最新高中物理動量定理專題訓(xùn)練答案

1、最新高中物理動量定理專題訓(xùn)練答案一、高考物理精講專題動量定理1如圖所示，粗糙的水平面連接一個豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道，其半徑為R=0.1 m，半圓形軌道的底端放置一個質(zhì)量為 m=0.1 kg的小球 B，水平面上有一個質(zhì)量為 M=0.3 kg 的 小球 A以初速度 v0=4.0 m/ s開始向著木塊 B滑動，經(jīng)過時(shí)間 t=0.80 s與 B發(fā)生彈性碰 撞設(shè)兩小球均可以看作質(zhì)點(diǎn)，它們的碰撞時(shí)間極短，且已知木塊 A 與桌面間的動摩擦因 數(shù) =0.25，求：（1）兩小球碰前 A 的速度；（2）球碰撞后 B,C 的速度大??；（3）小球 B 運(yùn)動到最高點(diǎn) C時(shí)對軌道的壓力；【答案】（ 1） 2m/s （

2、2）vA1m/s，vB3m/s （ 3） 4N，方向豎直向上 【解析】【分析】【詳解】（1）選向右為正，碰前對小球 A 的運(yùn)動由動量定理可得： Mg t M v M v0 解得： v 2m/s（2）對 A、B 兩球組成系統(tǒng)碰撞前后動量守恒，動能守恒：Mv MvA mvB1 2 1 2 1 2Mv MvA mvB2 2 A 2 B 解得： vA1m/s vB3m/s（3）由于軌道光滑， B 球在軌道由最低點(diǎn)運(yùn)動到 C點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒：1 2 1 2 mvBmvC mg2R222 在最高點(diǎn) C 對小球 B 受力分析，由牛頓第二定律有： mg FN mvC 解得： FN 4N 由牛頓第三定律知，

3、FN FN4N 小球?qū)壍赖膲毫Φ拇笮?3N，方向豎直向上2質(zhì)量為 m 的小球，從沙坑上方自由下落，經(jīng)過時(shí)間t1 到達(dá)沙坑表面，又經(jīng)過時(shí)間 t2 停在沙坑里求：沙對小球的平均阻力 F； 小球在沙坑里下落過程所受的總沖量Img(t1 t2)【答案】 (1) 1 2 (2) mgt1t2【解析】試題分析：設(shè)剛開始下落的位置為 A，剛好接觸沙的位置為 B，在沙中到達(dá)的最低點(diǎn)為C. 在下落的全過程對小球用動量定理：重力作用時(shí)間為t1+t2，而阻力作用時(shí)間僅為 t2，以豎直向下為正方向，有：mg(t 1+t2)-Ft2=0, 解得：方向豎直向上仍然在下落的全過程對小球用動量定理：在t1 時(shí)間內(nèi)只有重力

4、的沖量，在 t2 時(shí)間內(nèi)只有總沖量(已包括重力沖量在內(nèi))，以豎直向下為正方向，有： mgt 1-I=0,I=mgt 1 方向豎直向上 考點(diǎn)：沖量定理點(diǎn)評：本題考查了利用沖量定理計(jì)算物體所受力的方法3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(diǎn)。質(zhì) 量 m =0.1kg 的滑塊甲從最高點(diǎn) A由靜止釋放后沿軌道 AB運(yùn)動,最終停在水平地面上的 C 點(diǎn)。現(xiàn)將質(zhì)量 m =0.3kg 的滑塊乙靜置于 B點(diǎn),仍將滑塊甲從 A 點(diǎn)由靜止釋放結(jié)果甲在 B 點(diǎn)與乙碰撞后粘合在一起 ,最終停在 D點(diǎn)。已知 B、 C兩點(diǎn)間的距離 x =2m,甲、乙與地面間的 動摩擦因數(shù)分別

5、為=0.4、 =0.2,取 g=10m/s ,兩滑塊均視為質(zhì)點(diǎn)。求 :(1)圓弧軌道 AB 的半徑 R;(2)甲與乙碰撞后運(yùn)動到 D 點(diǎn)的時(shí)間 t答案】(1)解析】 詳解】1)甲從 B 點(diǎn)運(yùn)動到 C 點(diǎn)的過程中做勻速直線運(yùn)動，有： vB2=2a1x1；根據(jù)牛頓第二定律可得：對甲從 A 點(diǎn)運(yùn)動到 B 點(diǎn)的過程，根據(jù)機(jī)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(yùn)動到 D 點(diǎn)，由動量定理： 解得 t=0.4s4 如圖所示，在傾角 =37的足夠長的固定光滑斜面的底端，有一質(zhì)量m=1.0kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，以 v0=6.0m/s 的初速

6、度沿斜面上滑。已知sin37o=0.60， cos37o=0.80，重力加速度 g 取 10m/s 2，不計(jì)空氣阻力。求：（1）（2）物體沿斜面向上運(yùn)動的加速度大?。晃矬w在沿斜面運(yùn)動的過程中，物體克服重力所做功的最大值； 物體在沿斜面向上運(yùn)動至返回到斜面底端的過程中，重力的沖量。18J（3）20Ns，方向豎直向下。（3）解析】詳解】1）設(shè)物體運(yùn)動的加速度為 a，物體所受合力等于重力沿斜面向下的分力為：F=mgsin根據(jù)牛頓第二定律有：F=ma；解得：a=6.0m/s 2vm；對于物體（2）物體沿斜面上滑到最高點(diǎn)時(shí)，克服重力做功達(dá)到最大值，設(shè)最大值為 沿斜面上滑過程，根據(jù)動能定理有：12W 0m

7、vm22解得W=18J；3）物體沿斜面上滑和下滑的總時(shí)間為：2v0 2 6a6重力的沖量：I G mgt 20N s方向豎直向下。5如圖所示，質(zhì)量 M=1.0kg的木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量 m=0.495kg 的物塊（可視 為質(zhì)點(diǎn)）放在的木板左端，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)=0.4。質(zhì)量 m0=0.005kg 的子彈以速度 v0=300m/s 沿水平方向射入物塊并留在其中（子彈與物塊作用時(shí)間極短），木板足夠 長， g 取 10m/s 2。求：（1）物塊的最大速度 v1；（2）木板的最大速度 v2；（3）物塊在木板上滑動的時(shí)間 t.【答案】（ 1）3m/s ；（ 2）1m/s ；（ 3）0.5

8、s。 【解析】【詳解】（1）子彈射入物塊后一起向右滑行的初速度即為物塊的最大速度，取向右為正方向，根據(jù) 子彈和物塊組成的系統(tǒng)動量守恒得：m0v0=（ m+m0）v1解得：v1=3m/s（2）當(dāng)子彈、物塊和木板三者速度相同時(shí)，木板的速度最大，根據(jù)三者組成的系統(tǒng)動量守 恒得：（m+m0）v1=（M+m+m0）v2。解得：v2=1m/s（3）對木板，根據(jù)動量定理得：（ m +m0） gt =Mv 2-0解得：t =0.5s6如圖甲所示，物塊 A、B的質(zhì)量分別是 mA4.0kg和 mB 3.0kg用輕彈簧拴接，放在 光滑的水平地面上，物塊 B右側(cè)與豎直墻壁相接觸另有一物塊C從 t0 時(shí)以一定速度向右運(yùn)

9、動，在 t 4s時(shí)與物塊 A相碰，并立即與 A粘在一起不分開， C的 vt 圖象如圖乙所 示求：（1）C 的質(zhì)量 mC；（2）t8s 時(shí)彈簧具有的彈性勢能 Ep1 （3）412s內(nèi)墻壁對物塊 B 的沖量大小 I答案】 (1) 2kg (2) 27J (3) 36Ns解析】詳解】 （1）由題圖乙知， C與 A碰前速度為 v1 9m/s ，碰后速度大小為 v23m/s，C與 A碰撞過 程動量守恒mCv1（mAmC）v2 解得 C 的質(zhì)量m C 2kg（2）t8s 時(shí)彈簧具有的彈性勢能12Ep1 （mA mC）v2 =27J2（3）取水平向左為正方向，根據(jù)動量定理，412s 內(nèi)墻壁對物塊 B 的沖量

10、大小I=（mAmC）v3-（mAmC）（-v2）=36Ns7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v=4.0m/s ，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?0，打擊的作用時(shí)間是 0.01s（取 g=10m/s2），那么：（1）不計(jì)鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力多大？（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v 的方向?yàn)檎较?，以鐵錘為研究對象，由動量定理得F1t 0 mv 則F1 ，取鐵錘的速度F1mv

11、0.5 4.0Nt 0.01200N由牛頓第三定律可知，鐵錘釘釘子的平均作用力F1 的大小也為 200N ，方向豎直向下。F2 ，取鐵錘的速度 v 的（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方向?yàn)檎较?，由動量定理得mg F2 t 0 mv可得mvF2t mg205N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。8 質(zhì)量為 2kg 的球，從 4.05m 高處自由下落到水平鋼板上又被豎直彈起，彈起后能達(dá)到的 最大高度為 3.2m ，如果球從開始下落到彈起并達(dá)到最大高度所用時(shí)間為1.75s，不考慮空氣阻力（ g 取 10m/s 2），求小球?qū)︿摪宓?/p>

12、作用力的大小和方向【答案】 700N【解析】【詳解】物體從下落到落地過程中經(jīng)歷的時(shí)間為t1 ，從彈起到達(dá)到最高點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為 t2 ，則有：0.9s，球與鋼板作用的時(shí)間：tt1 t2 1.750.9 0.8s 0.05s由動量定理對全過程可列方程：mgt總 F t00可得鋼板對小球的作用力 Fmgt總 2 10 1.75N 700N ，方向豎直向上t 0.059 一壘球手水平揮動球棒，迎面打擊一以速度水平飛來的壘球，壘球隨后在離打擊點(diǎn)水平距離為 的壘球場上落地。設(shè)壘球質(zhì)量為 0.81kg，打擊點(diǎn)離地面高度為 2.2m ，球 棒與壘球的作用時(shí)間為 0.010s，重力加速度為，求球棒對壘球的平均作

13、用力的大小。【答案】 900N【解析】【詳解】 由題意可知，壘球被擊后做平拋運(yùn)動，豎直方向： h= gt 2所以：水平方向： x=vt所以球被擊后的速度：v0=-5m/s選取球被擊出后的速度方向?yàn)檎较?，則：設(shè)平均作用力為 F，則： Ft0=mv-mv 0 代入數(shù)據(jù)得： F=900N【點(diǎn)睛】 此題主要考查平拋運(yùn)動與動量定理的應(yīng)用，其中正確判斷出壘球被擊后做平拋運(yùn)動是解答 的關(guān)鍵 ； 應(yīng)用動量定理解題時(shí)注意正方向 10 對于同一物理問題，常?？梢詮暮暧^與微觀兩個不同角度進(jìn)行研究，找出其內(nèi)在聯(lián) 系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)在正方體密閉容器中有大量某種氣體的分子，每個 分子質(zhì)量為 m ，單位體積

14、內(nèi)分子數(shù)量 n 為恒量為簡化問題，我們假定：分子大小可以忽 略；分子速率均為 v，且與器壁各面碰撞的機(jī)會均等；分子與器壁碰撞前后瞬間，速度方 向都與器壁垂直，且速率不變（1）求一個氣體分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量I 的大?。唬?）每個分子與器壁各面碰撞的機(jī)會均等，則正方體的每個面有六分之一的幾率請計(jì)算 在 t 時(shí)間內(nèi)，與面積為 S 的器壁發(fā)生碰撞的分子個數(shù) N；（3）大量氣體分子對容器壁持續(xù)頻繁地撞擊就形成了氣體的壓強(qiáng)對在t 時(shí)間內(nèi)，與面積為 S的器壁發(fā)生碰撞的分子進(jìn)行分析，結(jié)合第（1）（ 2）兩問的結(jié)論，推導(dǎo)出氣體分子對器壁的壓強(qiáng) p 與 m、 n 和 v 的關(guān)系式1 1 2【答案】 （1

15、） I 2mv（ 2） N n.Sv t （3） nmv263【解析】（1）以氣體分子為研究對象，以分子碰撞器壁時(shí)的速度方向?yàn)檎较蚋鶕?jù)動量定理 I mv mv 2mv由牛頓第三定律可知，分子受到的沖量與分子給器壁的沖量大小相等方向相反所以，一個分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量為 I 2mv ；（2）如圖所示，以器壁的面積S 為底，以 vt為高構(gòu)成柱體，由題設(shè)條件可知，柱體內(nèi)的分子在 t時(shí)間內(nèi)有 1/6 與器壁 S 發(fā)生碰撞，碰撞分子總數(shù)為1N n Sv t6（3）在 t時(shí)間內(nèi)，設(shè) N個分子對面積為 S 的器壁產(chǎn)生的作用力為 FN個分子對器壁產(chǎn)生的沖量F t NI根據(jù)壓強(qiáng)的定義 p FS12解得

16、氣體分子對器壁的壓強(qiáng) p 1nmv23點(diǎn)睛 ：根據(jù)動量定理和牛頓第三定律求解一個分子與器壁碰撞一次給器壁的沖量；以t時(shí)間內(nèi)分子前進(jìn)的距離為高構(gòu)成柱體，柱體內(nèi) 1/6 的分子撞擊柱體的一個面，求出碰撞分 子總數(shù) ；根據(jù)動量定理求出對面積為 S 的器壁產(chǎn)生的撞擊力，根據(jù)壓強(qiáng)的定義求出壓強(qiáng)；11 飛機(jī)場有一架戰(zhàn)斗機(jī)，質(zhì)量 m 5 103Kg，發(fā)動機(jī)的額定功率 P 900kW在戰(zhàn)備狀 態(tài)下，一開始啟動，發(fā)動機(jī)就處于額定功率狀態(tài)，在跑道上經(jīng)過時(shí)間 t=15s 運(yùn)動，速度恰 好達(dá)到最大速度 vm 60m/s 離開跑道飛機(jī)在跑道上運(yùn)動過程中，受到的阻力不斷增 大求：（1）飛機(jī)速度達(dá)到最大時(shí)，所受到的阻力大小

17、； （2）飛機(jī)從啟動到最大速度的過程中，飛機(jī)所受合外力的沖量的大??；（3）飛機(jī)從啟動到離開跑道，飛機(jī)克服阻力所做的功【答案】 （1）1.5140N（2） I合 3 105N s （ 3） 4.5 6J10【解析】（1）飛機(jī)速度達(dá)到最大時(shí)，設(shè)飛機(jī)的牽引力為F，受到的阻力是 f ，則FfP Fv解得 f1.5 140 N（2）對飛機(jī)由動量定理有 I 合 mv 05解得 I合 3 105 N.s（3）從開始到離開跑道，設(shè)克服阻力做功是W，則12Pt W mv22解得 W4.5 160 J【點(diǎn)睛 】 本題考查功及沖量的計(jì)算，要注意明確當(dāng)飛機(jī)達(dá)最大速度時(shí)，牽引力等于阻力12有一水龍頭以每秒 800g 水的流量豎直注入盆中 ,盆放在磅秤上 ,如圖所示盆中原來無 水，盆的質(zhì)量 500g，注至 5s 末時(shí)，磅秤的讀數(shù)為 57N，重