高考物理动量定理试题经典

1、高考物理动量定理试题经典一、高考物理精讲专题动量定理.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。某型“礼花”底座仅0.2s的发射时间，就能将质量为m=5kg的礼花弹竖直抛上180m的高空。(忽略发射底座高度，不计空气阻力，g取10m/s2)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少？(已知该平均作用力远大于 礼花弹自身重力)(2)某次试射，当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计)，测得前后两块质量之比为1： 4,且炸裂时有大小为 E=9000J的化学能全部转化为了动能，则两块落地点间的距离是多少？【答案】 1550N; (2)900m【解析】

2、【分析】【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F,设礼花弹上升时间为 t,则：,1.2h 3 gt解得t 6s对礼花弹从发射到抛到最高点，由动量定理Ft0 mg(t t) 0其中t0 0.2s解得F 1550N(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m1、m2,对应的水平速度大小分别为vi、V2,则：在最高点爆炸，由动量守恒定律得m m2V2由能量守恒定律得 TOC o 1-5 h z 212E m1Vl m2V2 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 2其中m11m24m m1m2联立解得v1120m/sv2 30m/s之后两物块做平

3、抛运动，则 竖直方向有h 2gt2水平方向有s Vit v2t由以上各式联立解得s=900m.如图所示，光滑水平面上有一轻质弹簧，弹簧左端固定在墙壁上，滑块 A以vo=i2 m/s 的水平速度撞上静止的滑块 B并粘在一起向左运动，与弹簧作用后原速率弹回，已知 A、B 的质量分别为 mi = 0.5 kg、m2= 1.5 kg。求：A与B撞击结束时的速度大小 v；在整个过程中，弹簧对 A、B系统的冲量大小I。r- I【答案】3m/s；12N?s【解析】 【详解】A、B碰撞过程系统动量守恒，以向左为正方向 由动量守恒定律得miv0= (mi+m2)v代入数据解得v=3m/s以向左为正方向，A、B与

4、弹簧作用过程 由动量定理得I= (mi+m2) (-v) - (mi+m2)v 代入数据解得I=-i2N?s 负号表示冲量方向向右。.汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一.设汽车在碰撞过程中受到的平 均撞击力达到某个临界值F。时，安全气囊爆开.某次试验中，质量m=i 600 kg的试验车以速度vi = 36 km/h正面撞击固定试验台，经时间ti = 0.i0 s 碰撞结束，车速减为零，此次碰撞安全气囊恰好爆开.忽略撞击过程中地面阻力的影响.(i)求此过程中试验车受到试验台的冲量I。的大小及F。的大小；(2)若试验车以速度 vi撞击正前方另一质量 m =i 600 kg、速度v2

5、=i8 km/h同向行驶的 汽车，经时间t2 =0.i6 s两车以相同的速度一起滑行.试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开.【答案】(1) 10 = 1.6 X104N- s ,1.6X105M ( 2)见解析【解析】【详解】(1) V1 = 36 km/h = 10 m/s ,取速度V1的方向为正方向，由动量定理有Io = 0 m1V1 将已知数据代入式得I0 = 1.6 X41NDs由冲量定义有I0= F0t1将已知数据代入式得F0= 1.6 x510(2)设试验车和汽车碰撞后获得共同速度V,由动量守恒定律有m1V1+ m2V2 = (m1+ m2)v 对试验车，由动量定理有

6、 一Ft2= m1V m1V1将已知数据代入式得F= 2.5 X412可见Fv F0,故试验车的安全气囊不会爆开.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的子弹以速度V0=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 mm -i_iM【答案】(1) 3m/s ; (2) 1m/s ; (3) 0.5s。【解析

7、】(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+m。)vi解得:V1=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，根据三者组成的系统动量守 恒得：(m+m0) V1= (M+m+mo) V2。解得:(3)对木板，根据动量定理得:解得:V(3)对木板，根据动量定理得:解得:V2=1m/s(m+m0)gt =Mv 2-0t=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 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

8、=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粘在一起不分开，C的vt图象如图乙所 示.求：C的质量me；t=8s时弹簧具有的弹性势能Epi412s内墙壁对物块 B的冲量大小IIrAin,s 9I不印航财万卜一甲乙【答案】(1) 2kg (2) 27J36N关【解析】【详解】(1)由题图乙知，C与A碰前速度为V1=9m/s,碰后速度大小为 V2=3m/s, C与A碰撞过 程动量守恒mev1 = (mA+ me)V2解得e的质量me= 2kg.t=8s时弹簧具有的弹性势能Ep1= (mA+ mc)V22=27J2B的冲量大小(3)取水平向左为正方向，根据动量定理，412sB的冲

9、量大小I=(mA+ mc)V3-(mA+ me) (-V2)=36N s.如图，一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上，某时刻物体A获得一大小为口。的水平初速度开始向右运动。已知物体A的质量为m,物体B的质量为2m,求：(1)弹簧压缩到最短时物体B的速度大小；(2)弹簧压缩到最短时的弹性势能；A的冲量大小。(3)从AA的冲量大小。【答案】【答案】(1)【解析】【详解】(1)弹簧压缩到最短时，A和B共速，设速度大小为 v,由动量守恒定律有 TOC o 1-5 h z 血为= (rn +1得廿二百珈 (2)对A、B和弹簧组成的系统，由功能关系有厂 11% 二/可.加】+ 2m*得与 二不

10、?】说(3)对A由动量定理得-fA = mv-mv.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，长木板与挡板白总质量为M =lkg,板的上表面光滑，一个质量为 m= 0.5kg的物块以大小为t0=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=0.5,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：(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】(

11、1)设物块与挡板碰撞后的一瞬间速度大小为v1根据动量定理有：I mv0 mv1解得：v1 1m/s设碰撞后板的速度大小为 v2,碰撞过程动量守恒，则有:mv0 Mv2 mv1解得：v2 2.5m/s(2)碰撞前，物块在平板车上运动的时间：t1 一V0碰撞后，长木板以V2做匀减速运动，加速度大小：1-s4(m M )g2a - 7.5m/s1-s4(m M )g2a - 7.5m/sMa 31 在此时间内，物块运动的距离：为 v1t2 1m3 TOC o 1-5 h z 一一一一、15木板运动的距离：x21V2t2m212由于X X2 L,假设成立，木板停下后，物块在木板上滑行的时间：t3L t

12、3L 为 x2-s4 5因此物块在板上滑行的总时间为： t 11t2 t3 s 123 6.质量为60 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来；已知弹性安全带的缓冲时间是1.2 s,安全带长5 m,(安全带伸长量远小于其原长)不计空气阻力影响，g取10 m/s2。求：人向下减速过程中，安全带对人的平均作用力的大小及 方向。【答案】100N,方向：竖直向上【解析】【详解】选取人为研究对象，人下落过程有：v2=2gh,代入数据解得：v=10 m/s,缓冲过程由动量定理有：(F-mg) t=mv,解得：F mv mg ( 60 10 60 10) N 1100Nt1.2则

13、安全带对人的平均作用力的大小为1100N,方向竖直向上。.起跳摸高是学生常进行的一项活动。某中学生身高 1.80m,质量70kgo他站立举臂，手指摸到的高度为2.10m.在一次摸高测试中，如果他下蹲，再用力瞪地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到高度为2.55m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7s。不计空气阻力，(g=10m/s2).求：(1)他跳起刚离地时的速度大小；(2)从蹬地到离开地面过程中重力的冲量的大小；(3)上跳过程中他对地面平均压力的大小。【答案】(1) 3m/s (2) ONT 1000N【解析】【分析】人跳起后在空中运动时机械能守恒，由人的重心升高的高度利用机械能守恒可求

14、得人刚离地时的速度；人在与地接触时，地对人的作用力与重力的合力使人获得上升的速度，由动量定理可求得地面对他的支持力，再由牛顿第三定律可求得他对地面的平均压力 ；【详解】(1)跳起后重心升高 仁2.55m - 2.1 Om = 0.45m1 TOC o 1-5 h z 1rp?根据机械能守恒定律： 一 7 ，解得：叫045小/ = 3m/s ；(2)根据冲量公式可以得到从蹬地到离开地面过程中重力的冲量的大小为：10X0.7N-= 49办方向竖直向下；(3)上跳过程过程中，取向上为正方向，由动量定理=mvF = + mgn即： f - ,将数据代入上式可得F = 1.0 X 10哝根据牛顿第三定律

15、可知：对地面的平均压力F = L0 * 1MN。【点睛】本题中要明确人运动的过程，找出人起跳的高度及人在空中运动的高度，从而正确选择物理规律求解。.高空作业须系安全带.如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h (可视为自由落体运动).此后经历时间 t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，求：(1)整个过程中重力的冲量；(2)该段时间安全带对人的平均作用力大小. 小图罕【答案】(1)(2)1【解析】试题分析：对自由落体运动，有： h=解得：卜，二，则整个过程中重力的冲量 I=mg (t+t1)=mg (t+年)(2)规定向下为正方向

16、，对运动的全程，根据动量定理，有：mg (t1+t) - Ft=0解得： F=.如图所示，质量为M=5.0kg的小车在光滑水平面上以 为2根/耳速度向右运动，一人背 靠竖直墙壁为避免小车撞向自己，拿起水枪以生=九7n的水平速度将一股水流自右向左 射向小车后壁，射到车壁的水全部流入车厢内，忽略空气阻力，已知水枪的水流流量恒为 Q = 5.0X10 5m3” （单位时间内流过横截面的水流体积），水的密度为 p=10 x 10%g/相。求：（1）经多长时间可使小车速度减为零；（2）小车速度减为零之后，此人继续持水枪冲击小车，若要维持小车速度为零，需提供多 大的水平作用力。【答案】（1） 50s （2

17、） 0.2N【解析】解：（1）取水平向右为正方向，力4m/s由于水平面光滑，经t时间，流入车内的水的质量为 m,m = pQ对车和水流，在水平方向没有外力，动量守恒 网内+阴力=0|由可得t=50s设4时间内，水的体积为叫质量为则/m =设小车队水流的水平作用力为，根据动量定理戊=0 - 4巩.力）| 由可得根据牛顿第三定律，水流对小车的平均作用力为尸尸，由于小车匀速，根据平衡条件T = F=0,2N.柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成，气虹与活塞间有柴油与空气的混合物.在重锤与桩碰摊的过程中，通过压缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩向下运动，锤向上运动.现把柴油打桩机和打桩过

18、程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为m ,锤在桩帽以上高度为 h处（如图1）从静止开始沿竖直轨道自由落下，打在质量为M（包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上，同时，柴油燃烧，产生猛烈推力，锤和桩分离，这过程的时间极短.随后，桩在泥土中向下移动一距离l .已知锤反跳后到达最高点时，锤与已停下的桩子之间的距离也为 h （如图2）.已知_3._32m 1.0 10 kg , M 2.0 10 kg , h 2.0m , l 0.2m ,重力加速度 g 10 m/s ,混合物的质量不计，设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力，求：(1)重锤m与桩子M发生碰撞之前的速度 v1大小;(2)重锤m与桩子M发生碰后即将分离瞬间，桩子的速度V大小;(3)桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F的大小.【答案】(1) vi 2而m/s (2)见解析(3) F 2.1 105N【解析】(1)锤自由下落，设碰桩前速度大小为vi,由动能定理得：12mgh mv1化简彳导:v2gh 2.10m/s即锤与桩碰撞前