(物理)物理動(dòng)量定理練習(xí)題含答案及解析

1、（物理）物理動(dòng)量定理練習(xí)題含答案及解析一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1. 圖甲為光滑金屬導(dǎo)軌制成的斜面，導(dǎo)軌的間距為l=1m，左側(cè)斜面的傾角0=37。，右側(cè)斜面的中間用阻值為R二20的電阻連接。在左側(cè)斜面區(qū)域存在垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為=°.5T，右側(cè)斜面軌道及其右側(cè)區(qū)域中存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2二°5T。在斜面的頂端e、f兩點(diǎn)分別用等長(zhǎng)的輕質(zhì)柔軟細(xì)導(dǎo)線連接導(dǎo)體棒必，另一導(dǎo)體棒cd置于左側(cè)斜面軌道上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，ab棒和cd棒的質(zhì)量均為m=°.2kg，ab棒的電阻為=20，cd棒的電阻為r2=40。已知t=0時(shí)刻起，cd棒在

2、沿斜面向下的拉力作用下開始向下運(yùn)動(dòng)（cd棒始終在左側(cè)斜面上運(yùn)動(dòng)），而ab棒在水平拉力F作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，ab棒靜止時(shí)細(xì)導(dǎo)線與豎直方向的夾角0=37。其中導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，圖中的虛線為絕緣材料制成的固定支架。fi0甲乙（1）請(qǐng)通過(guò)計(jì)算分析cd棒的運(yùn)動(dòng)情況；若t=0時(shí)刻起，求2s內(nèi)cd受到拉力的沖量；（3）3s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為2.88J，則此過(guò)程中拉力對(duì)cd棒做的功為多少?【答案】（l）cd棒在導(dǎo)軌上做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)；（2）1.6Ns；43.2J【解析】【詳解】設(shè)繩中總拉力為T，對(duì)導(dǎo)體棒ab分析，由平衡方程得：F二TsinO+BIlTcosO=mg解得：

3、F=mgtanO+BIl=1.5+0.51由圖乙可知：F=1.5+0.2t則有：I=0.4tcd棒上的電流為：I=0.8tcd則cd棒運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系：v=8t即cd棒在導(dǎo)軌上做勻加速度直線運(yùn)動(dòng)。(2) ab棒上的電流為：I=0.4t則在2s內(nèi)，平均電流為0.4A,通過(guò)的電荷量為0.8C,通過(guò)cd棒的電荷量為1.6C由動(dòng)量定理得：I+mgsinQ-BlI=mv-0Ft解得：I=1.6Ns(3) 3s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的的熱量為Q=2.88J，則ab棒產(chǎn)生的熱量也為Q，cd棒上產(chǎn)生的熱量為8Q，則整個(gè)回路中產(chǎn)生的總熱量為28.8J，即3s內(nèi)克服安培力做功為28.8J而重力做功為：Wg=mg

4、sin0=43.2J對(duì)導(dǎo)體棒cd，由動(dòng)能定理得：W-W土W=mv2-0F克安G2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知導(dǎo)體棒的速度為24m/s解得：WF,=432JF2. 如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體，初速度為"o，在水平合外力F(恒力)的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，速度變?yōu)槎?1) 請(qǐng)根據(jù)上述情境，利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量定理，并寫出動(dòng)量定理表達(dá)式中等號(hào)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(qǐng)運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)分析說(shuō)明這樣做的道理。【答案】詳情見(jiàn)解析【解析】【詳解】v-v(1)根據(jù)牛頓第二定律F=ma，加速度定義a=-if解得tFt=mv-mvi0即動(dòng)量定

5、理,Ft表示物體所受合力的沖量，mvt-mv0表示物體動(dòng)量的變化（2）快遞物品在運(yùn)送途中難免出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，根據(jù)動(dòng)量定理Ft=mv一mvi0在動(dòng)量變化相等的情況下，作用時(shí)間越長(zhǎng)，作用力越小。充滿氣體的塑料袋富有彈性，在碰撞時(shí)，容易發(fā)生形變，延緩作用過(guò)程，延長(zhǎng)作用時(shí)間，減小作用力，從而能更好的保護(hù)快遞物品。3動(dòng)能定理和動(dòng)量定理不僅適用于質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的運(yùn)動(dòng)，也適用于質(zhì)點(diǎn)在變力作用下的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)兩個(gè)定理表達(dá)式中的力均指平均力，但兩個(gè)定理中的平均力的含義不同，在動(dòng)量定理中的平均力F1是指合力對(duì)時(shí)間的平均值，動(dòng)能定理中的平均力F2是合力指對(duì)位移的平均值質(zhì)量為1.0kg的物塊，受變力作用下由靜止開始沿直

6、線運(yùn)動(dòng)，在2.0s的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)了2.5m的位移，速度達(dá)到了2.0m/s分別應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理求出平均力F1和F2的值如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊，在外力作用下沿直線運(yùn)動(dòng)，速度由變化到v時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為t，發(fā)生的位移為X.分析說(shuō)明物體的平均速度丁與、v滿足什么條件時(shí)，F(xiàn)和F2是相等的質(zhì)量為m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(yùn)動(dòng)，當(dāng)由位置兀rx=0運(yùn)動(dòng)至x=A處時(shí)，速度恰好為0，此過(guò)程中經(jīng)歷的時(shí)間為t=-，求此過(guò)程中物塊2k所受合力對(duì)時(shí)間t的平均值.【答案】（1）F1=1.0N，F(xiàn)2=0.8N；2）時(shí)，F(xiàn)1=F2；兀解析】詳解】解：（1）物塊在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)量定理有：

7、件t=mvt解得：F1=mv1.0X2.0N2.0=1.0N物塊在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中'應(yīng)用動(dòng)能定理有：F2x=2mvt2解得：F=2mv21.0X2.022x2.5N=0.8N物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)量定理有：伴=mv-mv0m（v一v）解得：F=e-1t物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中應(yīng)用動(dòng)能定理有：F2x二2mv2-2mv0解得：f=m（v2-v2222xxv+v當(dāng)F=f2時(shí)，由上兩式得：v-°2（3）由圖2可求得物塊由x=0運(yùn)動(dòng)至x二A過(guò)程中，外力所做的功為:W=一-kAA=一-kA222設(shè)物塊的初速度為叮，由動(dòng)能定理得：W=°-2叫2解得：V°二設(shè)在t時(shí)間內(nèi)物塊所受平

8、均力的大小為F，由動(dòng)量定理得：-Ft=°-mv°兀Jm2kA由題已知條件：t二-k解得：4.如圖所示，用0.5kg的鐵睡把釘子釘進(jìn)木頭里去，打擊時(shí)鐵錘的速度u=4.0m/s，如果打（2）考慮鐵錘的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力又是多大？【答案】（1）200N，方向豎直向下；（2）205N，方向豎直向下【解析】【詳解】（1）不計(jì)鐵錘受的重力時(shí)，設(shè)鐵錘受到釘子豎直向上的平均作用力為行，取鐵錘的速度v的方向?yàn)檎较颍澡F錘為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得一Ft=°一mv1F=mV=0.5x4.0N=200N1t0.01由牛頓第三定律可知，鐵錘釘釘子的平均作用力F'的大小也

9、為200N,方向豎直向下。(2)考慮鐵錘受的重力時(shí)，設(shè)鐵錘受到釘子豎直向上的作用力為F2，取鐵錘的速度v的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理得(mg-F2)t=0-mv可得mvF二+mg二205N2t即考慮鐵錘受的重力時(shí)，鐵錘打打子的平均作用力為F2=205N，方向豎直向下。5.如圖，A、B、C三個(gè)木塊的質(zhì)量均為置于光滑的水平面上，B、C之間有一輕質(zhì)彈簧，彈簧的兩端分別與木塊B、C相連，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài).現(xiàn)A以初速v0沿B、C的連線方向朝B運(yùn)動(dòng)，與B相碰并粘合在一起，碰撞時(shí)間極短、大小為t.(1)A、B碰撞過(guò)程中，求A對(duì)B的平均作用力大小F.在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求彈簧具有的最大彈性勢(shì)能E.Pmv1【答案

10、】F=2t°(2)Ep=12mv0解析】詳解】設(shè)人、B碰撞后瞬間的速度為'，碰撞過(guò)程人、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律有：mv0=2mv11解得丁2vo設(shè)A、B碰撞時(shí)的平均作用力大小為F,對(duì)B有Ft=ml-0mv解得F=2t0(2) 當(dāng)人、B、C具有共同速度v時(shí)，彈簧具有最大彈性勢(shì)能，設(shè)彈簧的最大彈性勢(shì)能為Ep，碰后至A、B、C速度相同的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有mv0二3mv11根據(jù)碰后系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得2-2mvi2-2-3mv2+Ep6.質(zhì)量為m=0.2kg的小球豎直向下以V=6m/s的速度落至水平地面，再以v2=4m/s的速度反向彈回，小球與地面的作用時(shí)

11、間t=0.2s,取豎直向上為正方向，（取g=10m/s2）.求（1）小球與地面碰撞前后的動(dòng)量變化？（2）小球受到地面的平均作用力是多大？【答案】（1）2kgm/s，方向豎直向上；（2）12N.【解析】（1）取豎直向上為正方向，碰撞地面前小球的動(dòng)量p=mv=1.2kgm/s11碰撞地面后小球的動(dòng)量P二mv二0.8kg.m/s22小球與地面碰撞前后的動(dòng)量變化Ap二p-p二2kg.m/s方向豎直向上21（2）小球與地面碰撞，小球受到重力G和地面對(duì)小球的作用力F,由動(dòng)量定理（F-G）t=Ap得小球受到地面的平均作用力是F=12N7. 以初速度v0=10m/s水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體，若在拋出

12、后3s過(guò)程中，它未與地面及其它物體相碰，g取I0m/s2。求：（1）它在3s內(nèi)所受重力的沖量大小；（2）3s內(nèi)物體動(dòng)量的變化量的大小和方向；（3）第3秒末的動(dòng)量大小?！敬鸢浮浚?）60Ns（2）60kgm/s，豎直向下（3）20：10kg-m/s【解析】【詳解】（1）3s內(nèi)重力的沖量：I=Ft=mgt=2X10X3Ns=60Ns（2）3s內(nèi)物體動(dòng)量的變化量，根據(jù)動(dòng)量定理：P=mgt=20X3kgm/s=60kgm/s方向：豎直向下。（3）第3s末的動(dòng)量：P芹=mv末=mJv2+v2=2IO2+（gt1=20JlOkg-m/s8. 質(zhì)量為60kg的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈性安全帶的保護(hù)，

13、使他懸掛起來(lái)；已知彈性安全帶的緩沖時(shí)間是1.2s,安全帶長(zhǎng)5m,（安全帶伸長(zhǎng)量遠(yuǎn)小于其原長(zhǎng)）不計(jì)空氣阻力影響，g取10m/s2。求：人向下減速過(guò)程中，安全帶對(duì)人的平均作用力的大小及方向?！敬鸢浮?00N，方向：豎直向上【解析】【詳解】選取人為研究對(duì)象，人下落過(guò)程有：v2=2gh，代入數(shù)據(jù)解得：v=10m/s，緩沖過(guò)程由動(dòng)量定理有：(F-mg)t=mv,mv/60x10解得：F=+mg=(+60xl0)N=1100Nt1.2則安全帶對(duì)人的平均作用力的大小為1100N,方向豎直向上。9如圖甲所示，蹦床是常見(jiàn)的兒童游樂(lè)項(xiàng)目之一，兒童從一定高度落到蹦床上，將蹦床壓下后,又被彈回到空中,如此反復(fù),達(dá)到鍛

14、煉和玩耍的目的如圖乙所示,蹦床可以簡(jiǎn)化為一個(gè)豎直放置的輕彈簧，彈力的大小為kx(x為床面下沉的距離，也叫形變量；k為常量),蹦床的初始形變量可視為0,忽略空氣阻力的影響(1)在一次玩耍中，某質(zhì)量為m的小孩，從距離蹦床床面高H處由靜止下落，將蹦床下壓到最低點(diǎn)后，再被彈回至空中a. 請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫出小孩接觸蹦床后，所受蹦床的彈力F隨形變量x變化的圖線；b. 求出小孩剛接觸蹦床時(shí)的速度大小v；c. 若已知該小孩與蹦床接觸的時(shí)間為t,求接觸蹦床過(guò)程中，蹦床對(duì)該小孩的沖量大小I.(2)借助F-x圖，可確定彈力做功的規(guī)律.在某次玩耍中，質(zhì)量不同的兩個(gè)小孩(均可視為質(zhì)點(diǎn))，分別在兩張相同的蹦床上彈跳，請(qǐng)判斷：

15、這兩個(gè)小孩，在蹦床上以相同形變量【解析】【分析】(1) a、根據(jù)胡克定律求出勁度系數(shù)，抓住彈力與形變量成正比，作出彈力F隨x變化的示意圖.b、根據(jù)機(jī)械能守恒求出小孩剛接觸蹦床時(shí)的速度大??；c、根據(jù)動(dòng)量定理求出蹦床對(duì)該小孩的沖量大小.(2) 根據(jù)圖線圍成的面積表示彈力做功，得出彈力做功的表達(dá)式，根據(jù)動(dòng)能定理求出彈力做功，從而求出X的值.【詳解】(1)a.根據(jù)胡克定律得：F=kx,所以F隨x的變化示意圖如圖所示1b. 小孩子有高度H下落過(guò)程，由機(jī)械能守恒定律：mgH二2mv2得到速度大?。簐=J2gHc. 以豎直向下為正方向，接觸蹦床的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)量守恒：mgt+1二-mv-mv可得蹦床對(duì)小孩的

16、沖量大小為：I=mgt+2m(2)設(shè)蹦床的壓縮量為x,小孩離開蹦床后上升了H.從最低點(diǎn)處到最高點(diǎn)，重力做功-mg(x+H)，根據(jù)F-x圖象的面積可求出彈力做功：W=-竺從最低點(diǎn)處到最高點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理：-mg(H+x')+2=0kx2可得：H=-x，可以判斷上升高度與質(zhì)量m有關(guān)，質(zhì)量大的上升高度小.【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道運(yùn)動(dòng)員在整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)能定理等知識(shí)進(jìn)行求解.10.如圖所示,質(zhì)量為m=1.0kg的物塊A以v0=4.0m/s速度沿粗糙水平面滑向靜止在水平面上質(zhì)量為M=2.0kg的物塊B,物塊A和物塊B碰撞時(shí)間極短,碰后兩物塊粘在一起已知物塊A和物塊B均可

17、視為質(zhì)點(diǎn),兩物塊間的距離為L(zhǎng)=1.75m,兩物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為“=0.20,重力加速度g=10m/s2.求：(1)物塊A和物塊B碰撞前的瞬間,物塊A的速度v的大??；(2)物塊A和物塊B碰撞的過(guò)程中,物塊A對(duì)物塊B的沖量I；(3)物塊A和物塊B碰撞的過(guò)程中,系統(tǒng)損失的機(jī)械能【答案】(1)3m/s(2)2Ns,方向水平向右川匸【解析】試題分析：物塊A運(yùn)動(dòng)到和物塊B碰撞前的瞬間，根據(jù)動(dòng)能定理求得物塊A的速度；以物塊A和物塊B為系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒求得碰后兩物塊速度，再根據(jù)動(dòng)量定理求得物塊A對(duì)物塊B的沖量以物塊A和物塊B為系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒求得系統(tǒng)損失的機(jī)械(1)物塊A運(yùn)動(dòng)到和物塊B碰撞前的

18、瞬間，根據(jù)動(dòng)能定理得1x3vi-,h-(2)以物塊A和物塊B為系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)量守恒得：恆卩1"以物塊b為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量定理得：，;',解得；=方向水平向右1.1-mu2-(Af+(3) 以物塊A和物塊B為系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒得丄11JE-X1X32-X(1+4X12-3j解得：'：11.質(zhì)量為200g的玻璃球，從1.8m高處自由下落，與地面相碰后，又彈起1.25m,若球與地面接觸的時(shí)間為0.55s,不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2。求：(1)在與地面接觸過(guò)程中，玻璃球動(dòng)量變化量的大小和方向；(2)地面對(duì)玻璃球的平均作用力的大小。【答案】(1)tw，豎直向上(2)川【解析】【詳解】1(1)小球下降過(guò)程中只受重力，機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒，有：mgH二上mv21解得：鞏=半總“=梓戈1小球上升過(guò)程中只受重力，機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒，有：mgh二mv22解得：血茍h護(hù)x1(X1-25=s假設(shè)豎直向下為正方向，則'""-；負(fù)號(hào)表示方向豎直向上；(2)根據(jù)動(dòng)