 解得:v A =1m /s v B =3m /s(3)由于轨道光滑,B 球在轨道由最低点运动到C 点过程中机械能守恒:2211222B Cmv mv mg R '=+ 在最高点C 对小球B 受力分析,由牛顿第二定律有: 2CN v mg F m R'+= 解得:F N =4N由牛顿第三定律知,F N '=F N =4N小球对轨道的压力的大小为3N ,方向竖直向上.2.如图所示,固定在竖直平面内的4光滑圆弧轨道AB 与粗糙水平地面BC 相切于B 点。
质量m =0.1kg 的滑块甲从最高点A 由静止释放后沿轨道AB 运动,最终停在水平地面上的C 点。
现将质量m =0.3kg 的滑块乙静置于B 点,仍将滑块甲从A 点由静止释放结果甲在B 点与乙碰撞后粘合在一起,最终停在D 点。
高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图甲所示,物块A、B的质量分别是m A=4.0kg和m B=3.0kg。
用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙壁相接触。
另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不再分开,C的v-t图象如图乙所示。
求:(1)C的质量m C;(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I;(3)B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2。
【答案】(1)2kg ;(2)27J,36N·S;(3)9J【解析】【详解】(1)由题图乙知,C与A碰前速度为v1=9m/s,碰后速度大小为v2=3m/s,C与A碰撞过程动量守恒m C v1=(m A+m C)v2解得C的质量m C=2kg。
(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1=12(m A+m C)v22=27J取水平向左为正方向,根据动量定理,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I=(m A+m C)v3-(m A+m C)(-v2)=36N·S(3)由题图可知,12s时B离开墙壁,此时A、C的速度大小v3=3m/s,之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A、C与B的速度相等时,弹簧弹性势能最大(m A+m C)v3=(m A+m B+m C)v41 2(m A+m C)23v=12(m A+m B+m C)24v+E p2解得B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2=9J。
2.如图所示,光滑水平面上有一轻质弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,滑块A以v0=12 m/s 的水平速度撞上静止的滑块B并粘在一起向左运动,与弹簧作用后原速率弹回,已知A、B 的质量分别为m1=0.5 kg、m2=1.5 kg。
求:①A与B撞击结束时的速度大小v;②在整个过程中,弹簧对A、B系统的冲量大小I。
高考物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。
某型“礼花”底座仅0.2s 的发射时间,就能将质量为m =5kg 的礼花弹竖直抛上180m 的高空。
(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g 取10m/s 2)(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少?(已知该平均作用力远大于礼花弹自身重力)(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得前后两块质量之比为1:4,且炸裂时有大小为E =9000J 的化学能全部转化为了动能,则两块落地点间的距离是多少? 【答案】(1)1550N ;(2)900m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F ,设礼花弹上升时间为t ,则:212h gt =解得6s t =对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理00()0Ft mg t t -+=其中00.2s t =解得1550N F =(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m 1、m 2,对应的水平速度大小分别为v 1、v 2,则: 在最高点爆炸,由动量守恒定律得1122m v m v =由能量守恒定律得2211221122E m v m v =+ 其中1214m m = 12m m m =+联立解得1120m/s v =230m/s v =之后两物块做平抛运动,则 竖直方向有212h gt =水平方向有12s v t v t =+由以上各式联立解得s=900m2.如图1所示,水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y 轴方向没有变化,与横坐标x 的关系如图2所示,图线是双曲线(坐标是渐近线);顶角θ=53°的光滑金属长导轨MON 固定在水平面内,ON 与x 轴重合,一根与ON 垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON 向右滑动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,已知t =0时,导体棒位于顶角O 处;导体棒的质量为m =4kg ;OM 、ON 接触处O 点的接触电阻为R =0.5Ω,其余电阻不计,回路电动势E 与时间t 的关系如图3所示,图线是过原点的直线,求:(1)t =2s 时流过导体棒的电流强度的大小; (2)在1~2s 时间内导体棒所受安培力的冲量大小;(3)导体棒滑动过程中水平外力F (单位:N )与横坐标x (单位:m )的关系式. 【答案】(1)8A (2)8N s ⋅(3)32639F x =+【解析】 【分析】 【详解】(1)根据E-t 图象中的图线是过原点的直线特点,可得到t =2s 时金属棒产生的感应电动势为4V E =由欧姆定律得24A 8A 0.5E I R === (2)由图2可知,1(T m)x B =⋅由图3可知,E 与时间成正比,有E =2t (V )4EI t R== 因θ=53°,可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度43x L = 又由F BIL =安所以163F t 安=即安培力跟时间成正比所以在1~2s 时间内导体棒所受安培力的平均值163233N 8N 2F +== 故8N s I F t =∆=⋅安(3)因为43vE BLv Bx ==⋅所以1.5(m/s)v t =可知导体棒的运动时匀加速直线运动,加速度21.5m/s a =又212x at =,联立解得6F =+【名师点睛】本题的关键首先要正确理解两个图象的数学意义,运用数学知识写出电流与时间的关系,要掌握牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律,安培力公式、感应电动势公式.3.如图所示,质量M =1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m =0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
高考物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。
一个质量为60kg 的运动员,从离水平网面3.2m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m 高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s ,若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力来处理,求此力的大小和方向。
(g 取10m/s 2) 【答案】1.5×103N ;方向向上 【解析】 【详解】设运动员从h 1处下落,刚触网的速度为1128m /s v gh ==运动员反弹到达高度h 2,,网时速度为22210m /s v gh ==在接触网的过程中,运动员受到向上的弹力F 和向下的重力mg ,设向上方向为正,由动量定理有()21()F mg t mv mv -=--得F =1.5×103N方向向上2.如图所示,足够长的木板A 和物块C 置于同一光滑水平轨道上,物块B 置于A 的左端,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,已知A 、B 一起以v 0的速度向右运动,滑块C 向左运动,A 、C 碰后连成一体,最终A 、B 、C 都静止,求:(i )C 与A 碰撞前的速度大小(ii )A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的大小. 【答案】(1)C 与A 碰撞前的速度大小是v 0; (2)A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的大小是32mv 0. 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:①设C 与A 碰前速度大小为1v ,以A 碰前速度方向为正方向,对A 、B 、C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得:01(2)3?0m m v mv -+= 解得:10v v =. ②设C 与A 碰后共同速度大小为2v ,对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得:012 3(3)mv mv m m v =+-在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得:20CA I mv mv =- 解得:032CA I mv =-即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量大小为032mv . 方向为负.考点:动量守恒定律 【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.3.如图所示,固定在竖直平面内的4光滑圆弧轨道AB 与粗糙水平地面BC 相切于B 点。
高考物理动量定理解题技巧分析及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,固定在竖直平面内的4光滑圆弧轨道AB与粗糙水平地面BC相切于B点。
质量m=0.1kg的滑块甲从最高点A由静止释放后沿轨道AB运动,最终停在水平地面上的C 点。
现将质量m=0.3kg的滑块乙静置于B点,仍将滑块甲从A点由静止释放结果甲在B点与乙碰撞后粘合在一起,最终停在D点。
已知B、C两点间的距离x=2m,甲、乙与地面间的动摩擦因数分别为=0.4、=0.2,取g=10m/s,两滑块均视为质点。
求:(1)圆弧轨道AB的半径R;(2)甲与乙碰撞后运动到D点的时间t【答案】(1) (2)【解析】【详解】(1)甲从B点运动到C点的过程中做匀速直线运动,有:v B2=2a1x1;根据牛顿第二定律可得:对甲从A点运动到B点的过程,根据机械能守恒:解得v B=4m/s;R=0.8m;(2)对甲乙碰撞过程,由动量守恒定律:;若甲与乙碰撞后运动到D点,由动量定理:解得t=0.4s2.汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一.设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时,安全气囊爆开.某次试验中,质量m1=1 600 kg的试验车以速度v1 = 36 km/h正面撞击固定试验台,经时间t1 = 0.10 s碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开.忽略撞击过程中地面阻力的影响.(1)求此过程中试验车受到试验台的冲量I0的大小及F0的大小;(2)若试验车以速度v1撞击正前方另一质量m2 =1 600 kg、速度v2 =18 km/h同向行驶的汽车,经时间t2 =0.16 s两车以相同的速度一起滑行.试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开.【答案】(1)I0 = 1.6×104 N·s ,1.6×105 N;(2)见解析【解析】【详解】(1)v1 = 36 km/h = 10 m/s,取速度v1 的方向为正方向,由动量定理有-I0 =0-m1v1 ①将已知数据代入①式得 I 0 = 1.6×104 N·s ② 由冲量定义有I 0 = F 0t 1 ③将已知数据代入③式得 F 0 = 1.6×105 N ④(2)设试验车和汽车碰撞后获得共同速度v ,由动量守恒定律有 m 1v 1+ m 2v 2 = (m 1+ m 2)v ⑤对试验车,由动量定理有 -Ft 2 = m 1v -m 1v 1 ⑥ 将已知数据代入⑤⑥式得 F = 2.5×104 N ⑦可见F <F 0,故试验车的安全气囊不会爆开 ⑧3.如图所示,一个质量为m 的物体,初速度为v 0,在水平合外力F (恒力)的作用下,经过一段时间t 后,速度变为v t 。
高考物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,长为L 的轻质细绳一端固定在O 点,另一端系一质量为m 的小球,O 点离地高度为H 。
现将细绳拉至与水平方向成30︒,由静止释放小球,经过时间t 小球到达最低点,细绳刚好被拉断,小球水平抛出。
若忽略空气阻力,重力加速度为g 。
(1)求细绳的最大承受力;(2)求从小球释放到最低点的过程中,细绳对小球的冲量大小;(3)小明同学认为细绳的长度越长,小球抛的越远;小刚同学则认为细绳的长度越短,小球抛的越远。
请通过计算,说明你的观点。
【答案】(1)F =2mg ;(2)()22F I mgt m gL =+;(3)当2HL =时小球抛的最远 【解析】 【分析】 【详解】(1)小球从释放到最低点的过程中,由动能定理得201sin 302mgL mv ︒=小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得20mv F mg L-= 解得:F =2mg(2)小球从释放到最低点的过程中,重力的冲量I G =mgt动量变化量0p mv ∆=由三角形定则得,绳对小球的冲量()22F I mgt m gL =+(3)平抛的水平位移0x v t =,竖直位移212H L gt -=解得2()x L H L =-当2HL =时小球抛的最远2.图甲为光滑金属导轨制成的斜面,导轨的间距为1m l =,左侧斜面的倾角37θ=︒,右侧斜面的中间用阻值为2R =Ω的电阻连接。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为10.5T B =,右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为20.5T B =。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ,另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =,ab 棒的电阻为12r =Ω,cd 棒的电阻为24r =Ω。
高考物理动量定理技巧和方法完整版及练习题及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。
某型“礼花”底座仅0.2s 的发射时间,就能将质量为m =5kg 的礼花弹竖直抛上180m 的高空。
(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g 取10m/s 2)(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少?(已知该平均作用力远大于礼花弹自身重力)(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得前后两块质量之比为1:4,且炸裂时有大小为E =9000J 的化学能全部转化为了动能,则两块落地点间的距离是多少? 【答案】(1)1550N ;(2)900m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F ,设礼花弹上升时间为t ,则:212h gt =解得6s t =对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理00()0Ft mg t t -+=其中00.2s t =解得1550N F =(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m 1、m 2,对应的水平速度大小分别为v 1、v 2,则: 在最高点爆炸,由动量守恒定律得1122m v m v =由能量守恒定律得2211221122E m v m v =+ 其中1214m m = 12m m m =+联立解得1120m/s v =230m/s v =之后两物块做平抛运动,则 竖直方向有212h gt =水平方向有12s v t v t =+由以上各式联立解得s=900m2.如图所示,光滑水平面上有一轻质弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,滑块A 以v 0=12 m/s 的水平速度撞上静止的滑块B 并粘在一起向左运动,与弹簧作用后原速率弹回,已知A 、B 的质量分别为m 1=0.5 kg 、m 2=1.5 kg 。
求: ①A 与B 撞击结束时的速度大小v ;②在整个过程中,弹簧对A 、B 系统的冲量大小I 。
高考物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,长为L 的轻质细绳一端固定在O 点,另一端系一质量为m 的小球,O 点离地高度为H 。
现将细绳拉至与水平方向成30︒,由静止释放小球,经过时间t 小球到达最低点,细绳刚好被拉断,小球水平抛出。
若忽略空气阻力,重力加速度为g 。
(1)求细绳的最大承受力;(2)求从小球释放到最低点的过程中,细绳对小球的冲量大小;(3)小明同学认为细绳的长度越长,小球抛的越远;小刚同学则认为细绳的长度越短,小球抛的越远。
请通过计算,说明你的观点。
【答案】(1)F =2mg ;(2)()22F I mgt m gL =+;(3)当2HL =时小球抛的最远 【解析】 【分析】 【详解】(1)小球从释放到最低点的过程中,由动能定理得201sin 302mgL mv ︒=小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得20mv F mg L-= 解得:F =2mg(2)小球从释放到最低点的过程中,重力的冲量I G =mgt动量变化量0p mv ∆=由三角形定则得,绳对小球的冲量()22F I mgt m gL =+(3)平抛的水平位移0x v t =,竖直位移212H L gt -=解得2()x L H L =-当2HL =时小球抛的最远2.如图所示,足够长的木板A 和物块C 置于同一光滑水平轨道上,物块B 置于A 的左端,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,已知A 、B 一起以v 0的速度向右运动,滑块C 向左运动,A 、C 碰后连成一体,最终A 、B 、C 都静止,求:(i )C 与A 碰撞前的速度大小(ii )A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的大小. 【答案】(1)C 与A 碰撞前的速度大小是v 0; (2)A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的大小是32mv 0. 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:①设C 与A 碰前速度大小为1v ,以A 碰前速度方向为正方向,对A 、B 、C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得:01(2)3?0m m v mv -+= 解得:10v v =. ②设C 与A 碰后共同速度大小为2v ,对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得:012 3(3)mv mv m m v =+-在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得:20CA I mv mv =- 解得:032CA I mv =-即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量大小为032mv . 方向为负.考点:动量守恒定律 【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.3.如图甲所示,平面直角坐标系中,0≤x ≤l 、0≤y ≤2l 的矩形区域中存在交变匀强磁场,规定磁场垂直于纸面向里的方向为正方向,其变化规律如图乙所示,其中B 0和T 0均未知。
(物理)高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。
某型“礼花”底座仅0.2s 的发射时间,就能将质量为m =5kg 的礼花弹竖直抛上180m 的高空。
(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g 取10m/s 2)(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少?(已知该平均作用力远大于礼花弹自身重力)(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得前后两块质量之比为1:4,且炸裂时有大小为E =9000J 的化学能全部转化为了动能,则两块落地点间的距离是多少? 【答案】(1)1550N ;(2)900m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F ,设礼花弹上升时间为t ,则:212h gt =解得6s t =对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理00()0Ft mg t t -+=其中00.2s t =解得1550N F =(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m 1、m 2,对应的水平速度大小分别为v 1、v 2,则: 在最高点爆炸,由动量守恒定律得1122m v m v =由能量守恒定律得2211221122E m v m v =+ 其中1214m m = 12m m m =+联立解得1120m/s v =之后两物块做平抛运动,则 竖直方向有212h gt =水平方向有12s v t v t =+由以上各式联立解得s=900m2.如图所示,长为L 的轻质细绳一端固定在O 点,另一端系一质量为m 的小球,O 点离地高度为H 。
现将细绳拉至与水平方向成30︒,由静止释放小球,经过时间t 小球到达最低点,细绳刚好被拉断,小球水平抛出。
若忽略空气阻力,重力加速度为g 。
(1)求细绳的最大承受力;(2)求从小球释放到最低点的过程中,细绳对小球的冲量大小;(3)小明同学认为细绳的长度越长,小球抛的越远;小刚同学则认为细绳的长度越短,小球抛的越远。
高考物理动量定理解题技巧及练习题及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。
某型“礼花”底座仅0.2s 的发射时间,就能将质量为m =5kg 的礼花弹竖直抛上180m 的高空。
(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g 取10m/s 2)(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少?(已知该平均作用力远大于礼花弹自身重力)(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得前后两块质量之比为1:4,且炸裂时有大小为E =9000J 的化学能全部转化为了动能,则两块落地点间的距离是多少? 【答案】(1)1550N ;(2)900m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F ,设礼花弹上升时间为t ,则:212h gt =解得6s t =对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理00()0Ft mg t t -+=其中00.2s t =解得1550N F =(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m 1、m 2,对应的水平速度大小分别为v 1、v 2,则: 在最高点爆炸,由动量守恒定律得1122m v m v =由能量守恒定律得2211221122E m v m v =+ 其中1214m m = 12m m m =+联立解得1120m/s v =230m/s v =之后两物块做平抛运动,则 竖直方向有212h gt =水平方向有12s v t v t =+由以上各式联立解得s=900m2.如图1所示,水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y 轴方向没有变化,与横坐标x 的关系如图2所示,图线是双曲线(坐标是渐近线);顶角θ=53°的光滑金属长导轨MON 固定在水平面内,ON 与x 轴重合,一根与ON 垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON 向右滑动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,已知t =0时,导体棒位于顶角O 处;导体棒的质量为m =4kg ;OM 、ON 接触处O 点的接触电阻为R =0.5Ω,其余电阻不计,回路电动势E 与时间t 的关系如图3所示,图线是过原点的直线,求:(1)t =2s 时流过导体棒的电流强度的大小; (2)在1~2s 时间内导体棒所受安培力的冲量大小;(3)导体棒滑动过程中水平外力F (单位:N )与横坐标x (单位:m )的关系式. 【答案】(1)8A (2)8N s ⋅(3)32639F x =+【解析】 【分析】 【详解】(1)根据E-t 图象中的图线是过原点的直线特点,可得到t =2s 时金属棒产生的感应电动势为4V E =由欧姆定律得24A 8A 0.5E I R === (2)由图2可知,1(T m)x B =⋅由图3可知,E 与时间成正比,有E =2t (V )4EI t R== 因θ=53°,可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度43x L = 又由F BIL =安所以163F t 安=即安培力跟时间成正比所以在1~2s 时间内导体棒所受安培力的平均值163233N 8N 2F +== 故8N s I F t =∆=⋅安(3)因为43vE BLv Bx ==⋅所以1.5(m/s)v t =可知导体棒的运动时匀加速直线运动,加速度21.5m/s a =又212x at =,联立解得6F =+【名师点睛】本题的关键首先要正确理解两个图象的数学意义,运用数学知识写出电流与时间的关系,要掌握牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律,安培力公式、感应电动势公式.3.蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。
用动量定理巧解一道高考压轴题
黑龙江大庆铁人中学 解玉良(163411)
2010年全国高考(海南卷)第16题:图l 中,质量为m 的物块叠放在质量为2m 的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为2.0=μ在木板上施加一水平向右的拉力F ,在0~3s 内F 的变化如图2所示,图中F 以mg 为单位,重力加速度2
/10s m g =.整个系统开始时静止.
(1)求1s 、1.5s 、2s 、3s 末木板的速度以及2s 、3s 末物块的速度;
(2)在同一坐标系中画出0~3s 内木板和物块的t v -图象,据此求0~3s 内物块相对于木板滑
过的距离。
该题在2011年高考说明中记载:“本题抽样统计难度为0.114,区分度0.659,对50分以上的考生有较好的区分度。
有50%的考生得0分,26%的考生得1分,6%的考生得4分”。
命题者把此题放在压轴位置可谓是一道难题。
即使按原标准答案,对学生来说也不易理解和计算,笔者用动量定理解答此题易懂方便可收到事半功倍的效果,现仅对第一问解答对比如下供参考:
【原答案】(1)设木板和物块的加速度分别为a 和a ',在t 时刻木板和物块的速度分别为t v 和
t v ',木板和物块之间摩擦力的大小为f ,依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得:
a m f '=
① mg f μ=,当t t v v <' ② )(1212t t a v v t t -'+'='
③ a m f F )2(=-
④ )(1212t t a v v t t -+=
⑤
由①②③④⑤式与题给条件得
,/41s m v =,/5.45.1s m v =,/42s m v =,/43s m v =⑥ ,/42
s m v =',/43s m v ='
⑦
(2)由⑥⑦式得到物块与木板运动的t v -图象,如右图所示。
在0~
3s 内物块相对于木板的距离s ∆等于木板和物块t v -
图象下的面积
图1
5
之差,即图中带阴影的四边形面积。
该四边形由两个三角形组成,上面的三角形面积为0.25m ,下面的三角形面积为2m ,因此
m s 25.2=∆
⑧ 另解:分析:由于开始阶段木板的加速度(2
/4s m a =)大于物块的加速度(2
/2s m a ='),所以1s 末木板的速度大于物块的速度,当1S---1.5S 时:F=0.4mg 时,木板的加速度(为1m/s 2)
物块的加速度不变,1.5S----2S 时,木板的减速度(-1m/S 2),直到2S 时二者达到共同速度,物块一直做匀加速运动至最后一起匀速运动,所以匀速前很容易算出各时刻物块的速度和动量。
又因摩擦力是内力不影响系统动量,系统的动量变化由F 决定。
对系统全过程由动量定理可求得最终木板和物块的共同速度V:
v m m mg mg )2(5.04.01+=⨯+⨯;s m v /4=
非常清晰,且不用涉及摩擦力问题,由以上解答可见此题已经不是难题了。
《数数理天地》2011年7月。