2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章動(dòng)量習(xí)題課新教材真情境折射出的命題新導(dǎo)向?qū)W案新人教版

習(xí)題課新教材、真情境折射出的命題新導(dǎo)向(一)探究動(dòng)量守恒定律選自人教版教材選修3－5P12，P16[精要解讀]1．甲圖相當(dāng)于“人車模型〞，大錘連續(xù)敲打，并不能使車持續(xù)向右運(yùn)動(dòng)。2．乙圖相當(dāng)于“反沖運(yùn)動(dòng)〞，原來靜止在滑冰場上的兩個(gè)人，不管誰來推誰一下，兩個(gè)人都會(huì)向相反方向滑去。[創(chuàng)新訓(xùn)練]1．(多項(xiàng)選擇)在光滑的水平面上有一輛平板車，一個(gè)人站在車上用大錘敲打車的左端，以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．每敲打一次，小車就向右移動(dòng)一段距離B．每敲打一次完畢，小車就一定靜止C．每次斜向上舉錘時(shí)，小車就向左移動(dòng)D．每次錘從高處落向小車時(shí)，小車就向左移動(dòng)解析：選BD人舉錘敲打小車的過程，人、錘和車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。人舉錘時(shí)車向右移動(dòng)，錘落向小車時(shí)車向左移動(dòng)，錘砸在小車上時(shí)車、人、錘都恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)，應(yīng)選B、D。2．幾個(gè)同學(xué)在旱冰場閑聊時(shí)說起了滑旱冰的物理學(xué)知識(shí)，于是大家想要粗略驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，設(shè)計(jì)好方案后按以下步驟進(jìn)行：a．在寬闊水平的場地上選取兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)，分別沿相反方向畫射線，選取一定長度為標(biāo)度畫上刻度；b．兩個(gè)同學(xué)穿好旱冰鞋分別站立在一個(gè)原點(diǎn)上，對(duì)推，旁邊同學(xué)用智能跟拍；c．改變對(duì)推人數(shù)，比方一方兩個(gè)同學(xué)相互抱住，另一方一個(gè)同學(xué)，旁邊同學(xué)拍下運(yùn)動(dòng)場景；d．選取同學(xué)的運(yùn)動(dòng)軌跡根本沿著射線的視頻，從視頻中得到一些相關(guān)數(shù)據(jù)。請(qǐng)答復(fù)：(1)要完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模x出以下你認(rèn)為需要用到的數(shù)據(jù)____________。A．本地重力加速度gB．對(duì)推雙方的質(zhì)量m1、m2C．對(duì)推雙方滑行的標(biāo)度數(shù)目n1、n2D．互推過程的時(shí)間E．旱冰鞋與地面之間的摩擦因數(shù)μ(2)用選出的物理量寫出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式____________________。(3)寫出可能影響驗(yàn)證的某一個(gè)因素_________________________________________。解析：(1)要驗(yàn)證的關(guān)系是：m1v1＝m2v2；而v1＝eq\r(2an1)，v2＝eq\r(2an2)，即m1eq\r(2an1)＝m2eq\r(2an2)，即m1eq\r(n1)＝m2eq\r(n2)。那么需要用到的數(shù)據(jù)是：對(duì)推雙方的質(zhì)量m1、m2以及對(duì)推雙方滑行的標(biāo)度數(shù)目n1、n2，應(yīng)選B、C。(2)用選出的物理量寫出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為m1eq\r(n1)＝m2eq\r(n2)。(3)可能影響驗(yàn)證的因素：雙方旱冰鞋與地面間的摩擦因數(shù)不同；地面平整程度不同；對(duì)推過程時(shí)間較長，摩擦力的沖量較大；推開后同學(xué)身體有轉(zhuǎn)動(dòng)等等。答案：(1)BC(2)m1eq\r(n1)＝m2eq\r(n2)(3)雙方旱冰鞋與地面間的摩擦因數(shù)不同；地面平整程度不同；對(duì)推過程時(shí)間較長，摩擦力的沖量較大；推開后同學(xué)身體有轉(zhuǎn)動(dòng)等等(二)反沖運(yùn)動(dòng)和火箭(選自人教版教材選修3－5P22、P23)[精要解讀]1．反沖運(yùn)動(dòng)是動(dòng)量守恒定律很好的表達(dá)，反沖就靠內(nèi)力的作用使物體分裂而向相反方向運(yùn)動(dòng)。2．用槍射擊、噴水裝置、火箭發(fā)射等都與反沖運(yùn)動(dòng)有關(guān)。[創(chuàng)新訓(xùn)練]1.如下圖，一個(gè)下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上，左端與豎直墻壁接觸。現(xiàn)翻開右端閥門，氣體向外噴出，設(shè)噴口的面積為S，氣體的密度為ρ，氣體向外噴出的速度為v，那么氣體剛噴出時(shí)貯氣瓶左端對(duì)豎直墻壁的作用力大小是()A．ρvSB.eq\f(ρv2,S)C.eq\f(1,2)ρv2SD．ρv2S解析：選DΔt時(shí)間內(nèi)貯氣瓶噴出氣體的質(zhì)量Δm＝ρSv·Δt，對(duì)于貯氣瓶、瓶內(nèi)氣體及噴出的氣體所組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量定理得FΔt＝Δmv－0，解得F＝ρv2S，由牛頓第三定律得F′＝F＝ρv2S，選項(xiàng)D正確。2．(多項(xiàng)選擇)向空中發(fā)射一枚炮彈，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)炮彈的速度v0恰好沿水平方向時(shí)，炮彈炸裂成a、b兩塊，假設(shè)質(zhì)量較大的a的速度方向仍沿原來的方向，那么()A．b的速度方向一定與原來速度方向相反B．從炸裂到落地的這段時(shí)間內(nèi)，a飛行的水平距離一定比b的大C．a(chǎn)、b一定同時(shí)到達(dá)水平地面D．在炸裂過程中，a、b受到的爆炸力的大小一定相等解析：選CD炮彈炸裂前后動(dòng)量守恒，選定v0的方向?yàn)檎较?，那么mv0＝mava＋mbvb，顯然vb＞0、vb＜0、vb＝0都有可能，故A錯(cuò)誤；|vb|＞|va|、|vb|＜|va|、|vb|＝|va|也都有可能，爆炸后，a、b都做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，下落高度相同那么運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，飛行的水平距離與速度大小成正比，由于炸裂后a、b的速度關(guān)系未知，所以a、b飛行的水平距離無法比擬，故B錯(cuò)誤，C正確；炸裂過程中，a、b之間的力為相互作用力，大小相等，故D正確。3．(多項(xiàng)選擇)為完成某種空間探測任務(wù)，需要在太空站上發(fā)射空間探測器，探測器通過向后噴氣而獲得反沖力使其加速。探測器的質(zhì)量為M，每秒鐘噴出的氣體質(zhì)量為m，噴射氣體的功率恒為P，不計(jì)噴氣后探測器的質(zhì)量變化。那么()A．噴出氣體的速度為eq\r(\f(P,m))B．噴出氣體的速度為eq\r(\f(2P,m))C．噴氣Δt秒后探測器獲得的動(dòng)能為eq\f(mPΔt2,M)D．噴氣Δt秒后探測器獲得的動(dòng)能為eq\f(mPΔt2,2M)解析：選BC對(duì)t＝1s內(nèi)的噴出氣體，由動(dòng)能定理得Pt＝eq\f(1,2)mv12，解得v1＝eq\r(\f(2P,m))，故B正確，A錯(cuò)誤。在Δt時(shí)間內(nèi)，噴出氣體整體與探測器動(dòng)量守恒，有Mv2＝mΔt·v1，探測器的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)Mv22，解得Ek＝eq\f(mPΔt2,M)，故C正確，D錯(cuò)誤。(一)生活中的動(dòng)量、沖量、動(dòng)量守恒eq\a\vs4\al([命題新視野])1．體育運(yùn)動(dòng)、娛樂活動(dòng)等，都包含有和動(dòng)量、沖量以及動(dòng)量守恒有關(guān)的物理知識(shí)。2．根據(jù)實(shí)際情況，建立物理模型，根據(jù)動(dòng)量、沖量的概念和動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律就可以解決這類問題。[創(chuàng)新訓(xùn)練]1．如圖為跳水運(yùn)發(fā)動(dòng)從起跳到落水過程的示意圖，運(yùn)發(fā)動(dòng)從最高點(diǎn)到入水前的運(yùn)動(dòng)過程記為Ⅰ，運(yùn)發(fā)動(dòng)入水后到最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程記為Ⅱ，忽略空氣阻力，那么運(yùn)發(fā)動(dòng)()A．過程Ⅰ的動(dòng)量改變量等于零B．過程Ⅱ的動(dòng)量改變量等于零C．過程Ⅰ的動(dòng)量改變量等于重力的沖量D．過程Ⅱ的動(dòng)量改變量等于重力的沖量解析：選C過程Ⅰ中動(dòng)量改變量等于重力的沖量，即為mgt，不為零，故A錯(cuò)誤，C正確；運(yùn)發(fā)動(dòng)入水前的速度不為零，末速度為零，過程Ⅱ的動(dòng)量改變量不等于零，故B錯(cuò)誤；過程Ⅱ的動(dòng)量改變量等于合外力的沖量，不等于重力的沖量，故D錯(cuò)誤。2.使用無人機(jī)植樹時(shí)，為保證樹種的成活率，將種子連同營養(yǎng)物質(zhì)制成種子膠囊。播種時(shí)，在離地面10m高處以15m/s的速度水平勻速飛行的無人機(jī)上，播種器利用空氣壓力把種子膠囊以5m/s的速度(相對(duì)播種器)豎直向下射出，種子膠囊進(jìn)入地面下10cm深處完成一次播種。種子膠囊的總質(zhì)量為20g，不考慮其所受大氣阻力及進(jìn)入土壤后的重力作用，取g＝10m/s2，那么()A．射出種子膠囊的過程中，播種器對(duì)種子膠囊做的功為2.5JB．離開無人機(jī)后，種子膠囊在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\r(2)sC．土壤對(duì)種子膠囊沖量的大小為3eq\r(2)kg·m/sD．種子膠囊在土壤內(nèi)受到平均阻力的大小為22.5eq\r(2)N解析：選D射出種子膠囊的過程中，播種器對(duì)種子膠囊做的功等于其動(dòng)能的增量，即W＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×0.02×52J＝0.25J，A錯(cuò)誤；膠囊離開無人機(jī)后在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由h＝vt＋eq\f(1,2)gt2得：10＝5t＋eq\f(1,2)×10t2，解得t＝1s(另一個(gè)解舍去)，B錯(cuò)誤；種子膠囊落地時(shí)豎直速度vy＝v＋gt＝15m/s，水平速度vx＝v0＝15m/s，進(jìn)入土壤過程在豎直方向有：h′＝eq\f(vy2,2a)，t′＝eq\f(vy,a)，可求得t′＝eq\f(1,75)s，由動(dòng)量定理I＝Ft′＝0－(－mv′)，v′＝eq\r(vy2＋vx2)，可解得土壤對(duì)種子膠囊的沖量大小I＝mv′＝eq\r(2)kg·m/s，平均阻力大小F＝22.5eq\r(2)N，故C錯(cuò)誤，D正確。3.如圖是某少年進(jìn)行滑板訓(xùn)練時(shí)的示意圖。滑板原來靜止在水平地面某處，少年以某一水平初速度跳上滑板，之后與滑板一起以v＝2.0m/s的速度開始沿水平地面向左滑行，經(jīng)過x＝20m的距離后停下。此后少年又從滑板上水平向左跳出，滑板變成向右滑行，返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)恰好停下?；宓馁|(zhì)量m＝4kg，少年的質(zhì)量M＝40kg，滑板滑行過程受到的路面阻力大小與滑板對(duì)地面的壓力大小成正比。求：(1)少年與滑板一起滑行過程受到的路面阻力大??；(2)少年跳上滑板時(shí)的水平初速度v1的大小和跳離滑板時(shí)的水平速度v2的大小。解析：此題借助人船模型考查動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理。(1)少年與滑板一起滑行過程，由動(dòng)能定理那么有fx＝eq\f(1,2)(M＋m)v2，代入數(shù)據(jù)解得路面阻力大小為f＝4.4N。(2)少年跳上滑板過程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，那么有Mv1＝(M＋m)v，代入數(shù)據(jù)解得v1＝2.2m/s，少年跳離滑板過程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，那么有Mv2－mv3＝0，滑板返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)恰好停下，由動(dòng)能定理，有f′x＝eq\f(1,2)mv32，根據(jù)題意有eq\f(f′,f)＝eq\f(m,M＋m)，聯(lián)立得v2＝0.2m/s。答案：(1)4.4N(2)2.2m/s0.2m/s(二)動(dòng)量守恒定律在航天科技中的應(yīng)用eq\a\vs4\al([命題新視野])宇航員在太空行走，嫦娥探月探測器的發(fā)射和著陸等過程中，包含動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用等物理知識(shí)。[創(chuàng)新訓(xùn)練]1．如下圖，甲、乙兩名宇航員正在離空間站一定距離的地方執(zhí)行太空維修任務(wù)。某時(shí)刻甲、乙都以大小為v0＝2m/s的速度相向運(yùn)動(dòng)，甲、乙和空間站在同一直線上且可視為質(zhì)點(diǎn)。甲和他的裝備總質(zhì)量為M1＝90kg，乙和他的裝備總質(zhì)量為M2＝135kg，為了防止直接相撞，乙從自己的裝備中取出一質(zhì)量為m＝45kg的物體A推向甲，甲迅速接住A(1)求乙要以多大的速度v(相對(duì)于空間站)將A推出；(2)設(shè)甲與A作用時(shí)間為t＝0.5s，求甲與A的相互作用力F的大小。解析：(1)以甲、乙、A三者組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以乙運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，那么有M2v0－M1v0＝(M1＋M2)v1以乙和A組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由動(dòng)量守恒定律得M2v0＝(M2－m)v1＋mv解得v1＝0.4m/s，v＝5.2m/s。(2)以甲為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得Ft＝M1v1－(－M1v0)，解得F＝432N。答案：(1)5.2m/s(2)432N2．如圖是某科技小組制作的“嫦娥五號(hào)〞模擬裝置示意圖，用來演示“嫦娥五號(hào)〞空中懸停和著陸后的別離過程，它由著陸器和巡視器兩局部組成，其中著陸器內(nèi)部有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，底部有噴氣孔，在連接巡視器的一側(cè)有彈射器。演示過程：先讓發(fā)動(dòng)機(jī)豎直向下噴氣，使整個(gè)裝置豎直上升至某個(gè)位置處于懸停狀態(tài)，然后讓裝置慢慢下落到水平面上，再啟動(dòng)彈射器使著陸器和巡視器瞬間別離，向相反方向做減速直線運(yùn)動(dòng)。假設(shè)兩者均停止運(yùn)動(dòng)時(shí)相距為L，著陸器(含彈射器)和巡視器的質(zhì)量分別為M和m，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣口截面面積為S，噴出氣體的密度為ρ；不計(jì)噴出氣體對(duì)整體質(zhì)量的影響。求：(1)裝置懸停時(shí)噴出氣體的速度；(2)彈射器給著陸器和巡視器提供的動(dòng)能之和。解析：此題考查反沖運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)量守恒與能量守恒。(1)懸停時(shí)氣體對(duì)模擬裝置的作用力為F，那么F＝(M＋m)g，取Δt時(shí)間噴出的氣體為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得FΔt＝ρSvΔt·v，解得v＝eq\r(\f(M＋mg,ρS))。(2)設(shè)