2021高考物理二轮复习第一篇专题五考向1动量定理的理解和应用学案

1、考向1动量定理的理解和应用(2020全国卷)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零,关于安全气囊在此过程中的作用,下列说法正确的是()a.增加了司机单位面积的受力大小b.减少了碰撞前后司机动量的变化量c.将司机的动能全部转换成汽车的动能d.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积(1)审题破题眼:(2)情境化模型:初末动量确定动量变化量确定冲量确定延长时间减小受力增大面积减小压强(3)命题陷阱点:陷阱1:误以为延长时间会减小动量的变化量或冲量碰撞过程的初、末速度与气囊无关,初、末动量也与气囊无关,延长时间减小受力而非冲量或动

2、量变化量。陷阱2:误以为增大面积会增大单位面积上的受力冲量不变,时间延长会减小受力,同样的力增大面积会减小压强。1.理解动量定理的要点(1)应用动量定理时研究对象既可以是单一物体,也可以是系统,当为系统时不考虑内力的冲量。(2)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。(3)动量定理的表达式ft=p是矢量式,列方程之前先规定正方向。2.用动量定理解释现象(1)p一定时,f的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小。(2)f一定,此时力的作用时间越长,p就越大;力的作用时间越短,p就越小。分析问题时,要把哪个量一定,哪个量变化搞清楚。3.动量定理的两个重要应用(1)应用i=p求变力的

3、冲量。(2)应用p=ft求动量的变化量。动量定理的解题技巧(1)对不涉及加速度和位移的力与运动的关系问题,应用动量定理不需要考虑运动过程的细节,解题较为方便。(2)在应用动量定理解题时,需要表达物体(沿某方向)受到的合冲量,所以一定要对物体认真进行受力分析,不可有遗漏的力。(3)当合力远大于重力时,可忽略重力的冲量。(4)对于变力的冲量,往往通过动量定理来计算。(5)建立方程时要事先选定正方向,确定力与速度的正、负号。1.(动量定理求冲力)一架从墨尔本飞往布里斯班的飞机,飞到1 500 m 高时恰撞到了一只兔子,当时这只兔子正被一只鹰抓着,两者撞到飞机当场殒命。设当时飞机正以 720 km/h

4、 的速度飞行,撞到质量为2 kg的兔子,作用时间为0.1 s。则飞机受到兔子的平均撞击力约为()a.1.44103 nb.4.0103 nc.8.0103 nd.1.44104 n2.(图象问题)(多选)一质量为2 kg 的物块在合外力f的作用下从静止开始沿直线运动。f随时间t变化的图线如图所示,则()a.t=1 s时物块的速率为1 m/sb.t=2 s时物块的动量大小为4 kgm/sc.t=3 s时物块的动量大小为5 kgm/sd.t=4 s时物块的速度为零3.(变力在动量定理的应用)如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,04 s内其合外力随时间变化的关系图线为某一正弦函数,下列表

5、述不正确的是()a.02 s内合外力的冲量一直增大b.04 s内合外力的冲量为零c.2 s末物体的动量方向发生变化d.04 s内物体动量的方向一直不变4.(动量定理解决实际问题)一高空作业的工人质量为60 kg,系一条长为l=5 m的安全带,若工人由静止不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1 s(工人最终静止悬挂在空中),则缓冲过程中安全带受的平均冲力是多少?(g取10 m/s2,忽略空气阻力的影响)专题五动量和能量考向1/研透真题破题有方/d有无安全气囊司机初动量和末动量均相同,则动量的改变量也相同,故选项b错误;安全气囊可以延长司机受力作用时间,同时增大司机的受力面积,根据动量定理,则减少了司机

6、受力大小,从而司机单位面积的受力大小也减少,故选项a错误,d正确;因有安全气囊的存在,司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能,故选项c错误。/多维猜押制霸考场/1.b720 km/h=200 m/s;根据动量定理ft=mv可得平均撞击力f= n=4103 n,选项b正确。2.a、b由动量定理可得ft=mv,解得v=。t=1 s时物块的速率为v= m/s=1 m/s,故选项a正确;t=2 s时物块的动量大小p2=f2t2=22 kgm/s=4 kgm/s,故选项b正确;t=3 s时物块的动量大小为p3=(22-11) kgm/s=3 kgm/s,故选项c错误;t=4 s时物块的动量大

7、小为p4=(22-12) kgm/s=2 kgm/s,所以t=4 s时物块的速度为1 m/s,故选项d错误。3.c根据f-t图象面积表示冲量,可知在02 s 内合外力的冲量一直增大,故a正确;04 s 内合外力的冲量为零,故b正确;2 s末冲量方向发生变化,物体的动量开始减小,但方向不发生变化,04 s内物体动量的方向一直不变,故c错误,d正确。4.【解析】解法一分段列式法:设工人刚要拉紧安全带时的速度为v1,=2gl,得v1=经缓冲时间t=1 s后速度变为0,取向下的方向为正方向,对工人由动量定理知,工人受两个力作用,即拉力f和重力mg,所以(mg-f)t=0-mv1,解得f=将数值代入得f=1 200 n。由牛顿第三定律,工人对安全带的平均冲力f为1 200 n,方向竖直向下。解法二全程列式法:由l=g得,工人自由下落时间为t0=,在整个下落过程中对工人应用动量定理,重力的冲量大小为mg(+t),拉力