新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題36 動量 沖量和動量定理（原卷版）

專題36動量沖量和動量定理導(dǎo)練目標導(dǎo)練內(nèi)容目標1動量、動量變化量和沖量目標2動量定理目標3用動量定理解決流體類和微粒類“柱狀模型”問題【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】動量、動量變化量和沖量1．動能、動量、動量變化量的比較動能動量動量變化量定義物體由于運動而具有的能量物體的質(zhì)量和速度的乘積物體末動量與初動量的矢量差定義式Ek＝eq\f(1,2)mv2p＝mvΔp＝p′－p標矢性標量矢量矢量特點狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程Ek＝eq\f(p2,2m)，Ek＝eq\f(1,2)pv，p＝eq\r(2mEk)，p＝eq\f(2Ek,v)聯(lián)系(1)都是相對量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動能發(fā)生變化，則動量一定也發(fā)生變化；但動量發(fā)生變化時動能不一定發(fā)生變化2．沖量的計算(1)恒力的沖量：直接用定義式I＝Ft計算。(2)變力的沖量①方向不變的變力的沖量，若力的大小隨時間均勻變化，即力為時間的一次函數(shù)，則力F在某段時間t內(nèi)的沖量I＝eq\f(F1＋F2,2)t，其中F1、F2為該段時間內(nèi)初、末兩時刻力的大小。②作出F-t變化圖線，圖線與t軸所夾的面積即為變力的沖量。如圖所示。③對于易確定始、末時刻動量的情況，可用動量定理求解，即通過求Δp間接求出沖量?！纠?】兩個質(zhì)量不同的物體在同一水平面上滑行，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)相同，比較它們滑行的最大距離，下列判斷中正確的是（）A．若兩物體的初速度相等，則它們的最大滑行距離相等B．若兩物體的初動量相等，則它們的最大滑行距離相等C．若兩物體的初動能相等，則質(zhì)量小的最大滑行距離大D．若兩物體停止前的滑行時間相等，則兩物體的最大滑行距離相等【例2】一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊在合外力SKIPIF1<0的作用下從靜止開始沿直線運動。SKIPIF1<0隨某物理量變化的圖線如圖所示，則（）A．若橫軸為時間t/s，則SKIPIF1<0時物塊的動量大小為SKIPIF1<0B．若橫軸為時間t/s，則SKIPIF1<0時物塊的動量大小為SKIPIF1<0C．若橫軸為位移x/m，則SKIPIF1<0時物塊的動能大小為SKIPIF1<0D．若橫軸為位移x/m，則SKIPIF1<0時物塊的動能大小為SKIPIF1<0動量定理1.動量定理的理解(1)動量定理表明沖量是使物體動量發(fā)生變化的原因,沖量是物體動量變化的量度。這里所說的沖量必須是物體所受的合外力的沖量(或者說是物體所受各外力沖量的矢量和)。(2)動量定理給出了沖量和動量變化間的相互關(guān)系。(3)現(xiàn)代物理學(xué)把力定義為物體動量的變化率:F=Δp(4)動量定理的表達式F·Δt=Δp是矢量式,在一維的情況下,各個矢量必須以同一個規(guī)定的方向為正方向。運用它分析問題時要特別注意沖量、動量及動量變化量的方向,公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力。(5)動量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時間變化的力。這種情況下,動量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值。2.應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象(1)當物體的動量變化量一定時,力的作用時間Δt越短,力F就越大,力的作用時間Δt越長,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。(2)當作用力F一定時,力作用時間Δt越長,動量變化量Δp越大,力的作用時間Δt越短,動量變化量Δp越小。3.動量定理的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用I=Δp求變力的沖量如果物體受到大小或方向改變的力的作用,則不能直接用I=Ft求沖量,可以求出該力作用下物體動量的變化Δp,等效代換得出變力的沖量I。(2)應(yīng)用Δp=FΔt求動量的變化【例3】當?shù)貢r間2021年7月30日，東京奧運會女子蹦床決賽，整套動作完美發(fā)揮的朱雪瑩，以56.635分奪得金牌，幫助中國蹦床隊時隔13年重獲該項目冠軍。隊友劉靈玲收獲一枚銀牌。已知朱雪瑩的體重為45kg，在比賽中，朱雪瑩從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回離水平網(wǎng)面5.0m高處。已知朱雪瑩與網(wǎng)接觸的時間為0.15s，若把這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當作恒力處理，g取SKIPIF1<0，則（）A．運動員下落接觸網(wǎng)面前瞬間的速度為6m/sB．運動員上升離開網(wǎng)面瞬間的速度為10m/sC．運動員和網(wǎng)面之間的相互作用力大小為5400ND．運動員和網(wǎng)面之間的相互作用力大小為5850N【例4】水平面上有質(zhì)量相等的a、b兩個物體，分別施加水平推力作用在a、b上，使a、b在水平面上運動起來。在t1、t2時刻分別撤去作用在a、b上的推力，兩物體繼續(xù)運動一段距離后停下、兩物體的v－t圖像如圖所示，圖中實線為a的運動圖線，虛線為b的運動圖線，圖線中AB段平行于CD段。在a、b運動的整個過程中（）A．a(chǎn)受到的水平推力沖量等于b受到的水平推力沖量B．a(chǎn)受到的水平推力沖量小于b受到的水平推力沖量C．摩擦力對a物體的沖量等于摩擦力對b物體的沖量D．合力對a物體的沖量等于合外力對b物體的沖量用動量定理解決流體類和微粒類“柱狀模型”問題1.流體類“柱狀模型”問題流體及其特點通常液體流、氣體流等被廣義地視為“流體”，質(zhì)量具有連續(xù)性，通常已知密度ρ分析步驟1建立“柱狀模型”，沿流速v的方向選取一段柱形流體，其橫截面積為S2微元研究，作用時間Δt內(nèi)的一段柱形流體的長度為Δl，對應(yīng)的質(zhì)量為Δm＝ρSvΔt3建立方程，應(yīng)用動量定理研究這段柱狀流體【例5】如圖所示，一橫截面積為S的注射器豎直固定，管內(nèi)充滿密度為ρ的液體，其下端面上有一截面積為SKIPIF1<0S的小噴口，噴口離地的高度為h（h遠大于噴口的直徑）。管中有一輕活塞，用豎直向下的推力F使活塞以速度v0勻速推動液體，使液體從噴口射出，液體擊打在水平地面上后速度立即變?yōu)榱?。若重力加速度為g，液體在空中不散開，不計空氣阻力，液體不可壓縮且沒有黏滯性，活塞與管內(nèi)壁無摩擦。則下列判斷正確的是（）A．液體從小噴口豎直射出速度的大小為10v0B．推力F的大小不變C．液體剛落地的速度大小為SKIPIF1<0D．若不考慮重力作用，液體擊打地面平均作用力的大小為SKIPIF1<02.微粒類“柱狀模型”問題微粒及其特點通常電子流、光子流、塵埃等被廣義地視為“微?！?，質(zhì)量具有獨立性，通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟1建立“柱狀模型”，沿運動的方向選取一段微元，柱體的橫截面積為S2微元研究，作用時間Δt內(nèi)一段柱形流體的長度為Δl，對應(yīng)的體積為ΔV＝Sv0Δt，則微元內(nèi)的粒子數(shù)N＝nv0SΔt3先應(yīng)用動量定理研究單個粒子，建立方程，再乘以N計算【例6】對于同一物理問題，常常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。正方體密閉容器中有大量運動粒子，每個粒子質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量，為簡化問題，我們假定粒子大小可以忽略；其速率均為v，且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。利用所學(xué)力學(xué)知識，導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v的關(guān)系正確的是（）A．SKIPIF1<0nmv2 B．SKIPIF1<0nmv2C．SKIPIF1<0nmv2 D．nmv2【多維度分層專練】1．如圖所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細桿，a、b、c、d四個點位于同一圓周上，a在圓周最高點，d在圓周最低點，每根桿上都套著質(zhì)量相等的小滑環(huán)（圖中未畫出），三個滑環(huán)分別從a、b、c三個點同時由靜止釋放。關(guān)于它們下滑的過程，下列說法正確的是（）A．重力對它們的沖量相同 B．彈力對它們的沖量相同C．合外力對它們的沖量相同 D．它們動能的增量相同2．人們經(jīng)常利用“打夯”的方式將松散的地面夯實，如圖所示，在某次打夯過程中，甲、乙兩人通過繩子對對重物各施加一個力，將重物提升到距地面SKIPIF1<0后重物做自由落體運動把地面砸結(jié)實。已知重物從接觸接觸地面到速度為零用時SKIPIF1<0，重物的質(zhì)量為SKIPIF1<0，取SKIPIF1<0，則下列說法正確的的是（）A．重物下降過程中中，機械能變小B．重物上升過程中，機械能守恒C．在接觸地面到速度為零的過程中重物對地面的平均作用力為SKIPIF1<0D．在接觸地面到速度為為零的過程中地面對重物作用力的沖量大小為SKIPIF1<03．如圖SKIPIF1<0所示，一個物體放在粗糙的水平地面上。在SKIPIF1<0時刻，物體在水平力SKIPIF1<0作用下由靜止開始做直線運動。在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時間內(nèi)物體的加速度SKIPIF1<0隨時間SKIPIF1<0的變化規(guī)律如圖SKIPIF1<0所示。已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)處處相等。則（）A．SKIPIF1<0時刻，力SKIPIF1<0等于SKIPIF1<0B．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時間內(nèi)，合力的沖量大小SKIPIF1<0C．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時間內(nèi)，力SKIPIF1<0大小恒定D．在SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時間內(nèi)，物體的速度逐漸變小4．如圖，在光滑水平面上有AB兩點，AB相距s，一質(zhì)量為m的小球由A點以大小為SKIPIF1<0的初速度向右運動。小球受到水平面內(nèi)的恒力F作用，經(jīng)時間t小球達到B點，其速度大小仍為SKIPIF1<0，方向與初速度SKIPIF1<0方向夾角成SKIPIF1<0120°。則小球由A運動到B過程中，下列說法正確的是（）A．恒力方向與初速度方向相反B．恒力大小為SKIPIF1<0C．恒力對物體做正功，其大小為SKIPIF1<0D．恒力沖量的大小為SKIPIF1<05．為估算淋浴時，人頭部受水沖擊產(chǎn)生的平均壓強。測試員在花灑下自己頭頂處，放置一個燒杯，測得半分鐘內(nèi)燒杯中水面上升了90mm，查詢得知花灑噴出的水落至頭頂時速度約為0.7m/s。據(jù)此估算人頭部受水沖擊的平均壓強約為（設(shè)水滴撞擊頭部后無反彈，不計水滴重力，水的密度為1.0×103kg/m3，將人頭頂視為平面）（）A．2.1Pa B．4.9PaC．210Pa D．490Pa6．離子推進器已經(jīng)全面應(yīng)用于我國航天器，其工作原理如圖所示，推進劑氙原子P噴注入腔室C后，被電子槍G射出的電子碰撞而電離，成為帶正電的氙離子。氙離子從腔室C中飄移過柵電極A的速度大小可忽略不計，在柵電極A、B之間的電場中加速，并從柵電極B噴出。在加速氙離子的過程中飛船獲得反推力。已知柵電極A、B之間的電壓為U，氙離子的質(zhì)量為m、電荷量為q，AB間距為d，推進器單位時間內(nèi)噴射的氙離子數(shù)目n。則噴射離子過程中，對推進器產(chǎn)生的反沖作用力大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體P接觸，但未與物體P連接，彈簧水平且無形變?，F(xiàn)對物體P施加一個水平向右的瞬間沖量，大小為I0，測得物體P向右運動的最大距離為x0，之后物體P被彈簧彈回最終停在距離初始位置左側(cè)2x0處。已知彈簧始終在彈簧彈性限度內(nèi)，物體P與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，下列說法中正確的是（）A．物體P與彈簧作用的過程中，系統(tǒng)的最大彈性勢為SKIPIF1<0B．彈簧被壓縮成最短之后的過程，P先做加速度減小的加速運動，再做加速度減小的減速運動，最后做勻減速運動C．最初對物體P施加的瞬時沖量SKIPIF1<0D．物體P整個運動過程，摩擦力的沖量與彈簧彈力的沖量大小相等、方向相反8．我國規(guī)定摩托車、電動車、自行車騎乘人員必須依法佩戴具有防護作用的安全頭盔。小明在某輕質(zhì)頭盔的安全性測試中進行了模擬檢測，某次他在頭盔中裝入質(zhì)量為5.0kg的物體，物體與頭盔緊密接觸，使其從1.80m的高處自由落下，并與水平面發(fā)生碰撞，頭盔被擠壓了0.03m時，物體的速度減為0。如圖所示，擠壓過程中視為勻減速直線運動，不考慮物體和地面的形變，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）頭盔觸地前瞬間的速度大?。唬?）物體做勻減速直線運動的時間；（3）勻減速直線運動過程中頭盔對物體的平均作用力大小。9．如圖甲所示，光滑的圓形軌道與光滑斜面通過一粗糙的水平面上連接，有一質(zhì)量為5kg的物體，在大小為20N沿斜面向下的恒力F的作用下由靜止