【物理】物理动量定理题20套(带答案)

【物理】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.如图所示，静置于水平地面上的二辆手推车沿一直线排列，质量均为m,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动，当车运动了距离L时与第二辆车相碰，两车以共同速度继续运动了距离L时停。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍，重力加速度为g，若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，碰撞时间很短，忽咯空气阻力，求：⑴整个过程中摩擦阻力所做的总功；（2）人给第一辆车水平冲量的大小。【答案】（l）-3kmgL：[2）mQlOkgL。【解析】【分析】【详解】⑴设运动过程中摩擦阻力做的总功为W，则W=-kmgL-2kmgL=-3kmgL即整个过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgL。（2）设第一辆车的初速度为%,第一次碰前速度为V1，碰后共同速度为V2,则由动量守恒得mvi=2mv2-kmgL=—,nvi~—Invo-k（2in）gL=0——4^由以上各式得%=JlOkgL所以人给第一辆车水平冲量的大小I=〃?%=m/lOkgL.如图所示,质量M=l.Okg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〃=0.4。质量m°=0.005kg的子弹以速度%=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，gIU10m/s2o求：（1）物块的最大速度VI：（2）木板的最大速度也：（3）物块在木板上滑动的时间t.%mm-【答案】（l）3m/s；（2）lm/s；（3）0.5so【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）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，根据三者组成的系统动量守恒得：（m+mo）vi=（M+m+mo）5解得：v2=lm/s（3）对木板，根据动量定理得：〃（m+m0）gt=Mv2-0解得：f=O.5s.如图所示，用0.5kg的铁睡把钉子钉进木头里去，打击时铁锤的速度v=4.0m/s,如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01s（取g=10m/s2）,那么：（1）不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力多大？（2）考虑铁锤的重力，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大？【答案】（1）200N,方向竖直向下；（2）205N,方向竖直向下【解析】【详解】（1）不计铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的平均作用力为工，取铁锤的速度口的方向为正方向，以铁锤为研究对象，由动量定理得一呼=0-mv

mv0.5x4.00.01mv0.5x4.00.01N=200N由牛顿第三定律可知，铁锤钉钉子的平均作用力月'的大小也为200N,方向竖直向下。(2)考虑铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的作用力为生，取铁锤的速度I，的方向为正方向，由动量定理得可得F2=——+mg=203N即考虑铁锤受的重力时，铁锤打打子的平均作用力为F；=205N,方向竖直向下。.在水平地面的右端8处有一面墙，一小物块放在水平地面上的4点，质量m=0.5kg,AB间距离s=5m,如图所示.小物块以初速度v°=8m/s从八向B运动，刚要与墙壁碰撞时的速度vi=7m/s,碰撞后以速度V2=6m/s反向弹回.重力加速度g取10m/s2.求：⑴小物块与地面间的动摩擦因数出(2)若碰撞时间t=0.05s,碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小....HIAB【答案】(1)0.15(2)130N【解析】【详解】⑴从八到8过程，由动能定理，有：一〃mgs=Lmv/—Lmvo?22可得：p=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(—vi)可得：F=130N.5.用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别进行研究。如图所示，质量为m的小球斜射到木板上，入射的角度是。碰撞后弹出的角度也是9,碰撞前后的速度大小都是V。碰撞过程中忽略小球所受重力。若小球与木板的碰撞时间为A3求木板对小球的平均作用力的大小和方向。

■小田、lImvcosO.,_..<【答案】尸=———,方向沿y轴正方向【解析】【详解】小球在x方向的动量变化为△〃<=mvsin0-mvsin0=0小球在y方向的动量变化为△〃、=mvcosO-（-mvcos0）=2/hvcos^根据动量定理尸》=△〃、.解得尸=2/7?Vcos解得尸=2/7?Vcos,方向沿V轴正方向6.正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略：其速率均为V,且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）1【答案】5丽俣【解析】【分析】根据“粒子器壁各面碰撞的机会均等”即相等时间内与某一器壁碰撞的粒子为该段时间内1粒子总数的7,一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量是2瓶也据此根据动量定理求与某6一个截面碰撞时的作用力F；【详解】一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量是：1=2瓶U在戊时间内能达到面积为S容器壁上的粒子所占据的体枳为：U=SM由于粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目标区域的粒子数为：11N=-nV=-n-SvAt66根据动量定理得：F/t=NI1考虑单位面积S=l,整理可以得到：F=-nmv21根据牛顿第三定律可知，单位面积所受粒子的压力大小为工九机小。【点睛】本题的关健是建立微观粒子的运动模型，然后根据动量定理列式求解平均碰撞冲力，要注意粒子的运动是无规则的。7.如图所示，长度为/的轻绳上端固定在。点，下端系一质量为m的小球（小球的大小可以忽略、重力加速度为g）.（1）在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为叫小球保持静止.画出此时小球的受力图，并求力F的大小；（2）由图示位置无初速释放小球，不计空气阻力.求小球通过最低点时：a.小球的动量大小；b.小球对轻绳的拉力大小.;mgtana；(2)〃Q2g/(l-cos。);〃琢（3-2cosa）【解析】【分析】（1）小球受重力、绳子的拉力和水平拉力平衡，根据共点力平衡求出力F的大小.（2）根据机械能守恒定律求出小球第一次到达最低点的速度，求出动量的大小，然后再根据牛顿第二定律，小球重力和拉力的合力提供向心力，求出绳子拉力的大小.【详解】（1）小球受到重力、绳子的拉力以及水平拉力的作用，受力如图根据平衡条件,/??^L(1-COS6Z)=—2mv1由动能定理:根据平衡条件,/??^L(1-COS6Z)=—2mv1由动能定理:得拉力的大小：F=mgtailaa.小球从静止运动到最低点的过程中,则通过最低点时，小球动量的大小：P=mv=mQ2gL(l-cosa)b.根据牛顿第二定律可得：==mg(3-2cosa)根据牛顿第三定律，小球对轻绳的拉力大小为：Tr=T=7/7^(3-2cosa)【点睛】本题综合考查了共点力平衡，牛顿第二定律、机械能守恒定律，难度不大，关键搞清小球在最低点做圆周运动向心力的来源..如图所示，质量为m=l.0kg的物块A以囱=4.0m/s速度沿粗糙水平面滑向静止在水平面上质量为M=2.0kg的物块8,物块4和物块B碰撞时间极短，碰后两物块粘在一起.已知物块4和物块B均可视为质点，两物块间的距离为£=1.75m,两物块与水平面间的动摩擦因数均为P=0.20,重力加速度g=10m/s?.求：(1)物块4和物块B碰撞前的瞬间，物块八的速度v的大小；(2)物块A和物块B碰撞的过程中，物块4对物块B的冲量/；(3)物块4和物块B碰撞的过程中，系统损失的机械能△£.【答案】(1)3m/s(2)2N-s,方向水平向右(3)AE=3J【解析】试题分析：物块A运动到和物块B碰撞前的瞬间，根据动能定理求得物块A的速度；以物块A和物块B为系统，根据动量守恒求得碰后两物块速度，再根据动量定理求得物块A对物块B的冲量.以物块A和物块B为系统，根据能量守恒求得系统损失的机械能.11_HmgL=-mv2--mvi(1)物块A运动到和物块8碰撞前的瞬间，根据动能定理得22-0.2x1x10x1.75=-x1xv2--x1x4222,解得笠=3m/s1x3八一\VI=q——-=lm/s(2)以物块4和物块8为系统，根据动量守恒得：=+也，1+2TOC\o"1-5"\h\z以物块B为研究对象，根据动量定理得：［="也，解得/=2xl=2Ms,方向水平向右11AE=-mv2--(M+m)vl(3)以物块A和物块B为系统，根据能量守恒得22AE=—Xlx32--X（4+2）xl2=3i解得：22（）.一个质量为2kg的物体静止在水平桌面上，如图1所示，现在对物体施加一个水平向右的拉力F,拉力F随时间t变化的图像如图2所示，己知物体在第1s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5s末物体速度减小为0.求：F/N⑴前3s内拉力F的冲量.(2)第2s末拉力F的功率.【答案】(1)25N-S(2)50W【解析】【详解】(1)由动量定理有I=F^+F2t2即前3s内拉力F的冲量为/=25Ns(2)设物体在运动过程中所受滑动摩擦力大小为了,则在2s~6s内，由动量定理有F2t2-f(t2+ti)=0设在ls~3s内物体的加速度大小为。，则由牛顿第二定律有F2-f=第2s末物体的速度为V=4。第2s末拉力F的功率为联立以上方程可求出尸二50W.质量为50kg的杂技演员不慎从7.2m高空落下，由于弹性安全带作用使他悬挂起来，已知弹性安全带的缓冲时间为1s,安全带长3.2m,则安全带对演员的平均作用力是多大？(取g=10m/s2)【答案】900N【解析】【详解】设安全带对人的平均作用力为F；由题意得，人在落下的3.2m是自由落体运动，设落下2m达到的速度为力,由动能定理可得：,12mgh!=—mvi得：Vi=8m/s设向上为正方向，由动量定理：(F-mg)f=0-(-mv)得：F=900N.飞机场有一架战斗机，质量〃?=5xl()3Kg,发动机的额定功率尸=900kW.在战备状态下，一开始启动，发动机就处于额定功率状态，在跑道上经过时间t=15s运动，速度恰好达到最大速度％=6。m/s离开跑道.飞机在跑道上运动过程中，受到的阻力不断增大.求：(1)飞机速度达到最大时，所受到的阻力大小；(2)飞机从启动到最大速度的过程中，飞机所受合外力的冲量的大小：(3)飞机从启动到离开跑道，飞机克服阻力所做的功.【答案】(1)1.5xlO4N(2)/合=3x1()5Ns(3)4.5x106J【解析】⑴飞机速度达到最大时，设飞机的牵引力为F,受到的阻力是则F=fP=FvW^/=1.5xlO4N(2)对飞机由动量定理有/合=〃W一0解得/合=3x10*3⑶从开始到离开跑道，设克服阻力做功是W,则Pt-W=-mv22解得w=4.5x106j【