高考必考知识点巩固练习-2020届高三物理复习专题分类练习卷:动量与动量定理
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【成才之路】2020高中物理第16章第2节动量和动量定理同步练习新人教版选修3-5基础夯实一、选择题(1~4题为单选题,5题为多选题)1.关于动量的概念,下列说法正确的是( )A.动量大的物体惯性一定大B.动量大的物体运动一定快C.动量相同的物体运动方向一定相同D.物体的动量发生变化,其动能一定变化答案:C解析:物体的动量是由速度和质量两个因素决定的。
动量大的物体质量不一定大,惯性也不一定大,A错;同样,动量大的物体速度也不一定大,B也错;动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是物体运动的方向,故动量相同的物体运动方向一定相同,C对;当质量不变的物体的动量发生变化时可以只是速度的方向发生变化,其动能不一定变化,D错。
2.如图所示,质量为m的小滑块沿倾角为θ的粗糙斜面从底端向上滑动,经过时间t1速度减为零,然后又沿斜面下滑,经过时间t2回到斜面底端,则在整个运动过程中,重力的冲量大小为( )A.m gsinθ(t1+t2) B.mgsinθ(t1-t2)C.mg(t1+t2) D.0答案:C解析:解题的关键是弄清两个过程中重力的冲量方向相同,其总冲量应是两段时间内冲量的代数和。
由冲量的定义得:上滑过程中,重力的冲量I1=mgt1,方向竖直向下。
下滑过程中,重力的冲量I2=mgt2,方向竖直向下,则整个运动过程中,重力的冲量大小为I=I1+I2=mg(t1+t2)。
3.(长春外国语学校2020~2020学年高二下期期中)跳高比赛中,必须在运动员着地处铺上很厚的海绵垫子,这是因为( )A.减小运动员着地过程中受到的冲量作用B.减小运动员着地过程中动量的变化量C.减小运动员着地过程中受到的平均冲力D.以上说法均不正确答案:C解析:跳高运动员在落地的过程中,动量变化一定,由动量定理可知,运动员受到的冲量I一定,跳高运动员在跳高时跳到沙坑里或跳到海绵垫上可以延长着地过程的作用时间t,由I=Ft可知,延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F,故ABD错误,C正确。
第六章第1讲动量定理1.(多选)(2020·全国卷Ⅲ)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。
F随时间t变化的图线如图所示,则导学号 21992411( AB )A.t=1s时物块的速率为1m/sB.t=2s时物块的动量大小为4kg·m/sC.t=3s时物块的动量大小为5kg·m/sD.t=4s时物块的速度为零[解析] 根据F-t图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力F的冲量,可知在0~1s、0~2s、0~3s、0~4s内合外力冲量分别为2N·s、4N·s、3N·s、2N·s,应用动量定理I=mΔv可知物块在1s、2s、3s、4s末的速率分别为1m/s、2m/s、1.5m/s、1m/s,物块在这些时刻的动量大小分别为2kg·m/s、4kg·m/s、3kg·m/s、2kg·m/s,则A、B项均正确,CD项均错误。
2.(2020·天津卷)“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮,是天津市的地标之一。
摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。
下列叙述正确的是导学号 21992412( B )A.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变B.在最高点时,乘客重力大于座椅对他的支持力C.摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量为零D.摩天轮转动过程中,乘客重力的瞬时功率保持不变[解析] 摩天轮转动过程中乘客的动能不变,重力势能一直变化,故机械能一直变化,A错误;在最高点乘客具有竖直向下的向心加速度,重力大于座椅对他的支持力,B正确;摩天轮转动一周的过程中,乘客重力的冲量等于重力与周期的乘积,C错误;重力瞬时功率等于重力与速度在重力方向上的分量的乘积,而转动过程中速度在重力方向上的分量是变化的,所以重力的瞬时功率也是变化的,D错误。
3.(2020·安徽合肥一中月考)(多选)A、B两球沿一直线运动并发生正碰,如图所示为两球碰撞前后的位移—时间图象。
动量和动量定理1.关于冲量,下列说法中正确的是()A.冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C.动量越大的物体受到的冲量越大D.冲量的方向就是物体运动的方向2.在一光滑的水平面上,有一轻质弹簧,弹簧一端固定在竖直墙壁上,另一端紧靠着一物体A,已知物体A的质量m=4 kg,如图所示。
现用一水平力F作用在物体A上,并向左压缩弹簧,力F做功50 J后(弹簧仍处在弹性限度内),突然撤去力F,物体A从静止开始运动。
则当撤去力F后,弹簧弹力对物体A的冲量大小为()A.20 N·s B.50 N·sC.25 N·s D.40 N·s3.(多选)(2019·湖南衡阳八中二模)质量为2 kg的物块放在粗糙水平面上,在水平拉力的作用下由静止开始运动,物块的动能E k与其位移x之间的关系如图所示。
已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2,则下列说法正确的是()A.x=1 m时物块的速度大小为2 m/sB.x=3 m时物块的加速度大小为1.25 m/s2C.在前2 m的运动过程中物块所经历的时间为2 sD.在前4 m的运动过程中拉力对物块做的功为25 J4.(2019·唐山统考)1998年6月8日,清华大学对富康轿车成功地进行了中国轿车史上的第一次安全性碰撞试验,成为“中华第一撞”,从此,我国汽车整体安全性碰撞试验开始与国际接轨,在碰撞过程中,下列关于安全气囊的保护作用认识正确的是() A.安全气囊减小了驾驶员的动量的变化B.安全气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量C.安全气囊主要是减小了驾驶员的动量变化率D.安全气囊延长了撞击力的作用时间,从而使动量变化更大5.如图所示,质量为m的物体,在大小确定的水平外力F作用下,以速度v沿水平面匀速运动,当物体运动到A点时撤去外力F,物体由A点继续向前滑行的过程中经过B点,则物体由A点到B点的过程中,下列说法正确的是()A .v 越大,摩擦力对物体的冲量越大,摩擦力做功越多B .v 越大,摩擦力对物体的冲量越大,摩擦力做功与v 的大小无关C .v 越大,摩擦力对物体的冲量越小,摩擦力做功越少D .v 越大,摩擦力对物体的冲量越小,摩擦力做功与v 的大小无关6.(2019·云南曲靖一中二模)高空坠物极易对行人造成伤害。
动量动量定理(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分,1~4题为单选题,5题为多选题)1.如图所示,小明在演示惯性现象时,将一杯水放在桌边,杯下压一张纸条。
若缓慢拉动纸条,发现杯子会出现滑落;当他快速拉动纸条时,发现杯子并没有滑落。
对于这个实验,下列说法正确的是( )A.缓慢拉动纸条时,摩擦力对杯子的冲量较小B.快速拉动纸条时,摩擦力对杯子的冲量较大C.为使杯子不滑落,杯子与纸条的动摩擦因数尽量大一些D.为使杯子不滑落,杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些【解析】选D。
纸带对杯子的摩擦力一定,缓慢拉动纸条时时间长,则摩擦力对杯子的冲量较大;快速拉动纸条时时间短,则摩擦力对杯子的冲量较小,故A、B错误;为使杯子不滑落,杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些,这样杯子在桌面上运动的加速度大,位移短,故C错误、D正确。
2.如图所示为某物业公司的宣传提醒牌。
从提供的信息知:一枚30 g的鸡蛋从17楼(离地面人的头部为45 m高)落下,能砸破人的头骨。
若鸡蛋壳与人头部的作用时间为4.5×10-4 s,人的质量为50 kg,重力加速度g取10 m/s2,则头骨受到的平均冲击力约为( )A.1 700 NB.2 000 NC.2 300 ND.2 500 N【解析】选B。
由2gh=v2可得v== m/s=30 m/s;设向下为正方向,对碰撞过程应用动量定理可得(mg+F)t=0-mv,代入数据得:F≈-2 000 N;负号说明鸡蛋受到的冲击力向上;根据牛顿第三定律可知,头骨受到的平均冲击力为2 000 N,故B正确。
3.(2019·梧州模拟)如图所示,物体由静止做直线运动,0~4 s内其合外力随时间变化的关系为某一正弦函数,下列表述不正确的是( )A.0~2 s内合外力的冲量一直增大B.0~4 s内合外力的冲量为零C.2 s末物体的动量方向发生改变D.0~4 s内物体的动量方向一直不变【解析】选C。
2020年高考物理专题复习:动量定理和动量守恒定律练习题1. 质量为1kg 的小球从距地面高0.45m 处自由下落到地面上,反弹后上升的最大高度为0.20m ,小球与地面接触的时间为0.05s ,不计空气阻力,g 取10m/s 2,则在触地过程中,小球受到合力的冲量大小为( )A. 1.0N ·sB. 1.5N ·sC. 5.0N ·sD. 5.5N ·s2. 静止在光滑水平面上的物体,受到水平拉力F 的作用,拉力F 随时间t 的变化如图所示,则( )A. 4s 内物体的位移为零B. 4s 内拉力对物体做功不为零C. 4s 末物体的速度为零D. 4s 内拉力对物体冲量不为零3. 如图所示,质量相等的A 、B 两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑斜面,由静止从同一高度2h 开始下滑到同样的另一高度1h 的过程中,A 、B 两个物体相同的物理量是( )A. 所受重力的冲量B. 所受支持力的冲量C. 所受合力的冲量D. 动量改变量的大小4. 如图所示,木块a 和b 用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a 紧靠在墙壁上,在b 上施加向左的水平力F 使弹簧压缩,当撤去外力后,下列说法中正确的是( )A. 尚未离开墙壁前,a 和b 组成的系统动量守恒B. 尚未离开墙壁前,a 和b 组成的系统机械能守恒C. 离开墙后,a 、b 组成的系统动量守恒D. 离开墙后,a 、b 组成的系统机械能守恒5. 平板小车C 放在光滑的水平地面上,车上表面粗糙,车上有A 、B 两个木块,中间有一轻细弹簧,弹簧压缩,2:3:=B A M M ,突然释放弹簧,则( )A. 若A、B与平板车上表面的动摩擦因数相同,A、B、C系统动量守恒B. 若A、B与平板车上表面的动摩擦因数不相同,A、B、C组成的系统动量不守恒C. 若A、B所受摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒D. 若A、B所受摩擦力大小不相等,A、B、C组成的系统动量仍守恒6. 放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹了一压缩轻质弹簧,用两手分别控制小车处于静止状态,下面说法中正确的是()A. 两手同时放开,两车的总动量为0B. 先放开右手,后放开左手,两车的总动量向右C. 先放开左手,后放开右手,两车的总动量向右D. 两手同时放开,两车的总动量守恒,两手放开有先后,两车的总动量不守恒7. 下列现象中,系统动量守恒的是()A. 车静止于光滑水平面上,人从车头走到车尾B. 水平轻弹簧一端固定在墙上,另一端与置于光滑水平面上的物体相连,开始时弹簧有伸长,放手后物体在弹力作用下的运动C. 火车在平直铁轨上匀直运动,某时刻发生脱节现象,由于司机没有发觉而保持牵引力不变,在车厢停下之前D. 甲、乙两队拔河,甲队获胜8. 如图,在光滑水平面上有一静止的小车,用线系一小球,将球拉开后放开,球放开时小车保持静止状态,当小球落下以后与固定在小车上的油泥沾在一起,则从此以后,关于小车的运动状态是()A. 静止不动B. 向右运动C. 向左运动D. 无法判断9. 如图,光滑水平面上,质量为m=3kg的薄木板和质量为m=1kg的物块,都以v=4m/s 的初速度朝相反方向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长,当薄板的速度为2.4m/s时,物块的运动情况是()A. 做加速运动B. 做减速运动C. 做匀速运动10. 如图所示,甲车质量m1=20kg,车上有质量M=50kg的人,甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h=0.45m由静止滑下,到水平面上后继续向前滑动。
高中物理第16章 2 动量和动量定律课后巩固练习新人教版选修35,一、单项选择题1.下列说法正确的是( B )A.一个物体的动量变化,其动能一定变化B.一个物体的动能变化,其动量一定变化C.两个物体相互作用,它们的动量变化相同D.两个物体相互作用,总动能不变2.关于冲量的概念,以下说法正确的是( A )A.作用在两个物体上的力大小不同,但两个物体所受的冲量大小可能相同B.作用在物体上的力很大,物体所受的冲量一定也很大C.作用在物体上的力的作用时间很短,物体所受的冲量一定很小D.只要力的作用时间和力的大小的乘积相同,物体所受的冲量一定相同解析:冲量是矢量,其大小由力和作用时间共同决定.3.质量为0.5 kg的物体,运动速度为3 m/s,它在一个变力作用下速度变为7 m/s,方向和原来方向相反,则这段时间内动量的变化量为( A )A.5 kg·m/s,方向与原运动方向相反B.5 kg·m/s,方向与原运动方向相同C.2 kg·m/s ,方向与原运动方向相反D.2 kg·m/s ,方向与原运动方向相同解析:以原来的方向为正方向,由定义式Δp=-mv-mv0得Δp=(-7×0.5-3×0.5) kg·m/s=-5 kg·m/s,负号表示Δp的方向与原运动方向相反.4.如图16-2-9所示,在地面上固定一个质量为M的竖直木杆,一个质量为m的人以加速度a沿杆匀加速向上爬,经时间t,速度由零增加到v,在上述过程中,地面对木杆的支持力的冲量为( C )图16-2-9A.(Mg+mg-ma)tB.(m+M)vC.(Mg+mg+ma)tD.mv解析:杆与人之间的作用力为F,对人,F-mg=ma,地面与杆的作用力为F N,对杆,F N=F+Mg,地面对杆的冲量,I=F N t.二、双项选择题5.恒力F作用在质量为m的物体上,如图16-2-10所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是( BD )图16-2-10A .拉力F 对物体的冲量大小为零B .拉力F 对物体的冲量大小为FtC .拉力F 对物体的冲量大小是Ft cos θD .合力对物体的冲量大小为零解析:某个恒力的冲量就等于这个力与时间的乘积.6.质量为m 的物体以初速度v 0开始做平抛运动,经过时间t ,下降的高度为h ,速率变为v ,在这段时间内物体动量变化量的大小为( BC )A .m (v -v 0)B .mgtC .m v 2-v 20D .m gh解析:平抛运动的合外力是重力,是恒力,所以动量变化量的大小可以用合外力的冲量计算,也可以用初末动量的矢量差计算.7.一辆空车和一辆满载货物的同型号的汽车,在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶.紧急刹车(即车轮不滚动只滑动)后( CD )A .货车由于惯性大,滑行距离较大B .货车由于受的摩擦力较大,滑行距离较小C .两辆车滑行的距离相同D .两辆车滑行的时间相同解析:摩擦力是合外力,根据动量定理:-μmgt =0-mv ,得t =v μg ,根据动能定理-μmgs =0-12mv 2,得s =v 22μg. 8.竖直上抛一小球,后来又落回原地,小球运动时所受空气阻力大小不变,则( BD )A .从抛出到落回原地的时间内,重力的冲量为零B .上升阶段空气阻力的冲量小于下落阶段空气阻力的冲量C .从抛出到落回原地的时间内,空气阻力的冲量等于零D .上升阶段小球的动量变化大于下落阶段小球的动量变化解析:上升阶段的加速度大于下降阶段的加速度,经过的位移相同,所以上升阶段的时间小,重力的冲量小,阻力的冲量也小.由于要克服阻力做功,返回时的速度小于刚抛出时的速度,所以上升阶段小球的动量变化大于下落阶段小球的动量变化.9.一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中.若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ,进入泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ,则( AC )A .过程Ⅰ中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B .过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程Ⅰ中重力的冲量的大小C .Ⅰ、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零D .过程Ⅱ中钢珠的动量的改变量等于零解析:I 阶段中只受重力,动量的变化量就等于重力的冲量;II 阶段动量的变化量等于重力与阻力合力的冲量;整个过程动量的变化量为零,所以合外力的冲量为零.三、非选择题10.质量是60 kg 的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护作用,最后使人悬挂在空中.已知弹性安全带缓冲时间为1.2 s ,安全带伸直后长5 m ,求安全带所受的平均冲力.(g 取10 m/s 2)解:人下落为自由落体运动,下落到底端时的速度为:v 20=2gh ,v 0=2gh =10 m/s取人为研究对象,在人和安全带相互作用的过程中,人受到重力mg 和安全带给的冲力F ,取F 方向为正方向,由动量定理得: (F -mg )t =0-m (-v 0)所以F =mg +mv 0t=1 100 N ,方向竖直向上.11.如图16-2-11所示,在倾角α=37°的斜面上,有一质量为5 kg 的物体沿斜面滑下,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求物体下滑2 s 的时间内,物体所受各力的冲量.(g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)图16-2-11解:物体在下滑过程中受到重力、支持力和摩擦力的作用则重力的冲量为I G =mg ·t =5×10×2 N·s=100 N·s,方向竖直向下支持力的冲量为I F =mg cos α·t =5×10×0.8×2 N·s=80 N·s,方向垂直斜面向上 摩擦力的冲量为I f =mg ·cos α·μ·t =5×10×0.8×0.2×2 N·s=16 N·s,方向沿斜面向上.12.质量为50 kg 的体操运动员从高空落下,落到垫子前的速度为1.0 m/s ,方向竖直向下,该运动员经垫子缓冲0.5 s 停下来,求垫子对运动员的作用力.(g 取10 m/s 2)解:选竖直向上为正方向,根据牛顿第二定律的动量表述,得(F -mg )t =p ′-p ,即F =p ′-p t+mg =0-50×-1.00.5N +50×10 N=600 N ,方向竖直向上.13.某物体以-定初速度沿粗糙斜面向上滑,并且能够重新下滑到底端.如果物体在上滑过程中受到的合冲量大小为I 上,下滑过程中受到的合冲量大小为I 下,它们的大小相比较为( A )A .I 上>I 下B .I 上<I 下C .I 上=I 下D .条件不足,无法判定解析:由于上、下滑过程中有机械能的损失,所以重新滑到底端时,速度小于初速度,所以上升过程中动量的变化量大于下降过程中动量的变化量,由动量定理可知.14.(双选)质量相等的A 、B 两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑斜面,由静止从同一高度h 2开始下滑到同样的另一高度h 1的过程中(如图16-2-12所示),A 、B 两个物体相同的物理量是( CD )图16-2-12A .所受重力的冲量B .所受支持力的冲量C .所受合力的冲量大小D .动量改变量的大小解析:由于机械能守恒,所以下降到同样高的地方,它们的速度相同,所以动量的变化量相同,合外力的冲量相同.15.用电钻给建筑物钻孔时,钻头所受的阻力与深度成正比.若钻头匀速钻进时第1秒内所受的阻力的冲量为100 N·s,求5秒内阻力的冲量.解:设钻头进入建筑物质的深度为x ,则钻头受到的阻力为f =kx ,k 为比例系数.图1钻头匀速钻进,深度为x =vt所以f =kvt在时间t 内阻力的冲量可通过如图1所示的f -t 图象的面积来求解. I =12f ·t =12kvt 2即I ∝t 2,因第1秒内的冲量为100 N·s,所以t =5 s 时,I 5=2 500 N·s.。
2020版高考物理全程复习课后练习17动量冲量和动量定理1.关于冲量,下列说法正确的是( )A.合外力的冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止的物体上的某个力的冲量一定为零C.物体的动量越大,受到的冲量越大D.冲量的方向与力的方向相同2.如图所示,AB是固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道,CD是固定于竖直平面内的光滑斜面轨道,A、B两点和C、D两点的高度差相同,且AB的弧长与斜面CD长度相等.现让小球甲从A点沿圆弧轨道下滑到B点,小球乙从C点沿斜面轨道下滑到D点,两球质量相等,以下说法正确的是( )A.甲球重力的冲量比乙球重力的冲量小B.甲球所受合外力的冲量比乙球所受合外力的冲量小C.两球所受轨道的支持力的冲量均为零D.两球动量的变化量相同3.一物体在合外力F的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示,该物体在t0和2t0时刻,动能分别为E k1、E k2,动量分别为p1、p2,则( )A.E k2=9E k1,p2=3p1 B.E k2=3E k1,p2=3p1C.E k2=8E k1,p2=4p1 D.E k2=3E k1,p2=2p14.水平面上有质量相等的a、b两个物体,水平推力F1、F2分别作用在a、b上,一段时间后撤去推力,物体继续运动一段距离后停下,两物体的v-t图线如图所示,图中AB∥CD,则整个过程中( )A.F1的冲量等于F2的冲量B.F1的冲量大于F2的冲量C.摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量D.合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量5.如图所示为某物业公司的宣传提醒牌.从提供的信息知:一枚30 g的鸡蛋从17楼(离地面安全帽为45 m高)落下,能砸破安全帽.若鸡蛋壳与安全帽的作用时间为4.5×10-4s,人的质量为50 kg,重力加速度g取10 m/s2,则安全帽受到的平均冲击力的大小约为( )A.1 700 N B.2 000 N C.2 300 N D.2 500 N6.如图所示,p、p′分别表示物体受到冲量前、后的动量,短线表示的动量大小为15kg·m/s,长线表示的动量大小为30 kg·m/s,箭头表示动量的方向.在下列所给的四种情况下,物体动量改变量相同的是( )A.①② B.②④ C.①③ D.③④7.当使用高压水枪时,我们会感受到比较强的反冲作用。
动量与动量定理题型一对动量定理的理解和基本应用【例1】(2019北京西城区模拟)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用 双子星号’宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组 (后者的发动机已熄火),接触以后,开动 双子星号”飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速.推进器的平均推力F = 895 N,推进器开动时间 At=7 s.测出飞船和火箭组的速度变化Av=0.91 m/s.已知双子星号”飞船的质量 m i = 3 400 kg.由以上实验数据可测出火箭组的质量 m 2为()A. 3 400 kgB. 3 485 kgC. 6 265 kgD. 6 885 kg【变式1].在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力 F 作用下,经过时间t 后,动量为p,动能为E k ;若该物体在此光滑水平面上由静止出发,仍在水平力F 的作用下,则经过时间 2t 后物体的()B.动量为小pC.动能为4E kD.动能为2E kA .火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B .体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力 C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好【变式1】如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上, 当以足够大的速度 v 抽出纸条后,铁块掉在地上的 P 点.若 以2v 速度抽出纸条,则铁块落地点为( )怏块। 厂।工 纸条P ,,,,,,,,」也,,“,,,,,,,血,,,山山A.仍在P 点B.在P 点左边C.在P 点右边不远处D.在P 点右边原水平位移的两倍处【变式2】从同样高度落下的玻璃杯, 掉在水泥地上容易打碎, 而掉在草地上不容易打碎,下列说法正确的是()A .掉在水泥地上的玻璃杯动量小,而掉在草地上的玻璃杯动量大 B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变小,掉在草地上的玻璃杯动量改变大A .动量为4p 【变式2].(多选)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 vt,且 vt=0.5V 0,贝心 )A.上滑过程中重力的冲量比下滑时小..... . ............... 3 C.合力的冲量在整个过程中大小为2mv 0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【例2】有关实际中的现象,下列说法正确的 B.上滑时和下滑时支持力的冲量都等于零.. ............. 「、,『1 D.整个过程中物体的动量变化量为-mv 0( )C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小D .掉在水泥地上的玻璃杯动量改变量与掉在草地上的玻璃杯动量改变量相等 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微粒及其特点 通常电子流、光子流、尘埃等被广义地视为微粒”,质量具有独立性,通常给出单位体积内粒子数 n分 析 步 骤1 建立柱体”模型,沿运动的方向选取一段微元,柱体的横截面积为 S2微兀研究,作用时间At 内一段柱形流体的长度为 Al,对应的体积为 加一Sv 0A t,则微兀内的粒子数 N=nv o SAt 3先应用动量定理研究单个粒子,建立方程,再乘以N 计算【例3】航天器离子发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出,从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力.已知单个正离子 的质量为m,电荷量为q,正、负栅板间加速电压为 U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为 I .忽略离子间的相互作用力,忽略离子喷射对航天器质量的影响.该发动机产生的平均推力F 的大小为()【变式】正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为 m,单位体积内粒子数量 n 为恒量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系. (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出白^物理量,要在解题时做必要的说明)(2)应用动量定理解决流体类问题【例4】(2019合肥一模)质量为0.2 kg 的小球竖直向下以 6 m/s 的速度落至水平地面上,再以 4 m/s 的速度(即电离出正离子), mUC- I \ 2qmU D. 2Iq反向弹回.取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化量 功W,下列说法正确的是【变式2】一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的 A 点,距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙,如图所示.一物块以VO = 9 m/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 7 m/s,碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止,g 取10 m/s 2.(2)若碰撞时间为0.05 s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力 F 的大小; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功 W.参考答案Ap 和合外力对小球做的A. Ap = 2 kg • m/sW= — 2 J B . Ap= - 2 kg • m/sW= 2 J C. Ap = 0.4 kg • m/W= — 2 JD. Ap=- 0.4 kg • m/sv= 2 J【变式】(2019山东淄博一中质检)如图所示是一种弹射装置,弹丸的质量为m,底座的质量M = 3m,开始时均处于 静止状态,当弹簧释放将弹丸以对地速度 1 .......v 向左发射出去后,底座反冲速度的大小为-v,则摩擦力对底座的冲量—1、,,,- 1、,,,c 3D. 4mv,方向向左【变式2】一艘帆船在湖面上顺风航行,在风力的推动下做速度为vo=4 m/s 的匀速直线运动.已知帆船在该运动状态下突然失去风的推力的作用,此后帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过t=8 s 静止;该帆船的帆面正对风的有效面积为S= 10 m 2,帆船的总质量约为 M = 936 kg,若帆船在行驶过程中受到的阻力恒定不变,空气的密度为1.3 kg/m 3,下列说法正确的是( ) A .风停止后帆船的加速度大小是1 m/sB.帆船在湖面上顺风航行所受水的阻力大小为468 NC.帆船匀速运动受到风的推力的大小为936 D.风速的大小为10 m/s题型三 动量定理在多过程问题中的应用【例5】一高空作业的工人重为 600 N,系一条长为L = 5 m 的安全带,若工人不慎跌落时安全带的缓冲时 间t=1 s (工人最终悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少? (g 取10 m/s 2,忽略空气阻力的影响)【变式1】如图所示,自动称米机已在许多大粮店广泛使用.买者认为:因为米流落到容器中时对容器有向下的冲 力而不划算;卖者则认为:当预定米的质量达到要求时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米 是多给买者的,因而双方争执起来.下列说法正确的是A.买者说的对B.卖者说的对C.公平交易D.具有随机性,无法判断A . 0为()b(1)求物块与地面间的动摩擦因数 4题型一对动量定理的理解和基本应用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【例2】有关实际中的现象,下列说法正确的是()A .火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B .体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好【答案】ABC【解析】.火箭升空时,内能减小,转化为机械能,火箭向后喷出气流,火箭对气流有向后的力,由于力的作用是相互的,气流对火箭有向前的力的作用,从而推动火箭前进,故选项A正确;体操运动员在落地的过程中,动量变化一定,由动量定理可知,运动员受到的冲量I 一定,着地时屈腿是延长时间t,由I=Ft可知,延长时间t可以减小运动员所受到白^平均冲力F,故B正确;用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响,故选项C正确;为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,就要延长碰撞时间,由I=Ft可知,车体前部的发动机舱不能太坚固,故选项D错误.【变式1】如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以足够大的速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点.若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为()铁块,口,工「缴条I 占【解析】玻璃杯从同样高度落下,到达地面时具有相同的速度,即具有相同的动量,与地面相互作用后都静止.所 以两种地面的情况中玻璃杯动量的改变量相同,故A 、B 、C 错误,D 正确.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【例3】航天器离子发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出,从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力.已知单个正离子 的质量为m,电荷量为q,正、负栅板间加速电压为 U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为 I .忽略离子间的相互 作用力,忽略离子喷射对航天器质量的影响.该发动机产生的平均推力1【解析】.以正离子为研究对象, 由动能定理可得 qU = 2mv2, At 时间内通过的总电荷量为 Q=IAt,喷出的总质量 Am=qm= I^m.由动量定理可知F At= Amv,联立以上各式求解可得 5=1、/2^,选项A 正确.【变式】正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为 m,单位体积内粒子数量 n 为恒量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系. (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出白^物理量,要在解题时做必要的说明): 新、、一、_ 1 八 【答案】f=三nmv 2 3【解析】 一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量AI = 2mv,如图所示,以器壁上面积为 S 的部分为底、v 四为高构成柱体,由题设可知,其内有1的粒子在At 时间内与器壁上面积为 S 的部分发生碰撞,碰壁粒子总数N=1nSvAt 6 6At 时间内粒子给器壁的冲量 I = N • IA= 'nSm/At3(即电离出正离子), F 的大小为()2020届高三物理一轮复习专题分类练习卷:动量和动量定理器壁上面积为S 的部分受到粒子的压力F='F 1则器壁单位面积所受粒子的压力f= F =1nmv 2S 3(2)应用动量定理解决流体类问题【例4】(2019合肥一模)质量为0.2 kg 的小球竖直向下以 6 m/s 的速度落至水平地面上,再以 4 m/s 的速度 反向弹回.取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化量 Ap 和合外力对小球做的功W,下列说法正确的是( )A. Ap=2 kg • m/sW= - 2 JB. Ap= - 2 kg • m/sW= 2 JC. Ap=0.4 kg - m/SV= - 2 JD. Ap=- 0.4 kg - m/SV= 2 J【解析】取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量:.................... . .................. 1 o 1 o 1 o 1 okg - m/s 2 kg - m/班向竖直向上.由动能TE 理,合外力做的功: W= gmv2— ^mv 2:1 x 0.2 2J 备]X 0.2 2 J= — 2 J,故A 正确.【变式】(2019山东淄博一中质检)如图所示是一种弹射装置, 弹丸的质量为 m,底座的质量M = 3m,开始时均处于 静止状态,当弹簧释放将弹丸以对地速度v 向左发射出去后,底座反冲速度的大小为Jv,则摩擦力对底座的冲量 4为()【答案】B.【解析】设向左为正方向,对弹丸,根据动量定理:I=mv;则弹丸对底座的作用力的冲量为一 mv,对底座根据动量定理:If+(― mv )= — 3m 4得:If=+mv ,正号表示正方向,向左.【变式2】一艘帆船在湖面上顺风航行, 在风力的推动下做速度为 v0=4 m/s 的匀速直线运动.已知帆船在该运动状 态下突然失去风的推力的作用,此后帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过t=8 s 静止;该帆船的帆面正对风的有效面积为S= 10 m 2,帆船的总质量约为 M = 936 kg,若帆船在行驶过程中受到的阻力恒定不变,空气的密度为p1.3 kg/m 3,下列说法正确的是( ) B.风停止后帆船的加速度大小是1 m/sB.帆船在湖面上顺风航行所受水的阻力大小为468 NC.帆船匀速运动受到风的推力的大小为936 D.风速的大小为10 m/s【答案】BD.绿=mv2—mv1= 0.2 x 4ig • m/s 0.2 x-( 6)A. 0B. [mv, 方向向左C. 4mv,方向向右D. -mv,方向向左【解析】求解风停止后帆船的加速度时要选择帆船作为研究对象,求解风速时要选择在时间t内正对帆面且吹向帆面的空气作为研究对象,风突然停止,帆船只受到水的阻力f的作用,做匀减速直线运动,设帆船的加速度大小为a,则a=vt0= 0.5 m/s2,选项A错误;由牛顿第二定律可得f= Ma,代入数据解得f = 468 N,选项B正确;设帆船匀速运动时受到风的推力大小为F,根据平衡条件得F-f= 0,解得F = 468 N,选项C错误;设在时间t内,正对帆面且吹向帆面的空气的质量为m,则m= p (v— V0)t,根据动量定理有一Ft=mv0—mv,解得v= 10 m/s,选项D正确.题型三动量定理在多过程问题中的应用应用动量定理解决多过程问题的方法与动能定理类似,有分段列式和全程列式两种思路.【例5】一高空作业的工人重为600 N,系一条长为L=5 m的安全带,若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1 s(工人最终悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少?(g取10 m/s2,忽略空气阻力的影响)【答案】 1 200 N【解析】法一分段列式法:依题意作图,如图所示.L设工人刚要拉紧安全带时的速度为vi, v2=2gL,得v i =低LL经缓冲时间t = 1 s后速度变为0,取向下为正方向,对工人由动量定理知,工人受两个力作用,即拉力F和重力mg,mgt+ mv i所以(mg — F)t = 0—mvi, F= -- 1 ---将数值彳弋入得F= 1 200 N.由牛顿第三定律,工人给安全带的平均冲力F为1 200 N,方向竖直向下.法二全程列式法:在整个下落过程中对工人应用动量定理,重力的冲量大小为F的冲量大小为Ft.初、末动量都是零,取向下为正方向,由动量定理知由牛顿第三定律知工人给安全带的平均冲力 F '= F= 1 200 N ,方向竖直向下.【变式1】如图所示,自动称米机已在许多大粮店广泛使用.买者认为:因为米流落到容器中时对容器有向下的冲力而不划算;卖者则认为:当预定米的质量达到要求时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米是多给买者的,因而双方争执起来.下列说法正确的是( )A.买者说的对B.卖者说的对C.公平交易D.具有随机性,无法判断【答案】C.【解析】设米流的流量为 d,它是恒定的,米流在出口处速度很小可视为零,若切断米流后,设盛米的容器中静止 的那部分米的质量为 m i,空中还在下落的米的质量为 m 2,落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为 Am.在极短时间At 内,取Am 为研究对象,这部分米很少, Am=d •9设其落到米堆上之前的速度为v,经At 时间静止,如图所示,取竖直向上为正方向,由动量定理得(F — Z\mg) &= Amv即 F = dv+ d - △ g,因 At 很小,故 F = dvN m i g+ F M = 一= -------------- :g g因切断米流后空中尚有 t=v 时间内对应的米流在空中,故g【变式2】一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的 A 点,距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙,如图所示.一物块以vo= 9 m/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 7 m/s,碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止,g 取10 m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数 叵(2)若碰撞时间为0.05 s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力 F 的大小;(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.【答案】(1)0.32 (2)130 N (3)9 J1cle【斛析】(1)由动能TE 理有一mgxp 2mv 2—2mv 0可得 尸0.32. (2)由动量定理有 F 四=mv- mv 可得F= 130 N.⑶由能量守恒定律有 W= 2mv 2= 9 J.【例1】(2019北京西城区模拟)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用 双子星号’宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(后者的发动机已熄火),接触以后,开动 双子星号”飞船的推进器,使飞根据牛顿第三定律知 F = F',称米机的读数应为v=mi + d- gd- = m 2g船和火箭组共同加速.推进器的平均推力 F = 895 N ,推进器开动时间At= 7 s.测出飞船和火箭组的速度变化Av=0.91 m/s.已知双子星号”飞船的质量m i = 3 400 kg.由以上实验数据可测出火箭组的质量m2为()A. 3 400 kgB. 3 485 kgC. 6 265 kgD. 6 885 kg【答案】选B.【解析】根据动量定理得F At= (m〔+ m2) ZV,代入数据解得m2= 3 485 kg B选项正确.【变式1].在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F作用下,经过时间t后,动量为p,动能为E k;若该物体在此光滑水平面上由静止出发,仍在水平力F的作用下,则经过时间2t后物体的()A.动量为4pB.动量为42PC.动能为4E kD.动能为2E k【答案】C【解析】根据动量定理得,Ft=p, F-t= PI,解得p1 = 2p,故A、B错误;根据牛顿第二定律得F = ma,解得a=m,1因为水平力F不变,则加速度不变,根据x= 1at* 1 2知,时间变为原来的2倍,则位移变为原来的4倍,根据动能定理得E k1=4E k,故C正确,D错误.【变式2】.(多选)质量为m的物体,以V O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 =0.5V0,贝心)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................. 3 . (1)C.合力的冲量在整个过程中大小为2mv oD.整个过程中物体的动量变化量为2mv o【答案】AC【解析】以V0的初速度沿斜面上滑,返回原处时速度为v t=0.5v o,说明斜面不光滑.设斜面长为l,则上滑过程所需时间t^^21,下滑过程所需时间t2=+=¥,t1<t2,根据冲量的定义可知,上滑过程中重力的冲量比下滑时小,V O V O v t V O2 2A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=Ap=- mvt-mvo=-2mvo,C正确,D错误.A.仍在P点B.在P点左边C.在P点右边不远处D.在P点右边原水平位移的两倍处2020届高三物理一轮复习专题分类练习卷:动量和动量定理【答案】B. 【解析】纸条抽出的过程,铁块所受的滑动摩擦力一定,以v的速度抽出纸条,铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长,即加速时间较长,由I=F f t=mAv得铁块获得速度较大,平抛运动的水平位移较大,以2v的速度抽出纸条的过程,铁块所受滑动摩擦力作用时间较短,即加速时间较短,铁块获得速度较小,平抛运动的位移较小,故B选项正确.【变式2】从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,下列说法正确的是()A.掉在水泥地上的玻璃杯动量小,而掉在草地上的玻璃杯动量大B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变小,掉在草地上的玻璃杯动量改变大C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小D .掉在水泥地上的玻璃杯动量改变量与掉在草地上的玻璃杯动量改变量相等【答案】D.11 /。
2020高考物理必考核心知识过关练习题精选《动量动量守恒定律》第一卷(共48分)一、单选题(本大题共9小题,共36分)1.下列关于动量的说法中,正确的是A. 质量大的物体动量一定大B. 速度大的物体动量一定大C. 两物体动能相等,动量不一定相等D. 两物体动能相等,动量一定相等2.关于动量、冲量和动量的变化量,下列说法中正确的是A. 物体动量为零时,一定处于平衡状态B. 冲量越大时,物体受力越大C. 做直线运动的物体速度增大时,动量的变化量与速度的方向相同D. 做曲线运动的物体,动量的变化量可以为零3.质量为2kg的物体,速度由4m/s变成-6m/s,则在此过程中,它所受到的合外力冲量是A. 12N·sB. -20N·sC. -4N·sD. -12N·s4.如图,质量为M的小车A停放在光滑的水平面上,小车上表面粗糙.质量为m的滑块B以初速度v滑到小车A上,车足够长,滑块不会从车上滑落,则小车的最终速度大小为()A. 零B.C.D.5.使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势,得到广泛应用,如图所示,若水柱截面为S,水流以速度v垂直射到被切割的钢板上,之后水速减为零,已知水的密度为ρ,则水对钢板的冲力为()A. ρSvB. ρSv2C. ρSv2D. ρSv6.高空作业须系安全带.一质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前,人下落的距离为h(可视为自由落体运动),此后经历时间t安全带伸长量达到最大.若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间t内安全带对人的平均作用力大小为(重力加速度为g) ( )A. +mgB. -mgC. +mgD. -mg7.如图所示为我国“神舟十一号”与“天宫二号”交会对接的图片,实际上宇宙飞船与空间实验室交会对接时速率并不完全相等。
若交会对接前质量为m的宇宙飞船速度大小为,质量为M的空间实验室速度大小为,两者速度方向相同且在同一直线上,交会对接后连成一个整体,则下列说法正确的是A. 对接后的速度大小为B. 对接后的速度大小为C. 对接后的速度大小为D. 交会对接过程系统机械能守恒8.质量为3m的小球B静止在光滑的水平面上,质量为m的小球A以一定的初速度与小球B发生弹性正碰,则小球A碰撞前与碰撞后的速率之比为()A. 4:3B. 3:2C. 2:1D. 3:19.如图所示,质量为m的子弹以速度v水平射向一质量为M静置于光滑水平地面的木块,则A. 子弹击中木块后,子弹一定留在木块中B. 子弹击中木块后,子弹一定可击穿木块C. 若子弹留在木块中,则系统损失的机械能为D. 若子弹击穿木块,木块仍保持静止二、多选题(本大题共3小题,共12分)10.如图所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点时速度减为零.不计空气阻力,重力加速度为g.关于小球在刚接触地面到速度变为零的过程中,下列说法中正确的有()A. 小球的机械能减少了mghB. 小球克服阻力做的功为mg(H+h)C. 小球所受阻力的冲量等于mD. 小球动量的改变量大小等于m11.在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为,的两个小球,中间夹着一个被压缩的具有弹性势能的轻弹簧弹簧与两球不相连,原来处于静止状态现突然释放弹簧,球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为的竖直放置的光滑半圆形轨道,如图所示取则下列说法正确的是A.球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为B. M离开轻弹簧时获得的速度为C. 若半圆轨道半径可调,则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小D. 弹簧弹开过程,弹力对m的冲量大小为12.光滑水平面上有一静止木块,质量为m的子弹水平射入木块后未穿出,子弹与木块运动的速度图像如图所示.由此可知( )A.木块质量可能是2mB. 子弹进入木块的深度为C. 木块所受子弹的冲量为mv0D. 子弹射入木块过程中产生的内能为m第二卷(共52分)三、实验题探究题(本大题共2小题,共16分)13.如图所示,用"碰撞实验器"可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O。
2020年高考物理二轮复习专题练习卷---动量定理与动量守恒定律 一、选择题1.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。
答案 C2.(多选)在光滑的水平面上,原来静止的物体在水平力F 的作用下,经过时间t 、通过位移L 后,动量变为p 、动能变为E k ,以下说法正确的是A .在力F 的作用下,这个物体若是经过时间3t ,其动量将等于3pB .在力F 的作用下,这个物体若是经过位移3L ,其动量将等于3pC .在力F 的作用下,这个物体若是经过时间3t ,其动能将等于3E kD .在力F 的作用下,这个物体若是经过位移3L ,其动能将等于3E k 解析 根据p =mv ,E k =12mv 2联立解得p =2mE k根据动能定理FL =12mv 2,位移变为原来的3倍,动能变为原来的3倍,根据p =2mE k ,动量变为原来的3倍,故B 错误,D 正确。
根据动量定理Ft =mv ,时间变为原来的3倍,动量变为原来的3倍,根据E k =p 22m,知动能变为原来的9倍,故A 正确,C 错误。
答案 AD3.(多选)质量为m 的物块甲以3 m/s 的速度在光滑水平面上运动,有一轻弹簧固定在其左侧,另一质量也为m 的物块乙以4 m/s 的速度与甲相向运动,如图所示,两物块通过弹簧相互作用(未超出弹簧弹性限度)并最终弹开,则A.在压缩弹簧的过程中,两物块组成的系统动量守恒B.当两物块相距最近时,甲物块的速度为零C.甲物块的速率可能为5 m/sD.当甲物块的速率为1 m/s时,乙物块的速率可能为2 m/s解析在压缩弹簧的过程中,两物块组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,选项A正确;当两物块相距最近时,两物块速度相等,甲物块的速度不为零,选项B错误;若甲物块的速率为5 m/s,根据动量守恒定律可得此时乙物块的速率为6 m/s或4 m/s,两物块组成的系统机械能增大,违反了能量守恒定律,选项C错误;当甲物块的速率为1 m/s,方向向左时,选取向右为速度的正方向,根据动量守恒定律,m·4 m/s-m·3 m/s=mv-m·1 m/s,解得乙物块的速率v=2 m/s,选项D正确。
动量与动量定理题型一 对动量定理的理解和基本应用【例1】(2019·北京西城区模拟)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用“双子星号”宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(后者的发动机已熄火),接触以后,开动“双子星号”飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速.推进器的平均推力F =895 N ,推进器开动时间Δt =7 s .测出飞船和火箭组的速度变化Δv =0.91 m/s.已知“双子星号”飞船的质量m 1=3 400 kg.由以上实验数据可测出火箭组的质量m 2为( ) A .3 400 kg B .3 485 kg C .6 265 kg D .6 885 kg【变式1】.在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F 作用下,经过时间t 后,动量为p ,动能为E k ;若该物体在此光滑水平面上由静止出发,仍在水平力F 的作用下,则经过时间2t 后物体的( ) A .动量为4p B .动量为2p C .动能为4E k D .动能为2E k【变式2】.(多选)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【例2】有关实际中的现象,下列说法正确的是( ) A .火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B .体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力C .用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D .为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好【变式1】如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以足够大的速度v 抽出纸条后,铁块掉在地上的P 点.若以2v 速度抽出纸条,则铁块落地点为( )A .仍在P 点B .在P 点左边C .在P 点右边不远处D .在P 点右边原水平位移的两倍处【变式2】从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,下列说法正确的是( ) A .掉在水泥地上的玻璃杯动量小,而掉在草地上的玻璃杯动量大 B .掉在水泥地上的玻璃杯动量改变小,掉在草地上的玻璃杯动量改变大 C .掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小D.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变量与掉在草地上的玻璃杯动量改变量相等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【例3】航天器离子发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化(即电离出正离子),正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出,从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力.已知单个正离子的质量为m,电荷量为q,正、负栅板间加速电压为U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为I.忽略离子间的相互作用力,忽略离子喷射对航天器质量的影响.该发动机产生的平均推力F的大小为()A.I 2mU qB.ImUq C.ImU2q D.2ImUq【变式】正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系.(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)(2)应用动量定理解决流体类问题【例4】(2019·合肥一模)质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面上,再以4 m/s的速度反向弹回.取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化量Δp和合外力对小球做的功W ,下列说法正确的是 ( )A .Δp =2 kg·m/s W =-2 JB .Δp =-2 kg·m/s W =2 JC .Δp =0.4 kg·m/s W =-2 JD .Δp =-0.4 kg·m/s W =2 J【变式】(2019·山东淄博一中质检)如图所示是一种弹射装置,弹丸的质量为m ,底座的质量M =3m ,开始时均处于静止状态,当弹簧释放将弹丸以对地速度v 向左发射出去后,底座反冲速度的大小为 14v ,则摩擦力对底座的冲量为 ( )A .0B .14mv ,方向向左C .14mv ,方向向右D .34mv ,方向向左【变式2】一艘帆船在湖面上顺风航行,在风力的推动下做速度为v 0=4 m/s 的匀速直线运动.已知帆船在该运动状态下突然失去风的推力的作用,此后帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过t =8 s 静止;该帆船的帆面正对风的有效面积为S =10 m 2,帆船的总质量约为M =936 kg ,若帆船在行驶过程中受到的阻力恒定不变,空气的密度为ρ=1.3 kg/m 3,下列说法正确的是( )A .风停止后帆船的加速度大小是1 m/sB .帆船在湖面上顺风航行所受水的阻力大小为468 NC .帆船匀速运动受到风的推力的大小为936D .风速的大小为10 m/s 题型三 动量定理在多过程问题中的应用【例5】一高空作业的工人重为600 N ,系一条长为L =5 m 的安全带,若工人不慎跌落时安全带的缓冲时 间t =1 s(工人最终悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少?(g 取10 m/s 2,忽略空气阻力的 影响)【变式1】如图所示,自动称米机已在许多大粮店广泛使用.买者认为:因为米流落到容器中时对容器有向下的冲力而不划算;卖者则认为:当预定米的质量达到要求时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米是多给买者的,因而双方争执起来.下列说法正确的是( )A .买者说的对B .卖者说的对C .公平交易D .具有随机性,无法判断【变式2】一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙,如图所示.一物块以v 0=9 m/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7 m/s ,碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止,g 取10 m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05 s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力F 的大小; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W .参考答案题型一 对动量定理的理解和基本应用【例1】(2019·北京西城区模拟)1966年,在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验.实验时,用“双子星号”宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组(后者的发动机已熄火),接触以后,开动“双子星号”飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速.推进器的平均推力F =895 N ,推进器开动时间Δt =7 s .测出飞船和火箭组的速度变化Δv =0.91 m/s.已知“双子星号”飞船的质量m 1=3 400 kg.由以上实验数据可测出火箭组的质量m 2为( ) A .3 400 kg B .3 485 kg C .6 265 kg D .6 885 kg 【答案】选B.【解析】根据动量定理得F Δt =(m 1+m 2)Δv ,代入数据解得m 2≈3 485 kg ,B 选项正确.【变式1】.在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F 作用下,经过时间t 后,动量为p ,动能为E k ;若该物体在此光滑水平面上由静止出发,仍在水平力F 的作用下,则经过时间2t 后物体的( ) A .动量为4p B .动量为2p C .动能为4E k D .动能为2E k 【答案】C【解析】根据动量定理得,Ft =p ,F ·2t =p 1,解得p 1=2p ,故A 、B 错误;根据牛顿第二定律得F =ma ,解得a =F m ,因为水平力F 不变,则加速度不变,根据x =12at 2知,时间变为原来的2倍,则位移变为原来的4倍,根据动能定理得E k1=4E k ,故C 正确,D 错误.【变式2】.(多选)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=4lv 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.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【例2】有关实际中的现象,下列说法正确的是()A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好【答案】ABC【解析】.火箭升空时,内能减小,转化为机械能,火箭向后喷出气流,火箭对气流有向后的力,由于力的作用是相互的,气流对火箭有向前的力的作用,从而推动火箭前进,故选项A正确;体操运动员在落地的过程中,动量变化一定,由动量定理可知,运动员受到的冲量I一定,着地时屈腿是延长时间t,由I=Ft可知,延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F,故B正确;用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响,故选项C正确;为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,就要延长碰撞时间,由I=Ft可知,车体前部的发动机舱不能太坚固,故选项D错误.【变式1】如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以足够大的速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点.若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为()A.仍在P点B.在P点左边C.在P点右边不远处D.在P点右边原水平位移的两倍处【答案】B.【解析】纸条抽出的过程,铁块所受的滑动摩擦力一定,以v的速度抽出纸条,铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长,即加速时间较长,由I=F f t=mΔv得铁块获得速度较大,平抛运动的水平位移较大,以2v的速度抽出纸条的过程,铁块所受滑动摩擦力作用时间较短,即加速时间较短,铁块获得速度较小,平抛运动的位移较小,故B选项正确.【变式2】从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,下列说法正确的是() A.掉在水泥地上的玻璃杯动量小,而掉在草地上的玻璃杯动量大B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变小,掉在草地上的玻璃杯动量改变大C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小D.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变量与掉在草地上的玻璃杯动量改变量相等【答案】D.【解析】玻璃杯从同样高度落下,到达地面时具有相同的速度,即具有相同的动量,与地面相互作用后都静止.所以两种地面的情况中玻璃杯动量的改变量相同,故A、B、C错误,D正确.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【例3】航天器离子发动机原理如图所示,首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化(即电离出正离子),正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出,从而使航天器获得推进或调整姿态的反冲力.已知单个正离子的质量为m ,电荷量为q ,正、负栅板间加速电压为U ,从喷口喷出的正离子所形成的电流为I .忽略离子间的相互作用力,忽略离子喷射对航天器质量的影响.该发动机产生的平均推力F 的大小为( )A .I2mUqB .I mUqC .I mU2qD .2I mU q【答案】A【解析】.以正离子为研究对象,由动能定理可得qU =12mv 2,Δt 时间内通过的总电荷量为Q =I Δt ,喷出的总质量Δm=Q q m =I Δtqm .由动量定理可知F Δt =Δmv ,联立以上各式求解可得F =I 2mUq,选项A 正确. 【变式】正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m ,单位体积内粒子数量n 为恒量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f 与m 、n 和v 的关系. (注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)【答案】 f =13nmv 2【解析】 一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量ΔI =2mv ,如图所示,以器壁上面积为S 的部分为底、v Δt 为高构成柱体,由题设可知,其内有16的粒子在Δt 时间内与器壁上面积为S 的部分发生碰撞,碰壁粒子总数N =16n ·Sv ΔtΔt 时间内粒子给器壁的冲量I =N ·ΔI =13nSmv 2Δt器壁上面积为S 的部分受到粒子的压力F =IΔt则器壁单位面积所受粒子的压力f =F S =13nmv 2(2)应用动量定理解决流体类问题【例4】(2019·合肥一模)质量为0.2 kg 的小球竖直向下以6 m/s 的速度落至水平地面上,再以4 m/s 的速度 反向弹回.取竖直向上为正方向,在小球与地面接触的时间内,关于球动量变化量Δp 和合外力对小球做的 功W ,下列说法正确的是( )A .Δp =2 kg·m/s W =-2 JB .Δp =-2 kg·m/s W =2 JC .Δp =0.4 kg·m/s W =-2 JD .Δp =-0.4 kg·m/s W =2 J 【答案】A【解析】取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞过程中动量的变化量:Δp =mv 2-mv 1=0.2×4 kg·m/s -0.2×(-6) kg·m/s =2 kg·m/s ,方向竖直向上.由动能定理,合外力做的功:W =12mv 22-12mv 21=12×0.2×42J -12×0.2×62 J =-2 J ,故A 正确.【变式】(2019·山东淄博一中质检)如图所示是一种弹射装置,弹丸的质量为m ,底座的质量M =3m ,开始时均处于静止状态,当弹簧释放将弹丸以对地速度v 向左发射出去后,底座反冲速度的大小为 14v ,则摩擦力对底座的冲量为 ( )A .0B .14mv ,方向向左C .14mv ,方向向右D .34mv ,方向向左【答案】B.【解析】设向左为正方向,对弹丸,根据动量定理:I =mv ;则弹丸对底座的作用力的冲量为-mv ,对底座根据动量定理:I f +(-mv )=-3m ·v 4 得:I f =+mv4,正号表示正方向,向左.【变式2】一艘帆船在湖面上顺风航行,在风力的推动下做速度为v 0=4 m/s 的匀速直线运动.已知帆船在该运动状态下突然失去风的推力的作用,此后帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过t =8 s 静止;该帆船的帆面正对风的有效面积为S =10 m 2,帆船的总质量约为M =936 kg ,若帆船在行驶过程中受到的阻力恒定不变,空气的密度为ρ=1.3 kg/m 3,下列说法正确的是( )B .风停止后帆船的加速度大小是1 m/s B .帆船在湖面上顺风航行所受水的阻力大小为468 NC .帆船匀速运动受到风的推力的大小为936D .风速的大小为10 m/s 【答案】BD.【解析】求解风停止后帆船的加速度时要选择帆船作为研究对象,求解风速时要选择在时间t 内正对帆面且吹向帆面的空气作为研究对象,风突然停止,帆船只受到水的阻力f 的作用,做匀减速直线运动,设帆船的加速度大小为a ,则a =v 0t =0.5 m/s 2,选项A 错误;由牛顿第二定律可得f =Ma ,代入数据解得f =468 N ,选项B 正确;设帆船匀速运动时受到风的推力大小为F ,根据平衡条件得F -f =0,解得F =468 N ,选项C 错误;设在时间t 内,正对帆面且吹向帆面的空气的质量为m ,则m =ρS (v -v 0)t ,根据动量定理有-Ft =mv 0-mv ,解得v =10 m/s ,选项D 正确.题型三 动量定理在多过程问题中的应用应用动量定理解决多过程问题的方法与动能定理类似,有分段列式和全程列式两种思路.【例5】一高空作业的工人重为600 N ,系一条长为L =5 m 的安全带,若工人不慎跌落时安全带的缓冲时 间t =1 s(工人最终悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少?(g 取10 m/s 2,忽略空气阻力的 影响)【答案】 1 200 N【解析】 法一 分段列式法:依题意作图,如图所示.设工人刚要拉紧安全带时的速度为v 1,v 21=2gL , 得v 1=2gL经缓冲时间t =1 s 后速度变为0,取向下为正方向,对工人由动量定理知,工人受两个力作用,即拉力F 和重力mg ,所以(mg -F )t =0-mv 1,F =mgt +mv 1t将数值代入得F =1 200 N.由牛顿第三定律,工人给安全带的平均冲力F ′为1 200 N ,方向竖直向下.法二 全程列式法:在整个下落过程中对工人应用动量定理,重力的冲量大小为mg ( 2Lg+t ),拉力F 的冲量大小为Ft .初、末动量都是零,取向下为正方向,由动量定理知 mg (2Lg+t )-Ft =0 解得F =mg2L g +t t=1 200 N由牛顿第三定律知工人给安全带的平均冲力F ′=F =1 200 N ,方向竖直向下.【变式1】如图所示,自动称米机已在许多大粮店广泛使用.买者认为:因为米流落到容器中时对容器有向下的冲力而不划算;卖者则认为:当预定米的质量达到要求时,自动装置即刻切断米流,此刻有一些米仍在空中,这些米是多给买者的,因而双方争执起来.下列说法正确的是( )A .买者说的对B .卖者说的对C .公平交易D .具有随机性,无法判断 【答案】C.【解析】设米流的流量为d ,它是恒定的,米流在出口处速度很小可视为零,若切断米流后,设盛米的容器中静止的那部分米的质量为m 1,空中还在下落的米的质量为m 2,落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为Δm .在极短时间Δt 内,取Δm 为研究对象,这部分米很少,Δm =d ·Δt ,设其落到米堆上之前的速度为v ,经Δt 时间静止,如图所示,取竖直向上为正方向,由动量定理得(F -Δmg )Δt =Δmv即F =dv +d ·Δt ·g ,因Δt 很小,故F =dv 根据牛顿第三定律知F =F ′,称米机的读数应为 M =N g =m 1g +F ′g =m 1+d v g因切断米流后空中尚有t =v g 时间内对应的米流在空中,故d vg=m 2【变式2】一质量为0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙,如图所示.一物块以v 0=9 m/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7 m/s ,碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止,g 取10 m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05 s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力F 的大小; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W . 【答案】(1)0.32 (2)130 N (3)9 J【解析】(1)由动能定理有-μmgx =12mv 2-12mv 20可得μ=0.32.(2)由动量定理有F Δt =mv ′-mv 可得F =130 N. (3)由能量守恒定律有W =12mv ′2=9 J.。