物理动量定理题20套(带答案)

1、物理动量定理题 20 套(带答案)一、高考物理精讲专题动量定理1 . 2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一某 滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h=10 m径R=20 m 圆弧的最低点，质量m=60 kg 的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，.取重力加速度g=10 m/s2.I大小；C点时的受力图，并求其所受支持力3 900 N(1) 已知 AB 段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即V2诟2aL2 2可解得:LV虫100m2a(2) 根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以ImvB01800N s(3

2、 )小球在最低点的受力如图所示2由牛顿第二定律可得：N mq mCyR从 B 运动到 C 由动能定理可知：u1212mqh mvCmvB22C是半加速度a=4.5 m/s2,到达B点时速度VB=30 m/s(1) 求长直助滑道AB的长度L;(2) 求运动员在AB段所受合外力的冲量的(3) 若不计BC段的阻力， 画出运动员经过 小.FN的大【解解得;N 3900N故本题答案是：(1)L 100m(2)I 1800N s(3)N 3900N点睛：本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿 第二定律求解最低点受到的支持力大小.2.如图甲所示，物块 A、B 的质量分别是

3、mA= 4.0kg 和 mB= 3.0kg。用轻弹簧拴接，放在 光滑的水平地面上，物块B 右侧与竖直墙壁相接触。另有一物块C 从 t =0 时以一定速度向右运动，在 t = 4s 时与物块 A 相碰，并立即与 A 粘在一起不再分开，C 的 v t 图象如图乙所示。求：(1) C 的质量 me；(2) t = 8s 时弹簧具有的弹性势能1, 412s 内墙壁对物块 B 的冲量大小 I;(3)B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep2。【答案】(1) 2kg ; ( 2) 27J, 36NS;( 3) 9J【解析】【详解】(1) 由题图乙知，C 与 A 碰前速度为 V1= 9m/s，碰后

4、速度大小为 V2= 3m/s , C 与 A 碰撞过 程动量守恒mcv1= (mA+ mv2解得 C 的质量 mc= 2kg。(2) t = 8s 时弹簧具有的弹性势能12Ep1=(mA+ mC)v2=27J2取水平向左为正方向，根据动量定理，412s 内墙壁对物块 B 的冲量大小l=(mA+ mc)V3-(mA+ me) (-V2)=36N S(3)由题图可知，12s 时 B 离开墙壁，此时 A、C 的速度大小 V3= 3m/s，之后 A、B、C 及 弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A、 C 与 B 的速度相等时，弹簧弹性势能最大(mA+ mV3= (mA+ mB+ mV41212(mA

5、+ mv3= (mA+ mB+ mc)v4+ Ep22 2解得 B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep2= 9Jo3.如图所示， 粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道，其半径为R=0.1 m ,半圆形轨道的底端放置一个质量为m=0.1 kg 的小球 B,水平面上有一个质量为M=0.3 kg 的小球 A 以初速度 V0=4.0 m/ s 开始向着木块 B 滑动，经过时间 t=0.80 s 与 B 发生弹性碰 撞.设两小球均可以看作质点，它们的碰撞时间极短，且已知木块A 与桌面间的动摩擦因(2) 球碰撞后 B,C 的速度大小；(3) 小球 B 运动到最高点 C 时对轨道的压力

6、；【答案】(1) 2m/s (2)VA=1 m/s ,VB=3m/s ( 3) 4N,方向竖直向上【解析】【分析】【详解】(1)选向右为正，碰前对小球 A 的运动由动量定理可得：-jiMg t = MV-MVO解得：V=2m/s(2 )对 A、B 两球组成系统碰撞前后动量守恒，动能守恒：MVMVAmvB121212MVMVAmvB2 2 2解得：VA=1m/sVB=3 m/s(3 )由于轨道光滑，B 球在轨道由最低点运动到 C 点过程中机械能守恒：1212mvBmvCmg2R2 22在最高点 C 对小球 B 受力分析，由牛顿第二定律有：mgFNmVC解得：FN= 4N由牛顿第三定律知， FN=

7、 FN=4N小球对轨道的压力的大小为 3N,方向竖直向上.A 和物块 C 置于同一光滑水平轨道上，m、2m 和 3m，已知 A、B 一起以VO的速度向右运动，滑块 C4.如图所示，足够长的木板端，A、B、C 的质量分别为物块B 置于 A 的左数卩=0.25(1) C 与 A 碰撞前的速度大小(ii) A、C 碰撞过程中 C 对 A 到冲量的大小.【答案】(1) C 与 A 碰撞前的速度大小是 Vo；3(2)A、C 碰撞过程中 C 对 A 的冲量的大小是mvo.2【解析】【分析】【详解】试题分析：设 C 与 A 碰前速度大小为 w，以 A 碰前速度方向为正方向，对 A、B、C 从碰前至最终都静止

8、程由动量守恒定律得：(m 2m)v03my ?解得：V|v0.设 C 与 A 碰后共同速度大小为V2，对 A、C 在碰撞过程由动量守恒定律得：mvo3mw (m 3m)v2在 A、C 碰撞过程中对 A 由动量定理得：ICAmv2mv03解得：ICAmv023即 A、C 碰过程中 C 对 A 的冲量大小为-mv0.方向为负.2考点：动量守恒定律【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题，分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是 解题的前提与关键，应用动量守恒定律即可正确解题；解题时要注意正方向的选择.5. 一质量为 0.5kg 的小物块放在水平地面上的A 点，距离 A 点 5 m 的位置

9、B 处是一面墙，如图所示物块以 Vo= 8m/s 的初速度从 A 点沿 AB 方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为 7m/s，碰后以 5m/s 的速度反向运动直至静止 .g 取 10 m/s2.(1) 求物块与地面间的动摩擦因数必(2) 若碰撞时间为 0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;(3) 求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.【答案】(1)0.32(2)F130N(3)W 9J【解析】(1)由动能定理， 有：mgs12mv2丄mv；可得0.322(2)由动量定理， 有Ft mvmv可得F130N.1，2(3)Wmv 9J.2【考点定位】本题考查动能定理、动量定理、

10、做功等知识6 甲图是我国自主研制的 200mm 离子电推进系统， 已经通过我国 实践九号”卫星空间飞 行试验验证，有望在 2015 年全面应用于我国航天器离子电推进系统的核心部件为离子推 进器，它采用喷出带电离子的方式实现飞船的姿态和轨道的调整，具有大幅减少推进剂燃 料消耗、操控更灵活、定位更精准等优势离子推进器的工作原理如图乙所示，推进剂氙 原子 P 喷注入腔室 C 后，被电子枪 G 射出的电子碰撞而电离，成为带正电的氙离子.氙离 子从腔室 C 中飘移过栅电极 A 的速度大小可忽略不计，在栅电极 A、B 之间的电场中加 速，并从栅电极 B 喷出.在加速氙离子的过程中飞船获得推力.已知栅电极

11、A、B 之间的电压为 U，氙离子的质量为 m、电荷量为 q .(1)将该离子推进器固定在地面上进行试验.求氙离子经A、B 之间的电场加速后，通过 栅电极 B 时的速度 v 的大小；(2)配有该离子推进器的飞船的总质量为 M，现需要对飞船运行方向作一次微调，即通过推进器短暂工作让飞船在与原速度垂直方向上获得一很小的速度此过程中可认为氙离子仍以第(1)中所求的速度通过栅电极 B.推进器工作时飞船的总质量可视为不变.求 推进器在此次工作过程中喷射的氙离子数目N.(3)可以用离子推进器工作过程中产生的推力与A、B 之间的电场对氙离子做功的功率的比值 S 来反映推进器工作情况.通过计算说明采取哪些措施可

12、以增大S,并对增大 S 的实际意义说出你的看法.【答案】TA/ AvAv(1)(2)(3)增大 S 可以通过减小 q、 m吩U 或增大 m 的方法.提高该比值意味着推进器消耗相同的功率可以获得更大的推力.【解析】试题分析：(1 )根据动能定理有-2解得：(2 )在与飞船运动方向垂直方向上，根据动量守恒有:MA v=NmvAfAvAfAv解得：(3) 设单位时间内通过栅电极 A 的氙离子数为 n,在时间t内，离子推进器发射出的氙离 子个数为N nt，设氙离子受到的平均力为F，对时间t内的射出的氙离子运用动量定 理，Ft Nmv ntmv，F= nmv根据牛顿第三定律可知，离子推进器工作过程中对飞

13、船的推力大小F=F= nmv电场对氙离子做功的功率 P= nqU根据上式可知：增大 S 可以通过减小 q、U 或增大 m 的方法. 提高该比值意味着推进器消耗相同的功率可以获得更大的推力.(说明：其他说法合理均可得分)考点：动量守恒定律；动能定理；牛顿定律7.如图所示，长为 1m 的长木板静止在粗糙的水平面上，板的右端固定一个竖直的挡板， 长木板与挡板的总质量为M =lkg，板的上表面光滑，一个质量为m= 0.5kg 的物块以大小为to=4m/s 的初速度从长木板的左端滑上长木板，与挡板碰撞后最终从板的左端滑离，挡板对 物块的冲量大小为 2. 5N ? s,已知板与水平面间的动摩擦因数为=0.

14、5,重力加速度为g=10m/s2，不计物块与挡板碰撞的时间，不计物块的大小。求：Vnwi(1)物块与挡板碰撞后的一瞬间，长木板的速度大小；(2 )物块在长木板上滑行的时间。5【答案】(1) 2.5m/s (2)-6【解析】【详解】(1)设物块与挡板碰撞后的一瞬间速度大小为V!根据动量定理有：I mv0mw解得：V|1m/s设碰撞后板的速度大小为v2，碰撞过程动量守恒，则有:mv0Mv2mv1解得：v22.5m/s(2)碰撞前，物块在平板车上运动的时间:t1L 1sV04由于x-X2L,假设成立，木板停下后，物块在木板上滑行的时间:丄LX-X2t35因此物块在板上滑行的总时间为：136s碰后 A

15、 速度v12m/ s(2)A、B 碰撞过程，对 B 球：Ft。得碰撞过程两小(1)B 小球刚好能运动到圆形轨道的最高点:m2g2vm2_R设 B 球碰后速度为v2，由机械能守恒可知:-m2v；2m2gR21m2v222vA、B 碰撞过程系统动量守恒:m|V0m1v1m2v2碰撞后，长木板以V2做匀减速运动，加速度大小：a设长木板停下时，物块还未滑离木板，木板停下所用时间：一1在此时间内，物块运动的距离：X|V|t2- m(m M )gM7.5m/s12t2V2木板运动的距离:X25m12&如图，有一个光滑轨道，其水平部分径 R=0.5m;质量为 m1=5kg 的 A 球以 vo=6m/

16、s 的速度沿轨道向右运动, 上质量为 m2=4kg 的 B 球发生碰撞， 两小球碰撞过程相互作用的时为 球恰好越过圆形轨道最高点。两球可视为质点，1=1MN 段和圆形部分 NPQ 平滑连接，圆形轨道的半与静止在水平轨道to=0.02s，碰撞后 B 小g=10m/s2。求:m2v21000N球间的平均作用力大小F9.在水平地面的右端 B 处有一面墙，一小物块放在水平地面上的 A 点，质量 m= 0.5 kg,AB 间距离 s= 5 m ,如图所示小物块以初速度vo= 8 m/s 从 A 向 B 运动，刚要与墙壁碰撞时的速度7 m/s，碰撞后以速度 V2= 6 m/s 反向弹回.重力加速度g 取

17、10 m/s2.求：(1) 小物块与地面间的动摩擦因数卩；(2) 若碰撞时间 t = 0.05 s,碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F 的大小.【答案】(1)0.15(2)130 N【解析】【详解】/ 1212(1) 从 A 到 B 过程，由动能定理，有：一mg 彷一 mv12mv022 2可得：尸 0.15.(2) 对碰撞过程，规定向左为正方向，由动量定理，有：Ft= mv2 m( V1)可得：F= 130 N.10.如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A,质量 mA= 4kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计，可视为质点的物块B 置于 A 的上表面，B 的质量 mB=2k

18、g，现对 A 施加一个水平向右的恒力F= 10N, A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B 粘合在一起，共同在 F 的作用下继续运动，碰撞后经时间 t = 0.6s,二者的速度达到 v= 2m/s，求：(1)A、B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小；(2)A、B 碰撞前瞬间，A 的速度VA的大小。【答案】 (1) 1m/s ;( 2) 1.5m/s。【解析】【详解】(1) A、B 碰撞后共同运动过程中，选向右的方向为正，由动量定理得： Ft=( mA+mB)vt-( mA+mB) v,代入数据解得：v= 1m/s;(2 )碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量

19、守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mAvA=( mA+mB) v,代入数据解得：VA=1.5m/s ；11.质量 m=0.60kg 的篮球从距地板 H=0.80m 高处由静止释放，与水平地板撞击后反弹上 升的最大高度 h=0.45m，从释放到弹跳至 h 高处经历的时间 t=1.1s,忽略空气阻力，取重 力加速度 g=10m/s2，求：(1 )篮球与地板撞击过程中损失的机械能 E;(2)篮球对地板的平均撞击力的大小.【答案】(1)2.1J(2)16.5N，方向向下【解析】【详解】(1)篮球与地板撞击过程中损失的机械能为E mgH mgh 0.6 10(0.8 0.45)J=2.1J解得F根据牛顿第三定律，篮球对地板的平均撞击力点睛：本题主要考查了自由落体运动的基本规律，的冲量等于物体动量的变化量， 从而求出地板对篮球的作用力.12.如图所示， 小球 A 系在细线的一(2)设篮球从 H 高处下落到地板所用时间为t1，刚接触地板时的速度为v1;反弹离地时的速度为v2，上升的时间为t2, 下落过程由动能定理和运动学公式解得上升过程解得mgH12mv24m/s0.4sgmgh