高考复习——《动量》典型例题复习
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高考物理力学知识点之动量知识点总复习含答案解析(4)一、选择题1.如图所示,在光滑水平地面上有A 、B 两个木块,A 、B 之间用一轻弹簧连接。
A 靠在墙壁上,用力F 向左推B 使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态。
若突然撤去力F ,则下列说法中正确的是( )A .木块A 离开墙壁前,A 、B 和弹簧组成的系统动量守恒 B .木块A 离开墙壁前,A 、B 和弹簧组成的系统机械能守恒C .木块A 离开墙壁后,A 、B 和弹簧组成的系统动量不守恒D .木块A 离开墙壁后,A 、B 和弹簧组成的系统机械能不守恒2.如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为2m 和m 的A B 、两滑块,它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与A B 、不拴连),由于被一根细绳拉着而处于静止状态.当剪断细绳,在两滑块脱离弹簧之后,下述说法正确的是( )A .两滑块的动量大小之比:2:1AB p p = B .两滑块的速度大小之比A B v v :2:1=C .两滑块的动能之比12::kA kB E E =D .弹簧对两滑块做功之比:1:1A B W W = 3.下列说法正确的是( ) A .速度大的物体,它的动量一定也大 B .动量大的物体,它的速度一定也大C .只要物体的运动速度大小不变,物体的动量就保持不变D .物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大4.如图,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,斜面体质量为M ,顶端高度为h ,今有一质量为m 的小物体,沿光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是( )A .mhM m+B .MhM m+C .cot mh M mα+D .cot Mh M mα+5.如图所示,一个木箱原来静止在光滑水平面上,木箱内粗糙的底板上放着一个小木块.木箱和小木块都具有一定的质量.现使木箱获得一个向右的初速度v0,则()A.小木块和木箱最终都将静止B.小木块最终将相对木箱静止,二者一起向右运动C.小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动D.如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一起向左运动6.将充足气后质量为0.5kg的篮球从1.6m高处自由落下,篮球接触地面的时间为0.5s,竖直弹起的最大高度为0.9m。
第1讲 动量 动量定理[A 组 基础题组]一、单项选择题1.下列解释正确的是( )A .跳高时,在落地处垫海绵是为了减小冲量B .在码头上装橡皮轮胎,是为了减小渡船靠岸过程受到的冲量C .动量相同的两个物体受相同的制动力作用,质量小的先停下来D .人从越高的地方跳下,落地时越危险,是因为落地时人受到的冲量越大解析:跳高时,在落地处垫海绵是为了延长作用时间减小冲力,不是减小冲量,故选项A 错误;在码头上装橡皮轮胎,是为了延长作用时间,从而减小冲力,不是减小冲量,故选项B 错误;动量相同的两个物体受相同的制动力作用,根据动量定理Ft =mv ,可知运动时间相等,故选项C 错误;人从越高的地方跳下,落地前瞬间速度越大,动量越大,落地时动量变化量越大,则冲量越大,故选项D 正确。
答案:D2.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,故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,故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定律可得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。
答案:D3.一小球从水平地面上方无初速度释放,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,则下列说法正确的是( ) 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的过程中,小球克服空气阻力做的功等于重力做的功解析: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的代数和,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的过程中,小球克服空气阻力做的功等于重力做的功,选项D正确。
2019年高考二轮复习动量守恒应用—(类)爆炸典型例题【例1】两个小木块A 和B 中间夹着一轻质弹簧,用细线捆在一起,放在光滑的水平平台上,某时刻剪断细线,小木块被弹开,落地点与平台边缘的水平距离分别为l A =1 m ,l B =2 m ,如图所示,则下列说法正确的是A .木块A 、B 离开弹簧时的速度大小之比2:1:=B A v vB .木块A 、B 的质量之比m A ∶m B =2∶1C .木块A 、B 离开弹簧时的动能之比E kA ∶E kB =1∶2D .弹簧对木块A 、B 的冲量大小之比I A ∶I B =1∶2【解析】 两个木块被弹出离开桌面后做平抛运动,因下落的高度相等,所以运动的时间相等。
由t v l 0=及l A =1 m ,l B =2 m得2:1:=B A v v ,故A 正确。
弹簧弹开两个物体的过程,对两个木块组成的系统,由动量守恒定律得: B B A A v m v m = 得21==A B B A m m v v ,故B 正确。
由12=B A m m ,根据A B kB k m m E E =A 可得:21A =kB k E E ,故C 正确。
由动量定理1==B B A A B A v m v m I I D 错误。
【例2】如图所示,光滑水平台面MN 上放两个相同小物块A 、B ,右端N 处与水平传送带理想连接,传送带水平部分长度L =8 m ,沿逆时针方向以恒定速度v 0=2 m/s 匀速转动。
物块A 、B (大小不计,视作质点)与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2,物块A 、B 质量均为m =1 kg 。
开始时A 、B 静止,A 、B 间压缩一轻质短弹簧。
现解除锁定,弹簧弹开A 、B ,弹开后B 滑上传送带,A 掉落到地面上的Q 点,已知水平台面高h =0.8 m ,Q 点与水平面右端间的距离s =1.6 m ,g 取10 m/s 2。
(1)求物块A 脱离弹簧时速度的大小;(2)求弹簧储存的弹性势能;(3)求物块B 在水平传送带上运动的时间。
七、动量一、知识网络二、画龙点睛概念1、冲量(1)定义力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量,通常用I表示。
冲量表示力对时间的累积效果,冲量是过程量。
(2)大小:物体在恒力作用下,冲量的大小是力和作用时间的乘积,即I=Ft计算冲量时,要明确是哪个力在哪一段时间内的冲量。
(3)方向:冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的。
如果力的方向在作用时间内不变,冲量方向就跟力的方向相同。
(4)单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒(N·s)。
(5)说明①冲量是矢量。
恒力冲量的大小等于力和时间的乘积,方向与力的方向一致;冲量的运算符合矢量运算的平行四边形定则。
(怎样求合力的冲量,怎样求变力的冲量)②冲量是过程量。
冲量表示力对时间的累积效果,只要有力并且作用一段时间,那么该力对物体就有冲量作用。
计算冲量时必须明确是哪个力在哪段时间内的冲量。
③冲量是绝对的。
与物体的运动状态无关,与参考系的选择无关。
④冲量可以用F─t图象描述。
F─t图线下方与时间轴之间包围的“面积”值表示对应时间内力的冲量。
例题:①如图所示,一个质量为m的物块在与水平方向成θ角的恒力F作用下,经过时间t,获得的速度为V,求F在t时间内的冲量?(大小:Ft;方向:与F的方向一致,与水平方向成θ角)②一质量为mkg的物体,以初速度V0水平抛出,经时间t,求重力在时间t内的冲量?(大小:mgt;方向:竖直向下)例题:以初速度V0竖直向上抛出一物体,空气阻力不可忽略。
关于物体受到的冲量,以下说法中正确的是A.物体上升阶段和下落阶段受到重力的冲量方向相反B.物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反C.物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量D.物体从抛出到返回抛出点,所受各力冲量的总和方向向下解析:物体在整个运动中所受重力方向都向下,重力对物体的冲量在上升、下落阶段方向都向下,选项A错。
物体向上运动时,空气阻力方向向下,阻力的冲量方向也向下。
一、 动量与冲量1、动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量.矢量性:方向与速度方向相同;瞬时性:通常说物体的动量是指运动物体某一时刻的动量,计算动量应取这一时刻的瞬时速度。
相对性:物体的动量亦与参照物的选取有关,通常情况 下,指相对地面的动量。
2、动量、速度和动能的区别和联系动量、速度和动能是从不同角度描述物体运动状态的物理量。
速度描述物体运动的快慢和方向;动能描述运动物体具有的能量(做功本领);动量描述运动物体的机械效果和方向。
①动量的大小与速度大小成正比,动能的大小与速度的大小平方成正比。
②速度和动量是矢量,且物体动量的方向与物体速度的方向总是相同的;而动能是标量。
③速度变化的原因是物体受到的合外力;动量变化的原因是外力对物体的合冲量;动能变化的原因是外力对物体做的总功。
3、动量的变化 动量是矢量,当初态动量和末态动量不在一条直线上时,动量变化由平行四边形法则进行运算.动量变化的方向与速度的改变量Δv 的方向相同.当初、末动量在一直线上时通过选定正方向,动量的变化可简化为带有正、负号的代数运算。
题型1:关于动量变化量的矢量求解例1.质量m=5kg 的质点以速率v =2m/s 绕圆心O 做匀速圆周运动,如图所示,(1)、小球由A 到B 转过1/4圆周的过程中,动量变化量的大小为__________,方向为__________。
(2)、若从A 到C 转过半个圆周的过程中,动量变化量的大小为__________,方向为_________________。
2在距地面高为h ,同时以相等初速V 0分别平抛,竖直上抛,竖直下抛一质量相等的物体m ,当它们从抛出到落地时,比较它们的动量的增量△P ,有[ ]A .平抛过程较大B .竖直上抛过程较大C .竖直下抛过程较大D .三者一样大4、冲量:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量。
矢量性:对于恒力的冲量来说,其方向就是该力的方向;时间性:由于冲量跟力的作用时间有关,所以冲量是一个过程量。
第七章动量守恒定律第1讲动量和动量定理基础对点练题组一动量和冲量的理解与计算1.冬奥会速滑比赛中,甲、乙两运动员的质量分别为m1和m2,若他们的动能相等,则甲、乙动量大小之比是( )A.1∶1B.m1∶m2C.√m1∶√m2D.√m2∶√m12.(多选)颠球是足球的基本功之一,足球爱好者小华在练习颠球时,某次足球由静止自由下落0.8 m,被重新颠起,离开脚部后竖直上升的最大高度为0.45 m。
已知足球与脚部的作用时间为0.1 s,足球的质量为0.4 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A.足球从下落到再次上升到最大高度,全程用了0.7 sB.足球下落到与脚部刚接触时的动量大小为1.6 kg·m/sC.足球与脚部作用过程中动量变化量大小为0.4 kg·m/sD.足球从最高点下落到重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为3.2 N·s题组二动量定理的理解与应用3.(多选)(广东河源模拟)如图所示,在轮船的船舷和码头的岸边一般都固定有橡胶轮胎,轮船驶向码头停靠时,会与码头发生碰撞。
对这些轮胎的作用,下列说法正确的是( )A.增大轮船与码头碰撞过程中所受的冲量B.减小轮船与码头碰撞过程中动量的变化量C.延长轮船与码头碰撞过程中的作用时间D.减小轮船与码头碰撞过程中受到的作用力4.(广东广州模拟)一个质量为0.2 kg的垒球,以20 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为40 m/s,如图所示,设球棒与垒球的作用时间为0.01 s,下列说法正确的是( )A.球棒对垒球不做功B.球棒对垒球做负功C.球棒对垒球的平均作用力大小为400 ND.球棒对垒球的平均作用力大小为1 200 N5.(多选)一质量为1 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动,其F-t图像如图所示。
则( )A.t=1 s时物块的速度大小为2 m/sB.0~2 s内合力的冲量大小为2 kg·m/sC.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD.0~4 s内合力的冲量大小为2 kg·m/s题组三应用动量定理解决“流体模型”问题6.(四川成都联考)高压清洗广泛应用于汽车清洁、地面清洁等。
物理动量定理题20套(带答案)及解析一、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/s2, 到达B 点时速度vB=30 m/s. 取重力加速度g=10 m/s2.(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FN 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: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) (2) (3)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. 图甲为光滑金属导轨制成的斜面, 导轨的间距为 , 左侧斜面的倾角 , 右侧斜面的中间用阻值为 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 , 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 。
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 , ab 棒的电阻为 , cd 棒的电阻为 。
第八关动力学、动量和能量观点在力学中的应用1.动量和能量综合应用例 1 (多选)如图甲所示,质量M=0.8kg的足够长的木板静止在光滑的水平面上,质量m=0.2kg的滑块静止在木板的左端,在滑块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间变化的拉力F,4 s后撤去力F.若滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2,则下列说法正确的是()A.0∼4s时间内拉力的冲量共为3.2N⋅sB.t=4s时滑块的速度大小为9.5m/sC.木板受到滑动摩擦力的冲量共为2.8N⋅sD.木板的速度最大为2m/s练习1-1如图所示,带有圆管轨道的长轨道水平固定,圆管轨道竖直(管内直径可以忽略),底端分别与两侧的直轨道相切,圆管轨道的半径R=0.5 m,P点左侧轨道(包括圆管)光滑,右侧轨道粗糙.质量m=1 kg的物块A以v0=10 m/s的速度滑入圆管,经过竖直圆管轨道后与直轨道上P处静止的质量M=2 kg的物块B发生碰撞(碰撞时间极短),碰后物块B在粗糙轨道上滑行18 m后速度减小为零.已知物块A、B与粗糙轨道间的动摩擦因数均为μ=0.1,取重力加速度大小g=10 m/s2,物块A、B均可视为质点.求:(1)物块A滑过竖直圆管轨道最高点Q时受到管壁的弹力;(2)最终物块A静止的位置到P点的距离.2.综合分析多过程问题例2如图所示,有一个可视为质点的质量为m=1 kg的小物块,从光滑平台上的A点以v0=2 m/s的初速度水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M=3 kg的长木板.已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,圆弧轨道的半径为R=0.4 m,C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ=60°,不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)小物块到达C点时的速度大小;(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;(3)要使小物块不滑出长木板,木板的长度L至少多大.练习2-1如图所示,半径为R的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上,下端与水平地面在P点相切,一个质量为2m的物块B(可视为质点)静止在水平地面上,左端固定有水平轻弹簧,Q点为弹簧处于原长时的左端点,P、Q间的距离为R,PQ段地面粗糙、动摩擦因数为μ=0.5,Q点右侧水平地面光滑,现将质量为m的物块A(可视为质点)从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑,重力加速度为g.求:(1)物块A沿圆弧轨道滑至P点时对轨道的压力大小;(2)弹簧被压缩的最大弹性势能(未超过弹性限度);(3)物块A最终停止位置到Q点的距离.课后检测1. 质量为1 kg的物体静止在水平面上,t=0时受到水平拉力F的作用开始运动,F随时间t 变化的关系图象如图所示.已知t=4 s时物体刚好停止运动,取g=10m/s2,以下判断正确的是()A.物体所受摩擦力为3 NB.t=2 s时物体的速度最大C.t=3 s时物体的动量最大D.物体的最大动能为2 J2. 粗糙水平地面上的物体,在一个水平恒力作用下做直线运动,其v-t图象如图所示,下列物理量中第1 s内与第2 s内相同的是()A.摩擦力的功B.摩擦力的冲量C.水平恒力的功D.水平恒力的冲量3. 如图所示,质量均为m的两带电小球A与B,带电荷量分别为+q、+2q,在光滑绝缘水平桌面上由静止开始沿同一直线运动,当两带电小球运动一段时间后A球速度大小为v,在这段时间内,下列说法正确的是()A.任一时刻B的加速度比A的大B.两球均做加速度增大的加速运动C.两球组成的系统电势能减少了mv2,但动能和电势能之和不变D.两球动量均增大,且总动量也增大4.如图所示,质量为m、带有半圆形轨道的小车静止在光滑的水平地面上,其水平直径AB 的长度为2R,现将质量也为m的小球从距A点正上方为h的位置由静止释放,然后由A点ℎ(不计空气阻力),则() 进入半圆形轨道后从B点冲出,在空中上升的最大高度为12A.小球冲出B点后做斜上抛运动B.小球第二次进入轨道后恰能运动到A点C.小球第一次到达B点时,小车的位移大小是RmgℎD.小球第二次通过轨道克服摩擦力所做的功等于125.光滑水平面上放有质量分别为2m和m的物块A和B,用细线将它们连接起来,两物块中间加有一压缩的轻质弹簧(弹簧与物块不相连),弹簧的压缩量为x.现将细线剪断,此刻物块A的加速度大小为a,两物块刚要离开弹簧时物块A的速度大小为v,则()A.物块B的加速度大小为a时弹簧的压缩量为x3xB.物块A从开始运动到刚要离开弹簧时位移大小为23mv2C.物块开始运动前弹簧的弹性势能为32D.物块开始运动前弹簧的弹性势能为3mv26. “飞针穿玻璃”是一项高难度的绝技表演,曾度引起质疑.为了研究该问题,以下测量能够得出飞针在穿越玻璃的时间内,对玻璃平均冲击力大小的是()A.测出玻璃厚度和飞针穿越玻璃前后的速度B.测出玻璃厚度和飞针穿越玻璃所用的时间C.测出飞针质量、玻璃厚度和飞针穿越玻璃所用的时间D.测出飞针质量、飞针穿越玻璃所用时间和穿越玻璃前后的速度7.如图,立柱固定于光滑水平面上O点,质量为M的小球a向右运动,与静止于Q点的质量为m的小球b发生弹性碰撞,碰后a球立即向左运动,b球与立柱碰撞能量不损失,所有碰撞时间均不计,b球恰好在P点追到a球,Q点为OP间中点,则a、b球质量之比M:m=()A.3:5B.1:3C.2:3D.1:28. (多选)如图,在光滑的水平面上有一个长为L的木板,小物块b静止在木板的正中间,小物块a以某一初速度v0从左侧滑上木板.已知物块a、b与木板间的摩擦因数分别为μa、μb,木块与木板质量均为m,a、b之间的碰撞无机械能损失,滑动摩擦力等于最大静摩擦力.下列说法正确的是()mv02A.若没有物块从木板上滑下,则无论v0多大整个过程摩擦生热均为13B.若μb<2μa,则无论v0多大,a都不会从木板上滑落μa gL,则ab一定不相碰C.若v0≤√32D.若μb>2μa,则a可能从木板左端滑落9.(多选)如图所示,甲、乙两个小滑块(视为质点)静止在水平面上的A、B两处,B处左侧水平面光滑,右侧水平面粗糙.若甲在水平向右的拉力F=kt(其中k=2N/s)的作用下由静止开始运动,当t=3s时撤去力F,随后甲与乙发生正碰而粘合在一起,两滑块共同滑行2.4m后停下,已知甲的质量为1kg,两滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为0.75,取g=10m/s2,则()A.0∼3s内,力F的冲量大小为18N⋅sB.撤去力F时甲的速度大小为9m/sC.两滑块正碰后瞬间的速度大小为4.5m/sD.乙的质量为0.5kg10. 如图所示,质量为M的木块位于光滑水平面上,在木块与墙壁之间用轻质弹簧连接,当木块静止时刚好位于A点,现有一质量为m的子弹以水平速度v0射向木块并嵌入其中(作用时间极短),求:(1)当木块回到A点时的速度大小;(2)从开始到木块回到A点的过程中,墙壁对弹簧的冲量.11. 如图所示,一轻质弹簧的一端固定在小球A上,另一端与小球B接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上.现有一小球C从光滑曲面上离桌面ℎ= 1.8m高处由静止开始滑下,与小球A发生碰撞(碰撞时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动小球B向前运动,经一段时间,小球B脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出.小球均可视为质点,忽略空气阻力,已知m A=2kg,m B=3kg,m C=1kg,g=10m/s2.求:(1)小球C与小球A碰撞结束瞬间的速度;(2)小球B落地点与桌面边缘的水平距离.12. 如图所示,在水平桌面上放有长度为L=2m的木板C,C上右端是固定挡板P,在C 中点处放有小物块B,A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计.C上表面与固定在地面上半径为R=0.45m的圆弧光滑轨道相切,质量为m=1kg的小物块A从圆弧最高点由静止释放,设木板C与桌面之间无摩擦,A、C之间和B、C之间的滑动摩擦因数均为μ,A、B、C(包含挡板P)的质量相同,开始时,B和C静止,(g=10m/s2)(1)求滑块从释放到离开轨道受到的冲量大小;(2)若物块A与B发生碰撞,求滑动摩擦因数μ应满足的条件;(3)若物块A与B发生碰撞(设为完全弹性碰撞)后,物块B与挡板P发生碰撞,求滑动摩擦因数μ应满足的条件.13.一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空.当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动.爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量.求:(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度.14. 如图所示,水平光滑地面上有两个静止的小物块A和B(可视为质点),A的质量m=1.0 kg,B的质量M=4.0 kg,A、B之间有一轻质压缩弹簧,且A、B间用细线相连(图中未画出),弹簧的弹性势能E p=40 J,弹簧的两端与物块接触但不固定连接.水平面的左侧有一竖直墙壁,右侧与倾角为30°的光滑斜面平滑连接.将细线剪断,A、B分离后立即撤去弹簧,物块A与墙壁发生弹性碰撞后,A在B未到达斜面前追上B,并与B相碰后结合在一起向右运动,g取10 m/s2,求:(1)A与弹簧分离时的速度大小;(2)A、B沿斜面上升的最大距离.15. 如图所示,半径R1=1 m的四分之一光滑圆弧轨道AB与平台BC在B点平滑连接,半径R2=0.8 m的四分之一圆弧轨道上端与平台C端连接,下端与水平地面平滑连接,质量m =0.1 kg的乙物块放在平台BC的右端C点,将质量也为m的甲物块在A点由静止释放,让其沿圆弧下滑,并滑上平台与乙相碰,碰撞后甲与乙粘在一起从C点水平抛出,甲物块与平台间的动摩擦因数均为μ=0.2,BC长L=1 m,重力加速度g取10 m/s2,不计两物块的大小及碰撞所用的时间,求:(1)甲物块滑到B点时对轨道的压力大小;(2)甲和乙碰撞后瞬间共同速度的大小;(3)粘在一起的甲、乙两物块从C点抛出到落到CDE段轨道上所用的时间.16. 如图所示,一圆心为O、半径为R的光滑半圆轨道固定在竖直平面内,其下端和粗糙的水平轨道在A点相切,AB为圆弧轨道的直径.质量分别为m、2m的滑块1、2用很短的细线连接,在两滑块之间夹有压缩的短弹簧(弹簧与滑块不固连),滑块1、2位于A点.现剪断两滑块间的细线,滑块1恰能过B点,且落地点恰与滑块2停止运动的地点重合.滑块1、2可视为质点,不考虑滑块1落地后反弹,不计空气阻力,重力加速度为g,求:(1)滑块1过B点的速度大小;(2)弹簧释放的弹性势能大小;(3)滑块2与水平轨道间的动摩擦因数.17. 汽车A在水平冰雪路面上行驶.驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B.两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5 m,A车向前滑动了2.0 m.已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小g=10 m/s2.求:(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小;(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小.。
动量守恒定律专项复习1.质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为()A.10 kg·m/s B.-10 kg·m/sC.40 kg·m/s D.-40 kg·m/s2.如图所示,A、B、C三球的质量分别为m、m、2m,三个小球从同一高度同时出发,其中A球有水平向右的初速度v0,B、C由静止释放。
三个小球在同一竖直平面内运动,小球与地面之间、小球与小球之间的碰撞均为弹性碰撞,则小球与小球之间最多能够发生碰撞的次数为( )A.2次B.3次C.4次D.5次3.粗糙水平地面上的物体,在一个水平恒力作用下做直线运动,其v-t图象如图所示,下列物理量中第1s内与第2s内相同的是()A.摩擦力的功B.摩擦力的冲量C.水平恒力的功D.水平恒力的冲量4.竖直放置的轻弹簧下端固定在地上,上端与质量为m的钢板连接,钢板处于静止状态.一个质量也为m的物块从钢板正上方h处的P点自由落下,打在钢板上并与钢板一起向下运动x0后到达最低点Q.下列说法正确的是()ABC .从P 到Q 的过程中,弹性势能的减少量为0(2)2hmg x + D .从P 到Q 的过程中,弹性势能的增加量为mg(2x 0+h)5.一根不可伸长的轻绳一端固定在水平杆上的A 点,另一端连接在套在光滑竖直杆的轻环B 上,如图所示。
轻绳绕过悬挂重物的轻滑轮C (不计轻绳与滑轮间的摩擦),重物质量为m ,用竖直向上的力F 拉住轻环B 让其缓慢向上移动h ,经过时间为t ,在时间t 内错误的是( )A .轻绳拉力对滑轮C 的冲量大小为mgtB .轻绳拉力对滑轮C 做的功为Fh C .竖直杆对轻环作用力的冲量为0D .水平杆对轻绳作用力的冲量不为06.一质量为m 1的物体以v 0的初速度与另一质量为m 2的静止物体发生碰撞,其中m 2=km 1,k <1.碰撞可分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞以及非弹性碰撞.碰撞后两物体速度分别为v 1和v 2.假设碰撞在一维上进行,且一个物体不可能穿过另一个物体.物体1撞后与碰撞前速度之比1v r v =的取值范围是( ) A .111k r k -+ B .1111k r kk-++ C.201rk+D.12 11rk k ++7.下列叙述的情况中,系统动量不守恒的是()A.如图甲所示,小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,人与车组成的系统B.如图乙所示,子弹射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统C.子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时8.如图所示,将一光滑的质量为4m半径为R的半圆槽置于光滑水平面上,在槽的左侧紧挨有一个质量为m的物块,今让一质量也为m的小球自左侧槽口A的正上方高R处从静止开始落下,与半圆槽相切自A点进入槽内,则以下结论中正确的是()A.小球在半圆槽内第一次到最低点B的运动过程中,槽的支持力对小球不做功B.小球第一次运动到半圆槽的最低点B时,小球与槽的速度大小之比为4:1C.小球第一次从C点滑出后将做竖直上抛运动D.物块最终的动能为15mgR9.如图所示,质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是6m/s,B球的速度是-2m/s,不久A、B两球发生了对心碰撞。
七、动量一、知识网络二、画龙点睛概念1、冲量(1)定义力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量,通常用I表示。
冲量表示力对时间的累积效果,冲量是过程量。
(2)大小:物体在恒力作用下,冲量的大小是力和作用时间的乘积,即I=Ft计算冲量时,要明确是哪个力在哪一段时间内的冲量。
(3)方向:冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的。
如果力的方向在作用时间内不变,冲量方向就跟力的方向相同。
(4)单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒(N·s)。
(5)说明①冲量是矢量。
恒力冲量的大小等于力和时间的乘积,方向与力的方向一致;冲量的运算符合矢量运算的平行四边形定则。
(怎样求合力的冲量,怎样求变力的冲量)②冲量是过程量。
冲量表示力对时间的累积效果,只要有力并且作用一段时间,那么该力对物体就有冲量作用。
计算冲量时必须明确是哪个力在哪段时间内的冲量。
③冲量是绝对的。
与物体的运动状态无关,与参考系的选择无关。
④冲量可以用F─t图象描述。
F─t图线下方与时间轴之间包围的“面积”值表示对应时间内力的冲量。
例题:①如图所示,一个质量为m的物块在与水平方向成θ角的恒力F作用下,经过时间t,获得的速度为V,求F在t时间内的冲量?(大小:Ft;方向:与F的方向一致,与水平方向成θ角)②一质量为mkg的物体,以初速度V0水平抛出,经时间t,求重力在时间t内的冲量?(大小:mgt;方向:竖直向下)例题:以初速度V0竖直向上抛出一物体,空气阻力不可忽略。
关于物体受到的冲量,以下说法中正确的是A.物体上升阶段和下落阶段受到重力的冲量方向相反B.物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反C.物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量D.物体从抛出到返回抛出点,所受各力冲量的总和方向向下解析:物体在整个运动中所受重力方向都向下,重力对物体的冲量在上升、下落阶段方向都向下,选项A错。
物体向上运动时,空气阻力方向向下,阻力的冲量方向也向下。
物体下落时阻力方向向上,阻力的冲量方向向上。
选项B正确。
在有阻力的情况下,物体下落的时间t2比上升时所用时间t1大。
物体下落阶段重力的冲量mgt2大于上升阶段重力的冲量mgt1,选项C正确。
在物体上抛的整个运动中,重力方向都向下。
物体在上升阶段阻力的方向向下,在下落阶段虽然阻力的方向向上,但它比重力小。
在物体从抛出到返回抛出点整个过程中,物体受到合力的冲量方向向下,选项D正确。
综上所述,正确选项是B、C、D。
2、动量(1)定义:在物理学中,物体的质量m和速度V的乘积mV叫做动量,动量通常用符号P表示。
(2)大小:物体在某一状态动量的大小等于物体的质量和物体在该时刻瞬时速度的乘积,即P=mV计算动量时,要明确是哪个物体在哪个状态的动量,速度一定要是该状态的瞬时速度。
(3)方向:动量也是矢量,动量的方向与速度方向相同。
动量的运算服从矢量运算规则,要按照平行四边形定则进行。
(4)单位:在国际单位制中,动量的单位是千克·米/秒(kg·m/s)1kg·m/s=1N·s(5)说明①动量是矢量。
动量有大小和方向,动量的大小等于物体的质量和速度的乘积,方向与物体的运动方向相同。
动量的运算符合矢量运算的平行四边形定则。
在一维情况下可首先规定一个正方向,这时求动量变化就可简化为代数运算。
②动量是状态量。
动量与物体的运动状态相对应。
计算动量时,要明确是哪个物体在哪个状态的动量,速度一定要是该状态的瞬时速度。
③动量与参考系有关。
物体的速度与参考系有关,所以物体的动量也与参考系有关。
在中学物理中,如无特别说明,一般都以地面为参考系。
3、动量的变化①动量变化的三种情况:动量大小变化、动量方向改变、动量的大小和方向都改变三种可能。
②定义:在某一过程中,末状态动量与初状态动量的矢量差值,叫该过程的动量变化。
③计算a 、如果v 1和v 2方向相同,计算动量的变化就可用算术减法求之。
12mv mv mv -=∆b 、如果v 1和v 2方向相反,计算动量的变化就需用代数减法求之,若以v 2为正值,则v 1就应为负值。
1212)(mv mv v m mv mv +=--=∆c 、如果v 1与v 2的方向不在同一直线上,应当运用矢量的运算法则:如图1所示,mV 1为初动量,mV 2为末动量,则动量的变化(矢量式))(1212mv mv mv mv mv -+=-=∆即作mV 1的等大、反向矢量-mV 1,然后,将mV 2与-mV 1运用平行四边形定则作其对角线即为动量的变化mv ∆,如图2所示。
或者将初动量与末动量的矢量箭头共点放置,自初动量的箭头指向末动量箭头的有向线段,即为矢量ΔP 。
例题:一个质量是0.1kg 的钢球,以6m/s 的速度水平向右运动,碰到一块坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6 m/s 的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?解析:取水平向右的方向为正方向,碰撞前钢球的速度V =6m/s ,碰撞前钢球的动量为 P =mV =0.1×6kg ·m/s =0.6kg ·m/s 碰撞后钢球的速度为V ′=-6m/s ,碰撞后钢球的动量为正方向图1 mV mVP ′=mV ′=-0.1×6kg ·m/s =-0.6kg ·m/s碰撞前后钢球动量的变化为ΔP =P ˊ-P =-0.6kg ·m/s -0.6 kg ·m/s =-1.2 kg ·m/s且动量变化的方向向左。
[对例题的处理:①为熟悉动量变化的矢量运算,可先假定物体运动速度的方向没有变化,仅大小发生改变,要求学生算出动量的变化。
②规定向右为正方向,求动量的变化量。
③最后再要求学生用向左为正方向运算,求动量的变化量(练习一、第3题)。
总结得出正方向的选择只是一种解题的处理手段,并不影响解题的结果。
]例题:一个质量是0.2kg 的钢球,以2m/s 的速度斜射到坚硬的大理石板上,入射的角度是45°,碰撞后被斜着弹出,弹出的角度也是45°,速度大小仍为2m/s ,求出钢球动量变化的大小和方向?解析:碰撞前后钢球不在同一直线上运动,据平行四边形定则, P ′、P 和ΔP 的矢量关系如右图所示。
ΔP =m/s •kg 20.4=m/s •kg 4.0+4.0=+2222/p p 方向竖直向上。
总结:动量是矢量,求其变化量应用平行四边形定则;在一维情况下可首先规定一个正方向,这时求动量变化就可简化为代数运算。
例题:质量m 为3kg 的小球,以2m/s 的速率绕其圆心O 做匀速圆周运动,小球从A 转到B 过程中动量的变化为多少?从A 转到C 的过程中,动量变化又为多少?解析:小球从A 转到B 过程中,动量变化的大小为26kg ·m/s ,方向为向下偏左45°,小球从A 转到C ,规定向左为正方向,则ΔP =12kg ·m/s ,方向水平向左。
例题:质量为m 的小球由高为H 的光滑斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?解析:力的作用时间都是gH g H t 2sin 1sin 22αα==,力的大小依次是mg 、 mg cos α和mg sin α,所以它们的冲量依次是:gH m I gH m I gH m I N G 2,tan 2,sin 2===合αα特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。
例题:以初速度v 0平抛出一个质量为m 的物体,抛出后t 秒内物体的动量变化是多少? 解析:因为合外力就是重力,所以Δp =F t =m g t有了动量定理,不论是求合力的冲量还是求物体动量的变化,都有了两种可供选择的等价的方法。
本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量的矢量差要方便得多。
当合外力为恒力时往往用45° 45°V V ′ 45° 45° PP ′ ΔP P ′ P ΔP A O C VFt来求较为简单;当合外力为变力时,在高中阶段只能用Δp来求。
规律1、动量定理(1)内容:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化,这个结论叫做动量定理。
(2)表达式:Ft=mV′-mV=P′-P(3) 推导问题:一个质量为m的物体,初速度为V,在合力F的作用下,经过一段时间t,速度变为V′,求:①物体的初动量P和末动量P′分别为多少?②物体的加速度a=?③据牛顿第二定律F=ma可推导得到一个什么表达式?解析:①初动量为P=mV ,末动量为P′=mV′②物体的加速度a=(V'-V)/t③根据牛顿第二定律F=ma=(mV'-mV)/t可得Ft=mV′-mV即Ft=P′-P等号左边表示合力的冲量,等号右边是物体动量的变化量。
⑷说明:①动量定理Ft=P′-P是矢量式,Ft指的是合外力的冲量,ΔP指的是动量的变化。
动量定理说明合外力的冲量与动量变化的数值相同,方向一致,单位等效,但不能认为合外力的冲量就是动量的增量。
对方向变化的力,其冲量的方向与力的方向一般不同,但冲量的方向与动量变化的方向一定相同。
若公式中各量均在一条直线上,可规定某一方向为正,根据已知各量的方向确定它们的正负,从而把矢量运算简化为代数运算。
公式中的“-”号是运算符号,与正方向的选取无关。
②动量定理揭示的因果关系。
它表明物体所受合外力的冲量是物体动量变化的原因,物体动量的变化是由它受到的外力经过一段时间积累的结果。
③动量定理的分量形式:物体在某一方向上的动量变化只由这一方向上的外力冲量决定。
F x t=mV x′-mV xF y t=mV y′-mV y④动量定理既适用于恒力,也适用于变力。
对于变力的情况,动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
⑤动量定理的研究对象。
在中学阶段,动量定理的研究对象通常是指单个物体,合外力是指物体受到的一切外力的合力。
实际上,动量定理对物体系统也是适用的。
对物体系统来说,内力不会改变系统的动量,同样是系统合外力的冲量等于系统的动量变化。
⑥牛顿第二定律的动量表示,F=(P′-P)/t=ΔP/t。
从该式可以得出:合外力等于物体的动量变化率。
(5)动量定理的特性①矢量性:冲量、动量和动量变化均为矢量,动量定理为矢量关系;②整体性:F和t,m和V不可分;运用动量定理可对整个过程建立方程,对过程的细节考虑较少,解题较动力学和运动学容易些。
③独立性:某方向的冲量只改变该方向的动量;④对应性:Ft和ΔP应对应同一过程,F、V应对应同一惯性参考系;⑤因果性:冲量是动量变化的原因,动量变化是力对时间累积的结果;⑥变通性:在具体应用时,可用冲量代替匀变速曲线运动的动量变化,也可用动量变化代替变力的冲量。