高考物理动量定理专项训练100附答案

1、局考物理动量定理专项训练100(附答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.如图1所示，水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于水平面向下， 磁感应强度沿y轴方向没有变化，与横坐标x的关系如图2所示，图线是双曲线(坐标是渐近线)；顶角=53。的光滑金属长导轨 MON固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON向右滑动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触，已知t=0时，导体棒位于顶角 O处；导体棒的质量为 m=4kg；OM、ON接触处O点的接触电阻为 R=0. 5Q,其余电阻不计，回路电动势E与时间t的关系如图3所示，图线是过原点的直线

2、，求：(2)在12s时间内导体棒所受安培力的冲量大小;(3)导体棒滑动过程中水平外力F (单位：N)与横坐标x (单位：m)的关系式.32 【答案】(1) 8A (2) 8N S (3) F 6 V3x9【解析】【分析】【详解】(1)根据E-t图象中的图线是过原点的直线特点，可得到t=2s时金属棒产生的感应电动势为E 4V由欧姆定律得12 A 8AR 0.5(2)由图2可知，Bx 1(T m)由图3可知，E与时间成正比，有E=2t (V)I - 4tR TOC o 1-5 h z 一 . 4x因二53 ,可知任意t时刻回路中导体棒有效切割长度L 又由F安BIL所以即安培力跟时间成正比所以在12

3、s时间内导体棒所受安培力的平均值16 32F 3_3 N 8N2故I安 F t 8N s(3)因为vE BLv 4Bx -3所以v 1.5t(m/s)可知导体棒的运动时匀加速直线运动，加速度a 1.5m/s22 一又x -at ,联立解得F 6 32 万9【名师点睛】本题的关键首先要正确理解两个图象的数学意义，运用数学知识写出电流与时间的关系, 要掌握牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律，安培力公式、感应电动势公式.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

4、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) 3N3,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 2 mv02联立可解得：vb 1m/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.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

5、 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、如=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)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：P =2”解得 VB=4m/s； R=0

6、.8m ；(2)对甲乙碰撞过程，由动量守恒定律：=.若甲与乙碰撞后运动到D点，由动量定理：.3|初四+也而次/ = 0_(巾+m/步解得t=0.4s.半径均为R 5J2m的四分之一圆弧轨道 1和2如图所示固定，两圆弧轨道的最低端切线水平，两圆心在同一竖直线上且相距 R,让质量为1kg的小球从圆弧轨道1的圆弧面 上某处由静止释放，小球在圆弧轨道 1上滚动过程中，合力对小球的冲量大小为 5N s, 重力加速度g取10m/s2,求：(1)小球运动到圆弧轨道 1最低端时，对轨道的压力大小 ；(2)小球落到圆弧轨道 2上时的动能大小。2【答案】(1) 5(2 )N (2) 62.5J(1)设小球在圆弧轨

7、道 1最低点时速度大小为 V0,根据动量定理有I mv0解得v0 5m /s在轨道最低端，根据牛顿第二定律,F mg2 v0 m R解得F 5 2 -2 N 2根据牛顿第三定律知,小球对轨道的压力大小为(2)设小球从轨道 水平位移：1抛出到达轨道2曲面经历的时间为t,X Vot竖直位移:1.22 gt由勾股定理:R2解得t 1s竖直速度：vygt10m / s可得小球的动能Ek 1 mv2222V0vy62.5J.如图所示，质量 M=1.0kg的木板静止在光滑水平面上，质量 m=0.495kg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m0=0.005kg的子弹

8、以速度v=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 v1；(2)木板的最大速度 v2；(3)物块在木板上滑动的时间t.m _MFfrjfrri 7mmTmTTmTTrnmTmTrmTTmmTw j r*【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：m0V0= ( m+mo) vi解得：vi=3m/s(2)当子弹、物块和木板三者速度相同时，木板的速度最大，根据

9、三者组成的系统动量守 恒得：(m+mo) vi= (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=0.5s.如图甲所示，物块 A、B的质量分别是 mA= 4.0kg和mB= 3.0kg.用轻弹簧拴接，放在C从t=0时以一定速度向C的vt图象如图乙所光滑的水平地面上，物块 B右侧与竖直墙壁相接触.另有一物块右运动，在t= 4s时与物块A相碰，并立即与 A粘在一起不分开, 示.求：C的质量mC；t=8s时弹簧具有的弹性势能 Ep1412s内墙壁对物块 B的冲量大小I乙【答案】(1) 2kg (2) 27J (3)36N 关【解析】【

10、详解】v2=3m/s, C与A碰撞过(1)由题图乙知，C与A碰前速度为v1=9m/s,碰后速度大小为 程动量守恒mCv1 = (mA+ mC)v2解得C的质量mc= 2kg.(2) t=8s时弹簧具有的弹性势能Epi= (mA+ mc)V22=27J2(3)取水平向左为正方向，根据动量定理，472s内墙壁对物块B的冲量大小I=(mA+ mc)v3-(mA+ mc) (-V2)=36N s7.北京将在2022年举办冬季奥运会，滑雪运动将速度与技巧完美地结合在一起，一直深受广大观众的欢迎。一质量为60kg的运动员在高度为h 80m,倾角为 30的斜坡顶端，从静止开始沿直线滑到斜面底端。下滑过程运动

11、员可以看作质点，收起滑雪杖，忽略摩擦阻力和空气阻力，g取10m/ s2，问：(1)运动员到达斜坡底端时的速率v；(2)运动员刚到斜面底端时，重力的瞬时功率；(3)从坡顶滑到坡底的过程中，运动员受到的重力的冲量。【答案】(1) 40m/s (2) 1.2 104W (3) 4.8 103N s 方向为竖直向下【解析】【分析】(1)根据牛顿第二定律或机械能守恒定律都可以求出到达底端的速度的大小；(2)根据功率公式进行求解即可；(3)根据速度与时间关系求出时间，然后根据冲量公式进行求解即可；【详解】(1)滑雪者由斜面顶端滑到底端过程中，系统机械能守恒：mgh -mv22到达底端时的速率为：v 40m

12、 / s ;(2)滑雪者由滑到斜面底端时重力的瞬时功率为：PG mg v sin30 1.2 104W ；(3)滑雪者由斜面顶端滑到底端过程中，做匀加速直线运动根据牛顿第二定律 mg sin 300 ma,可以得到：a g sin 305m/ s2根据速度与时间关系可以得到：t v0 8sa3则重力的冲重为：Ig mgt 4.8 10 N s,方向为竖直向下。【点睛】本题关键根据牛顿第二定律求解加速度，然后根据运动学公式求解末速度，注意瞬时功率 的求法。8.质量0.2kg的球，从5.0m高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起，弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用

13、时间为1.95s,不考虑空气阻力，g取10m/s2.求小球对钢板的作用力.【答案】78N【解析】【详解】自由落体过程 vi2=2ghi,得vi=10m/s；vi=gti 得 ti=1s小球弹起后达到最大高度过程0- V22=-2gh2,得v2=9m/s0-V2=-gt2 得 t2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向，由动量定理：Ft-mg t mv2- (-mvi)其中 t t=ti-t2=0.05s得 F=78N由牛顿第三定律得 F手，所以小球对钢板的作用力大小为78N,方向竖直向下； 9.如图所示，质量为 m=0.5kg的木块，以v=3.0m/s的速度滑上原来静止在光滑水平面上的足够

14、长的平板车，平板车的质量M=2.0kg。若木块和平板车表面间的动摩擦因数斤0. 3,重力加速度g=10m/s2,求：M(i)平板车的最大速度；(2)平板车达到最大速度所用的时间.【答案】(1) 0.6m/s (2) 0.8s【解析】【详解】(1)木块与平板车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得:mv0=(M+m) v,解得:v=0.6m/s(2)对平板车，由动量定律得：mg=Mv解得:t=0.8s. 一质量为1 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点8 m的位置B处是一面墙,如图所示.物块以 v0=5 m/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3 m

15、/s,碰后以2 m/s的速度反向运动直至静止.g取10 m/s2. TOC o 1-5 h z (i)求物块与地面间的动摩擦因数叵(2)若碰撞时间为 0.01s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;【答案】(1) 0.1 (2) 500N【解析】(1)由动能定理，有一mgs= m mv2 m v02 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 22可得(1= 0.1(2)由动量定理，规定水平向左为正方向，有 FA=mv (-mv)可得F= 500N.如图所示，光滑水平面上放着质量都为m的物块A和B, A紧靠着固定的竖直挡板，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧(弹簧与 A、B均不拴接)，用手挡住 B不动，此时弹簧压 9不股屈 ，、一 . 缩的弹性势能为2 .在A、B间系一轻质细绳，细绳的长略大于弹簧的自然长度。放手后绳在短暂时间内被拉断，之后B继续向右运动，一段时间后与向左匀速运动、速度为v0的物块C发生碰撞，碰后 B、C立刻形成粘合体并停止运动，C的质量为2m。求：(1) B、C相撞前一瞬间B的速度大小;(2)绳被拉断过程中，绳对 A的冲量I。【答案】(1)也=*)=叫【解析】(1)由动量守恒定律可知：卬*? - 得：(2)由能量守恒可得:得：动量守恒：.冲量：得： ,.质量是40kg的铁锤从5m的高处自由落下，打在一高度