2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點題型專題13動量定理及應(yīng)用

#2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點題型專題13—動量定理及應(yīng)用題型一對動量和沖量的理解題型二動量定理的基本應(yīng)用題型三動量定理在多過程問題中的應(yīng)用題型四應(yīng)用動量定理處理“流體模型”的沖擊力問題題型一對動量和沖量的理解11對動量的理解⑴動量的兩性①瞬時性：動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量，是針對某一時刻或位置而言的口口相對性：動量的大小與參考系的選取有關(guān)，通常情況是指相對地面的動量口(2)動量與動能的比較動量動能物理意義描述機械運動狀態(tài)的物理量定義式p口mv…1CEkD2mv2標矢口矢口口量變化因素物體所受沖量外力所做的功大小關(guān)系p口，92mEkp2EkD2m對于給定的物體，口動能發(fā)生了變化，動量一定也發(fā)生了變化；而動量發(fā)生變化，動能不一定發(fā)生變化□它們都是相對量，口與參考系的選取有關(guān)，高中階段通常選取地面為參考系2.對沖量的理解⑴沖量的兩性①時間性：沖量不僅由力決定， 還由力的作用時間決定， 口力的沖量等于該力與該力的作用時間的乘積口②矢量性：對于方向恒定的力來說， 沖量的方向與力的方向一致； 對于作用時間內(nèi)方向變化的力來說，沖量的方向與相應(yīng)時間內(nèi)物體動量改變量的方向一致口(2)作用力和反作用力的沖量：一定等大、反向，但作用力和反作用力做的功之間并無必然聯(lián)系口(3)沖量與功的比較口量功

定義作用在物體上的力和力的作用時間的乘積作用在物體上的力和物體在力的方向上的位移的乘積單位N-sJ公式川Ft（F為恒力 ）WDFlcosa（F為恒力 ）標矢口矢口口量意義①表示力對時間的累積口是動量變化的量度①表示力對空間的累積口是能量變化多少的量度都是過程量，口與力的作用過程相互聯(lián)系【例題 1】（2019?甘肅省慶陽市調(diào)研 ）如圖所示，豎直面內(nèi)有一個固定圓環(huán)， MN是它在豎直方向上的直徑口 兩根光滑滑軌 MPDQN的端點都在圓周上， MP>QN.將兩個完全相同的小口塊aDb分別從 MDQ點無初速度釋放，在它們各自沿 MPDQN運動到圓周上的過程中，下列說法中正確的是 （ ）AW力對兩滑塊的沖量大小相同BDOOD a滑塊的沖量較大CDDOD a滑塊的沖量較小DW滑塊的動量變化大小相同TOC\o"1-5"\h\z【答案】 C【解析】這是“等時圓 ”，口兩滑塊同時到達滑軌底端口合力 FDmgsin6（6為滑軌傾角 ）,Fa>Fb□□□口□對 a滑塊的沖量較大， a滑塊的動量變化也大;重力的沖量大小、方向都相同；彈力 FNDmgcos6，F(xiàn)Na<FNbDDDDDD a滑塊的沖量較小□選 C.【例題 2】（2018?廣西南寧市 3月適應(yīng)測試 ）跳水運動員在跳臺上由靜止直立落下，落入水中后在水中減速運動到速度為零時并未到達池底， 不計空氣阻力， 則關(guān)于運動員從靜止落下到水中向下運動到速度為零的過程中，下列說法不正確的是 （ ）AW動員在空中動量的變化量等于重力的沖量B1運動員整個向下運動過程中合外力的沖量為零C1運動員在水中動量的變化量等于水的作用力的沖量DW動員整個運動過程中重力沖量與水的作用力的沖量等大反向【答案】C【解析】根據(jù)動量定理可知，運動員在空中動量的變化量等于重力的沖量，A項正確;運【解析】根據(jù)動量定理可知，運動員在空中動量的變化量等于重力的沖量，A項正確;運動員整個向下運動過程中，口速度為零，末速度為零，因此合外力的沖量為零， B項正確；運動員在水中動量的變化量等于重力和水的作用力的合力的沖量， C項錯誤；由于整個過程合外力的沖量為零， 因此運動員整個過程中重力沖量與水的作用力的沖量等大反向， D項正口口【例題 3】(多選)如圖所示，一個物體在與水平方向成 e角的拉力F的作用下勻速前進了時間t,則( )AW力對物體的沖量大小為 FtB□拉力對物體的沖量大小為 FtsineC□摩擦力對物體的沖量大小為 FtsineDW外力對物體的沖量大小為零【答案】AD【解析】拉力F對物體的沖量大小為 Ft,故 A項正確，B項錯誤;物體受到的摩擦力 Ff口Fcos仇所以，摩擦力對物體的沖量大小為 F/口Ftcose，故 C項錯誤;物體勻速運動，則合外力為零，所以合外力對物體的沖量大小為零，故 D項正確口題型二動量定理的基本應(yīng)用11動量定理的理解⑴中學(xué)物理中，動量定理研究的對象通常是單個物體口(2)Ft口p'口p是矢量式，兩邊不僅大小相等， 而且方向相同口 式中 Ft是物體所受的合外力的沖量口(3)FtDp'口p除表明兩邊大小、方向的關(guān)系外，還說明了兩邊的因果關(guān)系，口合外力的沖量是動量變化的原因口(4)由FtDp'口p，得 FD^t^D曾，即物體所受的合外力等于物體的動量對時間的變化率口tt21用動量定理解題的基本思路(1)確定研究對象［在中學(xué)階段用動量定理討論的問題，其研究對象一般僅限于單個物體口(2)對物體進行受力分析口可先求每個力的沖量，再求各力沖量的矢量和 合力的沖量;或先求合力，再求其沖量口(3)抓住過程的初、口狀態(tài)，選好正方向，確定各動量和沖量的正負口口(4)根據(jù)動量定理列方程，如有必要還需要補充其他方程，最后代入數(shù)據(jù)求解口【例題 1】(2019?新課標全國口卷)最近，我國為 “長征九號 ”研制的大推力新型火箭發(fā)動機口試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發(fā)取得突破性進展。若某次實驗中該發(fā)動機向后口試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發(fā)取得突破性進展。若某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體速度約為3km/s,產(chǎn)生的推力約為4.8x10噴射的氣體速度約為3km/s,產(chǎn)生的推力約為4.8x106N,則它在 1s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約A口1.6x102kgBD1.6x103kgC1.6x105kgD口1,6x106kg【答案】B□□□□□□□□□□ts□□□□□□□□□□□□□m□□□□□□□□Ft=mv可知，在1s□□□□□□□□□4.8義10□□□□□□□□□□ts□□□□□□□□□□□□□m□□□□□□□□Ft=mv可知，在1s□□□□□□□□□4.8義1063000kg-1.6x103kg1故本題選 B。【例題 2】（2019?安徽省阜陽市第三中學(xué)模擬）2019年阜陽三中科學(xué)晚會中，科技制作社團表演了 “震撼動量球 ”實驗。為感受碰撞過程中的力，在互動環(huán)節(jié)，表演者將球拋向觀眾，假設(shè)質(zhì)量約為 3kg的超大氣球以速度大小豎直向上反彈，作用時間為觀眾雙手受的壓力共計2m/s速度豎直下落到手面， 口觀眾雙手上推，0.2s。忽略氣球所受浮力及空氣阻力，使氣球以原g=10m/s2。則A口30NBD60NC口90ND口120N【答案】C【解析】取豎直向下為正方向，對大氣球由動量定理有：(【解析】取豎直向下為正方向，對大氣球由動量定理有：(mg-F)-At-mv'-mv，代入數(shù)據(jù)解得：F-90N，故c正確?！纠} 3】（2019?山西省晉城市高三下學(xué)期第三次模擬） 太空中的塵埃對飛船的碰撞會阻礙飛船的飛行，質(zhì)量為 M的飛船飛入太空塵埃密集區(qū)域時，需要開動引擎提供大小為平均推力才能維持飛船以恒定速度 v勻速飛行。已知塵埃與飛船碰撞后將完全黏附在飛船上，則在太空塵埃密集區(qū)域單位時間內(nèi)黏附在飛船上塵埃的質(zhì)量為TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一FF-FF F\o"CurrentDocument"A口 M+— B口一一M CoM一一 D口 一vv vv【答案】D【解析】設(shè)單位時間內(nèi)黏附在飛船上塵埃的質(zhì)量為 m。以單位時間內(nèi)黏附在飛船上的塵口為研究對象，根據(jù)動量定理有：Ft=mv-0,其中t=1s,可得：【例題 4】一質(zhì)量為60kg的運動員從下蹲狀態(tài)豎直向上跳起，經(jīng)Fm=一口DODDtD0.2s,以大小m/s的速度離開地面，取重力加速度gD10m/s2,在這0.2s內(nèi)(A1地面對運動員的沖量大小為180N-sB1地面對運動員的沖量大小為60N-sC1地面對運動員做的功為30JDW面對運動員做的功為零【答案】AD【解析】人的速度由原來的零，起跳后變?yōu)関，設(shè)向上為正方向，由動量定理可得：mgtDmv10,故地面對人的沖量為：川mv口mgtD60x1N-s口600x0.2N-s口180N-s,故正確，B錯誤；人在跳起時，地面對人的支持力豎直向上，在跳起過程中，在支持力方向上沒有位移，所以地面對運動員的支持力不做功，故C錯誤，DODD題型三動量定理在多過程問題中的應(yīng)用應(yīng)用動量定理解決多過程問題的方法與動能定理類似，有分段列式和全程列式兩種思路口【例題1】一高空作業(yè)的工人重為600N,系一條長為LD5m的安全帶，口工人不慎跌落時安全帶的緩沖時間tD1s（工人最終靜止懸掛在空中），則緩沖過程中安全帶受的平均沖力是多少？（g取10m/s2,忽略空氣阻力的影響【答案】1200N,方向豎直向下【解析】解法一分段列式法：依題意作圖，如圖所示，Y〃〃/〃被Y〃〃/〃〃入設(shè)工人剛要拉緊安全帶時的速度為v1,v12D2gL，得經(jīng)緩沖時間1s后速度變?yōu)?,取向下的方向為正方向，對工人由動量定理知，工人受兩個力作用，即拉力F和重力mg,所以 (mgDF)tD0Dmv1,FDmgt口mv1

t將數(shù)值代入得FD1200N.由牛頓第三定律，工人給安全帶的平均沖力F'為1200N,方向豎直向下口解法二全程列式法：在整個下落過程中對工人應(yīng)用動量定理，重力的沖量大小為mg（\，，，2L[t），拉力 F的沖量大小為 Ft.初、末動量都是零，取向下為正方向，由動量定理知【例題 2】（2019【例題 2】（2019?天津市和平區(qū)高三三模）沿水平方向拋出，小球距離地面的高度是F'口FD1200N,方向豎直向下口質(zhì)量m=0.1kg的小球以v=10m/s的初速度0h=5m1g=10m/s2叫下面說法正確的是AW球落地時速度大小是 10v7m/sB1B1小球在落地時重力的瞬時功率為10<2WC1小球在空中運動過程中，任意相等時間內(nèi)小球動能變化相等D1小球在空中運動過程中，任意相等時間內(nèi)小球動量變化相等【答案】 ADC1小球在空中運動過程中，任意相等時間內(nèi)小球動能變化相等D1小球在空中運動過程中，任意相等時間內(nèi)小球動量變化相等【答案】 AD7 1…【解析】 A、根據(jù) h=萬gt2，解得:2h2x5 1=1s，則小球落地時豎直方向的速度v=gt=10x1=10m/s2，則小球落地時速度大小y102+102+102=10<2m/s,故A正確；B、小球在落地時重力的瞬時功率mgh=AE，由kP=mgv=0.1x10x10=10W，故 B錯誤； mgh=AE，由kgy于物體在豎直方向上是自由落體運動，物體下降的高度也是越來越大，于物體在豎直方向上是自由落體運動，物體下降的高度也是越來越大，C錯誤；D、由動量定理可得：重力做的功越來越多， 動能的變化量也是越來越大， 口mgAt=mAv,小球在空中運動過程中，任意相等時間內(nèi)小球動量變化相等，故 D正確。題型四應(yīng)用動量定理處理“流體模型”的沖擊力問題11研究對象常常需要選取流體為研究對象，如水、空氣等口21研究方法隔離出一定形狀的一部分流體作為研究對象，然后列式求解口31基本思路

⑴在極短時間 At內(nèi)，取一小柱體作為研究對象口(2)求小柱體的體積 AVQvSAt(3)求小柱體質(zhì)量 AmQpAVQ^vS.At(4)求小柱體的動量變化 ApQvAmQpv2SAt(5)應(yīng)用動量定理 FAtQAp【例題 1】(2016?全國卷口 ?35(2))某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為 M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中□為計算方便起見，假設(shè)水柱從橫截面積為 S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出口玩具底部為平板(面積略大于S)；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口忽略空氣阻力皿口水的密度為v0豎直向上噴出口玩具底部為平板(面積略大于S)；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口忽略空氣阻力皿口水的密度為p，重力加速度大小為 g.求：(1)噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；(2)玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度口【答案】 (1)Pv0S(2)十iMfS【解析】 (1)在剛噴出一段很短的 At時間內(nèi)，可認為噴出的水柱保持速度v0不變口該時間內(nèi)，噴出水柱高度 AlQv0A用噴出水柱質(zhì)量 AmQpAVD其中 AV為水柱體積，滿足 AVQAIS③由①②③可得：噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為Am后口pv0S(2)設(shè)玩具底板相對于噴口的高度為 h由玩具受力平衡得 F沖QMgD其中，F(xiàn)沖為水柱對玩具底板的作用力由牛頓第三定律： F壓QF沖⑤其中，F(xiàn)壓為玩具底板對水柱的作用力，設(shè)由運動學(xué)公式： v，2Dv02QD2ghD在很短 At時間內(nèi)，沖擊玩具的水柱的質(zhì)量為AmQpv0SAt⑦由題意可知，在豎直方向上，對該部分水柱應(yīng)用動量定理(F壓DAmg)AtQAmvfD由于 At很小， Amg也很小，可以忽略，⑧式變?yōu)镕AtQAmvfD壓由④⑤⑥⑦⑨可得 hQ910M2?2g2p2v2S2v'為水柱到達玩具底面時的速度Am【例題于露臺，測得 1小時內(nèi)口中水位上升了45mm.查詢得知，當(dāng)時雨滴豎直下落速度約為12m/s,據(jù)此估算該壓強約為 （口雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計雨滴重力，雨水的密度為1X103kg/m3)()A口0.15PaBD0.54PaC【例題于露臺，測得 1小時內(nèi)口中水位上升了