最新高中物理试卷分类汇编物理动量定理(及答案)

1、最新高中物理试卷分类汇编物理动量定理(及答案)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, C是半径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，加速 度a=4.5 m/s 2,到达B点时速度vb=30 m/s .取重力加速度 g=10 m/s 2.(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I大小；(3)若不计BC段的阻力，画出运动员经过C点时的受力图，并求其所受支持力Fn的大小

2、.【答案】(1) 100m (2) 1800 N s (3) 3 900 N【解析】(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22v v0 2aL22可解得：L v-曳 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I mvB 0 1800N s(3)小球在最低点的受力如图所示2由牛顿第二定律可得：N mg mvCR从B运动到C由动能定理可知：_ ,1 _ 21 _ 2mghmvCmvB22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

3、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 .如图所示，一光滑水平轨道上静止一质量为M = 3kg的小球B. 一质量为m=1kg的小球A以速度vo= 2m/s向右运动与B球发生弹性正碰，取重力加速度g=10m/s2.求：(1)碰撞结束时A球的速度大小及方向；(2)碰撞过程A对B的冲量大小及方向.【答案】(1) 1m/s ,方向水平向左(2) 3Ns,方向水平向右【解析】【分析】A与B球发生弹性正碰，根据动量守恒及能量守恒求出碰撞结束时A球的速度大小及方向；碰撞过程对B应用动量定理求出碰撞过程 A对B的冲量；解：(1)碰撞过程根据动量守恒及能量守恒得：mv0 mvA MvB1

4、 2-MvB21212mv0mvA22联立可解得：vB1m/s, Va1m/s 负号表示方向水平向左(2)碰撞过程对 B应用动量定理可得：I MVb 0可解得：I 3N s 方向水平向右3 .如图所示，固定在竖直平面内的4光滑圆弧轨道 AB与粗糙水平地面 BC相切于B点。质量m'=0.1kg的滑块甲从最高点 A由静止释放后沿轨道 AB运动，最终停在水平地面上的 C 点。现将质量 m±=0.3kg的滑块乙静置于 B点,仍将滑块甲从 A点由静止释放结果甲在 B点 与乙碰撞后粘合在一起，最终停在D点。已知B、C两点间的距离 X=2m,甲、乙与地面间的 动摩擦因数分别为 川=0.4、

5、出=0.2,取g=10m/s2,两滑块均视为质点。求：(1)圆弧轨道AB的半径R;(2)甲与乙碰撞后运动到 D点的时间t【答案】(1), (2)【解析】【详解】(1)甲从B点运动到C点的过程中做匀速直线运动，有：VB2=2a1X1；根据牛顿第二定律可得：对甲从A点运动到B点的过程，根据机械能守恒:解得 VB=4m/s； R=0.8m ；(2)对甲乙碰撞过程，由动量守恒定律：mi刃? = +my；若甲与乙碰撞后运动到 D点，由动量定理：卜仙I巾ig +出m由乂二°-(川1+m£)甘解得t=0.4s4 .如图所示，质量 M=1.0kg的木板静止在光滑水平面上，质量 m=0.49

6、5kg的物块(可视为质点)放在的木板左端，物块与木板间的动摩擦因数m=0.4o质量mo=0.005kg的子弹以速度vo=300m/s沿水平方向射入物块并留在其中(子弹与物块作用时间极短)，木板足够长，g 取 10m/s2。求：(1)物块的最大速度 vi；(2)木板的最大速度 V2；(3)物块在木板上滑动的时间t.Vo m【答案】(1) 3m/s ； ( 2) 1m/s ； (3) 0.5s。【解析】【详解】(1)子弹射入物块后一起向右滑行的初速度即为物块的最大速度，取向右为正方向，根据 子弹和物块组成的系统动量守恒得：movo= ( m+mo) v1解得:v1=3m/s(2)当子弹、物块和木板

7、三者速度相同时，木板的速度最大，根据三者组成的系统动量守 恒得：(m+m。)V1= (M+m+mo) V2。解得：V2=1m/s(3)对木板，根据动量定理得：(m+mo) gt=Mv2-0解得：t=0.5s5 .质量为0.2kg的小球竖直向下以 6m/s的速度落至水平地面，再以 4m/s的速度反向弹 回，取竖直向上为正方向，(1)求小球与地面碰撞前后的动量变化；(2)若小球与地面的作用时间为0.2s,则小球受到地面的平均作用力大小？(取g=10m/s2).【答案】(1) 2kg?m/s；方向竖直向上；(2) 12N;方向竖直向上；【解析】【分析】【详解】(1)小球与地面碰撞前的动量为：Pi=m

8、( vi)=0.2x ( 6) kg m/s= 1.2 kg m/s小球与地面碰撞后的动量为P2=mv2=0.2 x 4 kg m/s=0.8 kg m/s小球与地面碰撞前后动量的变化量为a=p2 pi=2 kg m/s(2)由动量定理得(F-mg) A=Zp所以 F= + mg=_Z_ N+0.2X 10N=12N,方向竖直向上.6 .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v1= 7 m/s ,碰撞后以速度 V2= 6 m/s反向弹回.重力加

9、速度 g取10 m/s2.求： (1)小物块与地面间的动摩擦因数百(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.AH【答案】(1)0.15 (2)130 N【解析】【详解】(1)从A至ijB过程，由动能定理，有：一mgs= mv12- - mv0222可得：(1= 0.15.(2)对碰撞过程，规定向左为正方向，由动量定理，有：Ft=mv2m( V1)可得：F= 130 N.7 .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

10、加速度g=10m/s2,求：(1)篮球与地板撞击过程中损失的机械能A 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(2)设篮球从H高处下落到地板所用时间为ti ,刚接触地板时的速度为Vi ;反弹离地时的速度为V2 ,上升的时间为t2 ,由动能定理和运动学公式 卜落过程mgH2 mv2解得v1 4m/stiv1 0.4sg上升过程I 2 mgh 0 - mv2 2解得v2 3m/st2 0.3sg篮球与地板接触时间为t t

11、11t20.4s设地板对篮球的平均撞击力为F,取向上为正方向，由动量定理得(F mg) t mv2 ( mv1)解得F 16.5N根据牛顿第三定律，篮球对地板的平均撞击力F F 16.5N ,方向向下.点睛：本题主要考查了自由落体运动的基本规律，在与地面接触的过程中，合外力对物体 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.8 . 2018年诺贝尔物理学奖授于了阿瑟阿什金(Arthur Ashkin)等三位科学家，以表彰他们在激光领域的杰出成就。阿瑟阿什金发明了光学镣子(如图)，能用激光束 笑起”粒子、原子、分子；还能夹起病毒、细菌及其他活细胞，开启了激光在新领域应用的大门。为了简

12、化问题，将激光束看作是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。 激光照射到物体上，会对物体产生力的作用，光镣效应就是一个实例。现有一透明介质小球，处于非均匀的激光束中（越靠近光束中心光强越强）。小球的折射 率大于周围介质的折射率。两束相互平行且强度>的激光束，穿过介质小球射出时的 光路如图所示。若不考虑光的反射和吸收，请分析说明两光束因折射对小球产生的合力的 方向。根据上问光束对小球产生的合力特点，试分析激光束如何夹起”粒子的？【答案】见解析；【解析】【详解】解：由动量定理可知： V的方向即为小球对光束作用力的方向当强度强度相同时，作用力Fi>F2,由平行四边形定则知，和光

13、速受力合力方向向左偏下，则由牛顿第三定律可知，两光束因折射对小球产生的合力的方向向右偏上， 如图所示如图所示，小球受到的合力向右偏上，此力的横向的分力Fy,会将小球推向光束中心;一旦小球偏离光速中心，就会受到指向中心的分力，实现光束对小球的约束，如同镣子一 样，“夹住”小球其它粒子9. 一个质量为2kg的物体静止在水平桌面上，如图 的拉力F,拉力F随时间t变化的图象如图2所示,1所示，现在对物体施加一个水平向右已知物体在第1 s内保持静止状态，第2s初开始做匀加速直线运动，第3s末撤去拉力，第F想r* 5s末物体速度减小为“求:0|(乃第2s末拉力F的功率。【答案】(1)【解析】【详解】/ =

14、 25N - s(2) ”手冲量为：,二也+广必= 5X1 + 10X2 = 25N，s 即前3s内拉力F的冲量为25N 一(2)设物体在运动过程中所受滑动摩擦力大小为f,则在力6$内，由动量定理有:F血 702 + ti) - A设在衣内物体的加速度大小为 a,则由牛顿第二定律有：第2s末物体的速度为：第2s末拉力F的功率为:联立以上方程代入数据可求出F的功率为:P = 501V10.小物块电量为+q,质量为m,从倾角为 h,空间中充满了垂直斜面匀强电场，强度为 到底端的过程中：。的光滑斜面上由静止开始下滑，斜面高度为E,重力加速度为g,求小物块从斜面顶端滑(1)电场的冲量.(2)小物块动量

15、的变化量.【解析】(2) mJ2gh方向沿斜面向下gsin(1)小物块沿斜面下滑，根据牛顿第二定律可知：mgsin ma,则：a根据位移与时间关系可以得到：2gsin t2,则：t /2hsin 2sin gv at gsin t则电场的冲量为：I Eqt -E± /至，方向垂直于斜面向下 sin g g(2)根据速度与时间的关系，小物块到达斜面底端的速度为:则小物块动量的变化量为:p mv mg sin t mg sin sing2hmJ2gh ,万向沿斜面向下.点睛：本题需要注意冲量以及动量变化量的矢量性的问题，同时需要掌握牛顿第二定律以 及运动学公式的运用.11.如图所示，小球

16、 A系在细线的一端，细线的另一端固定在。点，。点到水平面的距离为h.物块B的质量是小球 A的2倍，置于粗糙的水平面上且位于0点的正下方，物块与水平面之间的动摩擦因数为科现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生弹性正碰 .小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g.求:(1)碰撞后，小球 A反弹瞬间的速度大小;(2)物块B在水平面上滑行的时间t.史恒84 g(1)设小球的质量为 m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为5,碰后A、B速度分别为v1和v2 ,碰撞前后的动量和机械都守恒，则有:mgh刎mv1 mv1 2mv21 2 mvl21 2mv12122m

17、v22解得：v1二22h, v22 ；2gh ,33所以碰后A反弹瞬间速度大小为 >/2gh ；3(2)物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小F 2 mg ,设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定量，有：Ft 0 2mv2解得：t 2-2gh . 3 g点睛：本题综合考查动量守恒定律、机械能守恒定律及动量定理，要注意正确分析物理过 程，选择合适的物理规律求解，要明确碰撞的基本规律是系统的动量守恒.12.某汽车制造商研制开发了发动机额定功率P=30 kW的一款经济实用型汽车，在某次性能测试中，汽车连同驾乘人员的总质量m=2000kg,在平直路面上以额定功率由静止启动,行驶过程中受到大小 f=600 N的恒定阻力.(1)求汽车的最大速度 v;(2)若达到最大速度v后，汽车发动机的功率立即改为P' =18 kW经过一段时间后汽车开始以不变的速度行驶，求这段时间内汽车所受合力的冲量I.【答案】(1) 50m/