高考物理二輪復(fù)習(xí)專題講義能量與動量-動量定理及應(yīng)用講義

第頁動量定理及應(yīng)用本專題主要講解動量、沖量概念的理解，以及應(yīng)用動量定理解決實際問題及流體類“柱狀模型”的處理方法。與力學(xué)、運動學(xué)知識聯(lián)系較多，對學(xué)生的理解能力、應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力要求較高。探究1動量、沖量及動量定理典例1：（2022湖南月考）有的人會躺著看手機，若手機不慎跌落，會對人眼造成傷害。若手機質(zhì)量為150g，從離人眼25cm處無初速不慎跌落，碰到眼睛后手機豎直反彈8mm，眼睛受到手機的沖擊時間為0.1s，取重力加速度g＝10m/s2。對手機撞擊人眼的過程中，下列分析錯誤的是（）手機對人眼的沖擊力大小約為4NB．手機受到的沖量大小約為0.4N·sC．手機動量變化量大小約為0.4kg·m/sD．手機動量的變化率大小約為4kg·m/s2訓(xùn)練1：（2020·全國卷Ⅰ）行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)的安全氣囊會被彈出并瞬間充滿氣體。若碰撞后汽車的速度在很短時間內(nèi)減小為零，關(guān)于安全氣囊在此過程中的作用，下列說法正確的是（）A．增加了司機單位面積的受力大小B．減少了碰撞前后司機動量的變化量C．將司機的動能全部轉(zhuǎn)換成汽車的動能D．延長了司機的受力時間并增大了司機的受力面積探究2流體類“柱狀模型”問題典例2：（2022安徽月考）如圖所示，用高壓水槍噴出的強力水柱沖擊煤層，設(shè)水柱直徑為D，水流速度大小為v，方向水平向右。水柱垂直煤層表面，水柱沖擊煤層后水的速度變?yōu)榱悖拿芏葹棣?，高壓水槍的重力不可忽略，手持高壓水槍操作，下列說法正確的是（）A．水槍單位時間內(nèi)噴出水的質(zhì)量為ρvπD2B．高壓水槍的噴水功率為C．水柱對煤層的平均沖擊力大小為D．為了使高壓水槍保持靜止?fàn)顟B(tài)，手對高壓水槍的作用力方向為水平向左訓(xùn)練2：（2022云南月考）小明家里有一個噴泉，噴泉豎直噴出的水柱和小明一樣高，小明身高1.8m，噴管的面積為S＝10cm2，當(dāng)小明把一個玩具放在水柱上時，玩具能穩(wěn)定地懸停在空中，玩具底面相對于噴口的高度為1m，玩具底部為平板（面積略大于噴泉橫截面積），水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開，水的密度為ρ＝103kg/m3，不考慮空氣阻力，g取10m/s2。求：（1）噴泉噴水的初速度大小；（2）用于噴泉噴水的電動機的輸出功率；（3）玩具的質(zhì)量。動量定理及應(yīng)用答案解析典例1：關(guān)鍵信息：從離人眼25cm處無初速不慎跌落→①自由落體運動②可求出手機與眼睛相碰前的速度碰到眼睛后手機反彈8mm→①豎直上拋②可求出反彈的初速度即手機與眼睛相碰后的速度解題思路：根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，求解手機撞擊人眼前后的速度，即可求解手機的動量變化量。再根據(jù)動量定理求解手機所受到合力的沖量進(jìn)而求解手機受到的沖擊力。D選項中的動量的變化率可依據(jù)即可。C．手機下落25cm過程由位移速度關(guān)系有v12＝2gh1，手機反彈8mm過程由位移速度關(guān)系有v22＝2gh2，解得v1＝m/s，v2＝0.4m/s，手機動量變化量Δp＝mv2－(－mv1)≈0.4kg·m/s，C正確；D．手機動量的變化率大小＝4kg·m/s2，D正確；B．根據(jù)動量定理可知，手機受到的沖量大小I＝Δp＝0.4N·s，B正確；A．對手機進(jìn)行分析，由動量定理有(F－mg)Δt＝mv2－(－mv1)，解得F＝5.5N，A錯誤。本題選錯誤選項，故選A。訓(xùn)練1：A．因安全氣囊充氣后，受力面積增大，故減小了司機單位面積的受力大小，故A錯誤；B．有無安全氣囊司機初動量和末動量均相同，所以動量的改變量也相同，故B錯誤；C．因有安全氣囊的存在，司機和安全氣囊接觸后會有一部分動能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，不能全部轉(zhuǎn)化成汽車的動能，故C錯誤；D．因為安全氣囊充氣后面積增大，司機的受力面積也增大，在司機擠壓氣囊作用過程中由于氣囊的緩沖故增加了作用時間，故D正確。故選D典例2：關(guān)鍵信息：水柱直徑為D，水流速度大小為v→流體類“柱狀模型”水柱沖擊煤層后水的速度變?yōu)榱恪_定水柱的初末速度解題思路：以t時間內(nèi)的一段柱狀流體為研究對象，t時間內(nèi)的柱狀流體的質(zhì)量為，明確柱狀流體沖擊煤層前的速度為v，沖擊煤層后的速度為0，結(jié)合動量定理即可求解。A．高壓水槍的流量為，水槍單位時間內(nèi)噴出水的質(zhì)量，故A錯誤；B．水槍單位時間內(nèi)做功轉(zhuǎn)化為水柱的動能為，故水槍的功率為，故B正確；C．研究單位時間內(nèi)噴出的水，由動量定理得，解得。根據(jù)牛頓第三定律知，水柱對煤層的平均沖擊力大小為，故C錯誤；D．水對高壓水槍的作用力水平向左，則手對高壓水槍的作用力有水平向右的分力，還有豎直向上的分力（與重力平衡），所以手對高壓水槍的作用力斜向右上方，故D錯誤。故選B。訓(xùn)練2：（1）設(shè)噴泉的初速度為v0，則有解得v0＝6m/s（2）設(shè)在噴水口處很短Δt時間內(nèi)噴出水的質(zhì)量為Δm，則Δm＝Δt時間內(nèi)電動機做功PΔt＝解得P＝1