50套高考物理動量定理含解析

1、50 套高考物理動量定理含解析一、高考物理精講專題動量定理1 如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的4 光滑圓弧軌道AB 與粗糙水平地面BC 相切于B 點。質(zhì)量 m =0.1kg 的滑塊甲從最高點A 由靜止釋放后沿軌道AB 運動 ,最終停在水平地面上的C點?，F(xiàn)將質(zhì)量m =0.3kg 的滑塊乙靜置于B 點 ,仍將滑塊甲從A 點由靜止釋放結(jié)果甲在B 點與乙碰撞后粘合在一起動摩擦因數(shù)分別為,最終停在D 點。已知B、 C兩點間的距離x =2m,甲、乙與地面間的=0.4、=0.2,取 g=10m/s ,兩滑塊均視為質(zhì)點。求:(1)圓弧軌道 AB 的半徑 R;(2)甲與乙碰撞后運動到D 點的時間 t【答案】 (1)

2、(2)【解析】【詳解】（1）甲從 B 點運動到C 點的過程中做勻速直線運動，有：vB21 1=2a x ；根據(jù)牛頓第二定律可得：對甲從A 點運動到B 點的過程，根據(jù)機械能守恒：解得 vB =4m/s； R=0.8m ；（2）對甲乙碰撞過程，由動量守恒定律：若甲與乙碰撞后運動到D 點，由動量定理：解得 t=0.4s；2 半徑均為 R5 2m 的四分之一圓弧軌道 1 和 2 如圖所示固定，兩圓弧軌道的最低端切線水平，兩圓心在同一豎直線上且相距R，讓質(zhì)量為 1kg 的小球從圓弧軌道1 的圓弧面上某處由靜止釋放，小球在圓弧軌道1 上滾動過程中，合力對小球的沖量大小為5N s ，重力加速度 g 取 10

3、m / s2 ，求：（1）小球運動到圓弧軌道1 最低端時，對軌道的壓力大小 ;（2）小球落到圓弧軌道2 上時的動能大小?！敬鸢浮浚?1） 5(22 )N （ 2） 62.5J2【解析】【詳解】（1）設(shè)小球在圓弧軌道1 最低點時速度大小為v0 ，根據(jù)動量定理有Imv0解得 v0 5m / s在軌道最低端，根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn) mgm v02R解得 F 5 22N2根據(jù)牛頓第三定律知，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮镕 522 N2（2）設(shè)小球從軌道1 拋出到達軌道2 曲面經(jīng)歷的時間為t，水平位移：xv0t豎直位移：y 1 gt 22由勾股定理：x2y2R2解得 t1s豎直速度：vygt10m / s可得小

4、球的動能Ek1 mv21 m v02vy262.5J223 如圖所示，一個質(zhì)量為m 的物體，初速度為v0，在水平合外力F（恒力）的作用下，經(jīng)過一段時間t 后，速度變?yōu)関t 。(1)請根據(jù)上述情境，利用牛頓第二定律推導(dǎo)動量定理，并寫出動量定理表達式中等號兩邊物理量的物理意義。(2)快遞公司用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示。請運用所學(xué)物理知識分析說明這樣做的道理?！敬鸢浮吭斍橐娊馕觥窘馕觥俊驹斀狻?1) 根據(jù)牛頓第二定律Fma ,加速度定義 aviv0 解得tFtmvimv0即動量定理 , Ft 表示物體所受合力的沖量，mvt-mv0 表示物體動量的變化(2) 快遞物品在運送途中難

5、免出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，根據(jù)動量定理Ftmvimv0在動量變化相等的情況下，作用時間越長，作用力越小。充滿氣體的塑料袋富有彈性，在碰撞時，容易發(fā)生形變，延緩作用過程，延長作用時間，減小作用力，從而能更好的保護快遞物品。4 北京將在2022 年舉辦冬季奧運會，滑雪運動將速度與技巧完美地結(jié)合在一起，一直深受廣大觀眾的歡迎。一質(zhì)量為60kg 的運動員在高度為h 80m，傾角為30的斜坡頂端，從靜止開始沿直線滑到斜面底端。下滑過程運動員可以看作質(zhì)點，收起滑雪杖，忽略摩擦阻力和空氣阻力，g 取 10m / s2 ，問：（ 1）運動員到達斜坡底端時的速率v ；（ 2）運動員剛到斜面底端時，重力的瞬時功率；（ 3）

6、從坡頂滑到坡底的過程中，運動員受到的重力的沖量?！敬鸢浮浚?1） 40m / s （ 2） 1.210 4W （ 3） 4.8 103 N s方向為豎直向下【解析】【分析】（ 1）根據(jù)牛頓第二定律或機械能守恒定律都可以求出到達底端的速度的大小；（ 2）根據(jù)功率公式進行求解即可；（ 3）根據(jù)速度與時間關(guān)系求出時間，然后根據(jù)沖量公式進行求解即可；【詳解】（1）滑雪者由斜面頂端滑到底端過程中，系統(tǒng)機械能守恒：mgh1 mv22到達底端時的速率為：v40m / s ；（2）滑雪者由滑到斜面底端時重力的瞬時功率為：PG mg v sin 30 1.2 104W ；（3）滑雪者由斜面頂端滑到底端過程中，做

7、勻加速直線運動根據(jù)牛頓第二定律 mg sin 300ma ，可以得到： ag sin 30 5m / s2根據(jù)速度與時間關(guān)系可以得到：v 08sta則重力的沖量為： I G mgt4.8 103 Ns ，方向為豎直向下?！军c睛】本題關(guān)鍵根據(jù)牛頓第二定律求解加速度，然后根據(jù)運動學(xué)公式求解末速度，注意瞬時功率的求法。5 如圖所示，質(zhì)量為 m=245g 的木塊（可視為質(zhì)點）放在質(zhì)量為M =0.5kg 的木板左端，足夠長的木板靜止在光滑水平面上，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為= 0.4，質(zhì)量為 m0 = 5g 的子彈以速度 v0=300m/s 沿水平方向射入木塊并留在其中（時間極短），子彈射入后，g 取1

8、0m/s 2，求：(1)子彈進入木塊后子彈和木塊一起向右滑行的最大速度v1(2)木板向右滑行的最大速度v2(3)木塊在木板滑行的時間t【答案】 (1) v1= 6m/s (2) v2=2m/s (3) t=1s【解析】【詳解】(1)子彈打入木塊過程，由動量守恒定律可得：m0v0=(m0 +m)v1解得：v1= 6m/s(2)木塊在木板上滑動過程，由動量守恒定律可得：(m0+m)v1=(m0+m+M )v2解得：v2=2m/s(3)對子彈木塊整體，由動量定理得： (m0+m)gt=(m0+m)(v2 v1 )解得：物塊相對于木板滑行的時間v2v11stg6 在某次短道速滑接力賽中，質(zhì)量為50kg

9、 的運動員甲以6m/s 的速度在前面滑行，質(zhì)量為60kg 的乙以 7m/s 的速度從后面追上，并迅速將甲向前推出，完成接力過程設(shè)推后乙的速度變?yōu)?m/s，方向向前，若甲、乙接力前后在同一直線上運動，不計阻力，求：接力后甲的速度大小；若甲乙運動員的接觸時間為0.5s ，乙對甲平均作用力的大小【答案】（ 1） 9.6m/s ；（ 2） 360N；【解析】【分析】【詳解】（1）由動量守恒定律得m甲v甲 +m乙v乙 =m甲v甲 +m乙 v乙v甲 =9.6 m / s ；（2）對甲應(yīng)用動量定理得Ftm甲v甲 -m甲v甲F =360 N7 動能定理和動量定理不僅適用于質(zhì)點在恒力作用下的運動，也適用于質(zhì)點在

10、變力作用下的運動，這時兩個定理表達式中的力均指平均力，但兩個定理中的平均力的含義不同，在動量定理中的平均力F1 是指合力對時間的平均值，動能定理中的平均力F2 是合力指對位移的平均值(1)質(zhì)量為 1.0kg 的物塊，受變力作用下由靜止開始沿直線運動，在2.0s 的時間內(nèi)運動了2.5m 的位移，速度達到了2.0m/s 分別應(yīng)用動量定理和動能定理求出平均力F 和 F 的12值(2)如圖 1 所示，質(zhì)量為m 的物塊，在外力作用下沿直線運動，速度由v0 變化到 v 時，經(jīng)歷的時間為 t ，發(fā)生的位移為x分析說明物體的平均速度v 與 v0、 v 滿足什么條件時， F1和 F2 是相等的(3)質(zhì)量為 m

11、的物塊，在如圖2 所示的合力作用下，以某一初速度沿x 軸運動，當(dāng)由位置x=0 運動至 x=A 處時，速度恰好為 0，此過程中經(jīng)歷的時間為tm，求此過程中物塊2 k所受合力對時間t 的平均值【答案】（ 1） F1 =1.0NF2=0.8N2xv0v時，F(xiàn)1=F23） F2kA，；（ ）當(dāng) vt2；（【解析】【詳解】解： (1)物塊在加速運動過程中，應(yīng)用動量定理有：F1gtmvt解得： F1mvt1.02.0 N1.0Nt2.0物塊在加速運動過程中，應(yīng)用動能定理有：F2 gx1 mvt22mvt21.02.020.8N解得：F222.5N2 x(2)物塊在運動過程中，應(yīng)用動量定理有：Ft1mvmv

12、0解得： F1m(v v0 )t物塊在運動過程中，應(yīng)用動能定理有：F2 x1mv 21mv0222m(v2v02 )解得：F22x當(dāng) F1F2 時，由上兩式得：vx v0 vt2(3)由圖 2可求得物塊由x 0運動至 xA過程中，外力所做的功為：W1 kAgA1 kA222設(shè)物塊的初速度為v0 ，由動能定理得： W01 mv022解得： v0Akm設(shè)在 t 時間內(nèi)物塊所受平均力的大小為F ，由動量定理得： Ft0 mv0由題已知條件： tm2k2kA解得： F8 如圖，一輕質(zhì)彈簧兩端連著物體A 和B，放在光滑的水平面上，某時刻物體A 獲得一大小為的水平初速度開始向右運動。已知物體A 的質(zhì)量為m

13、，物體B 的質(zhì)量為2m，求：(1)彈簧壓縮到最短時物體B 的速度大??；(2)彈簧壓縮到最短時的彈性勢能；(3)從A 開始運動到彈簧壓縮到最短的過程中，彈簧對A 的沖量大小?！敬鸢浮浚?）（ 2）（ 3）【解析】【詳解】(1)彈簧壓縮到最短時，A 和B 共速，設(shè)速度大小為v，由動量守恒定律有得(2)對 A、B 和彈簧組成的系統(tǒng)，由功能關(guān)系有得(3)對A 由動量定理得得9 質(zhì)量為 70kg 的人不慎從高空支架上跌落，由于彈性安全帶的保護，使他懸掛在空中已知人先自由下落3.2m ，安全帶伸直到原長，接著拉伸安全帶緩沖到最低點，緩沖時間為 1s，取 g=10m/s 2求緩沖過程人受到安全帶的平均拉力的

14、大小【答案】 1260N【解析】【詳解】人下落 3.2m 時的速度大小為v2gh8.0m / s在緩沖過程中，取向上為正方向，由動量定理可得( Fmg )t0(mv)則緩沖過程人受到安全帶的平均拉力的大小mvFmg1260Nt10 冬奧會短道速滑接力比賽中，在光滑的冰面上甲運動員靜止，以10m/s運動的乙運動員從后去推甲運動員，甲運動員以6m/s向前滑行，已知甲、乙運動員相互作用時間為1s，甲運動員質(zhì)量m1=70kg、乙運動員質(zhì)量m2=60kg，求：乙運動員的速度大?。患?、乙運動員間平均作用力的大小?！敬鸢浮?(1)3m/s (2)F=420N【解析】【詳解】（1）甲乙運動員的動量守恒，由動量

15、守恒定律公式m1v1m2v2m1v1m2v2得：v23m/s（2）甲運動員的動量變化：pm1v1 -m1v1對甲運動員利用動量定理：pFt由式可得：F=420N11 2018 年諾貝爾物理學(xué)獎授于了阿瑟阿什金（ Arthur Ashkin ）等三位科學(xué)家，以表彰他們在激光領(lǐng)域的杰出成就。阿瑟 阿什金發(fā)明了光學(xué)鑷子（如圖），能用激光束 “夾起 ”粒子、原子、分子；還能夾起病毒、細菌及其他活細胞，開啟了激光在新領(lǐng)域應(yīng)用的大門。為了簡化問題，將激光束看作是粒子流，其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運動。激光照射到物體上，會對物體產(chǎn)生力的作用，光鑷效應(yīng)就是一個實例。現(xiàn)有一透明介質(zhì)小球，處于非均勻的激光

16、束中（越靠近光束中心光強越強）。小球的折射率大于周圍介質(zhì)的折射率。兩束相互平行且強度的激光束，穿過介質(zhì)小球射出時的光路如圖所示。若不考慮光的反射和吸收，請分析說明兩光束因折射對小球產(chǎn)生的合力的方向。根據(jù)上問光束對小球產(chǎn)生的合力特點，試分析激光束如何“夾起 ”粒子的？【答案】見解析；【解析】【詳解】解：由動量定理可知：v 的方向即為小球?qū)馐饔昧Φ姆较虍?dāng)強度強度相同時，作用力F1 F2，由平行四邊形定則知，和光速受力合力方向向左偏下，則由牛頓第三定律可知，兩光束因折射對小球產(chǎn)生的合力的方向向右偏上，如圖所示如圖所示，小球受到的合力向右偏上，此力的橫向的分力Fy，會將小球推向光束中心；一旦小球偏離光速中心，就會受到指向中心的分力，實現(xiàn)光束對小球的約束，如同鑷子一樣，“夾住”小球其它粒子12 一質(zhì)量為 100g 的小球從1.25m 高處自由下落到一厚軟墊上若小球從接觸軟墊到小球陷至最低點經(jīng)歷了0.02s，則這段時間內(nèi)軟墊對小球的平均作用力是多