高中物理-经典习题及答案-选修3-5

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1、第十六章动量守恒定律一-冲量和动量（一）知识要点1.动量：按定义，物体的质量和速度的乘积叫做动量：P=mv⑴动量是描述物体运动状态的一个状态量，它与吋刻相对应。⑵动量是矢量，它的方向和速度的方向相同。2.冲量：按定义，力和力的作用时间的乘积叫做冲量：l=Ft⑴冲量是描述力的时间积累效应的物理量，是过程量，它与时间相对应。⑵冲量是矢量，它的方向由力的方向决定（不能说和力的方向相同）。如果力的方向在作用时间内保持不变，那么冲量的方向就和力的方向相同。⑶高中阶段只耍求会用I=Ft计算恒力的冲量。对于变力的冲量，高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。⑷要注意的是：冲量和功不同。恒力在

2、一段时I'可内可能不作功，但一定有冲量。（二）例题分析例1：质量为加的小球由高为〃的光滑斜而顶端无初速滑到底端过程中，重力、弹力、合力的冲量各是多大？解：力的作用时间都是心丄竺二二丄單，力的大小依次gsin*asmag是mg、〃均cosa和/昭sina,所以它们的冲量依次是：—曲西“輕“如smatancr特别要注意，该过程中弹力虽然不做功，但对物体有冲量。例2：一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度水平向右运动，碰到一块竖硬的大理石后被弹回，沿着同一直线以2m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v=2

3、n}/s，碰撞前钢球的动量为2X2kg・m/s二0.4kg・m/s。碰撞后钢球的速度为=0.2m/s,碰撞后钢球的动量为p/=niv/=-0.2X2kg•m/s二一0.4kg・m/s。Ap=pz4kg•m/s-0.4kg•m/s=-0.8kg•m/s,且动量变化的方向向左。例3：—个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°,碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°,速度大小仍为2m/s,用作图法求出钢球动量变化大小和方向？解：碰撞前后钢球不在同一直线运动，据平行四边形定则，以J和P为邻边做平行四边形，则就等于对解线的长度，对角线的指向就表示的方向

4、：=J”"+（-〃）2=Jo.4?+0.4%-mis=-mis方向竖直向上。动量是矢量,求其变化量可以用平行四边形定则：在一维情况下可首先规定一个正方向,这时求动量的变化就可以简化为代数运算了。例4（12分）如图所示，在光滑、固定的水平杆上套着一个光滑的滑环陀，滑环下通过一根不可伸长的轻绳悬吊一重物M,轻绳长为L,将滑环固定在水平杆上，给M—个水平冲量作用，使M摆动，且恰好刚碰到水平杆。问（1）M在摆动过程中，滑环对水平杆的压力的最大值是多少？（2）若滑环m不固定，仍给M以同样大小的冲量作用，则M摆起的最大高度为多少？解:（1）机械能守恒（2分）vT-Mg=M—M通过最低点T最大R（2

5、分）2gLT-Mg=M—.r=3Mg（1分）再对滑环受力分析^=T+mg=3Mg+mg（2分）（2）不固定机械能仍守恒初速度:1Mva=+w)v2+MgH22（2分）水平动量守恒酬厂宓+心（2分）H=—2g(M+m).・・mL(M+加)（1分）二、动量定理（一）知识要点1.动量定理：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。既I=^p（1）动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因，冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量（或者说是物体所受各外力冲量的矢量和）。⑵动量定理给出了冲量（过程量）和动量变化（状态量）间的互求关系。⑶现代物理学把力定义为物体动量的变化

6、率：F=—（牛顿第二定律的动量形式）。⑷动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下，各个矢量必须以同一个规定的方向为正。2.利用动量定理定性地解释一些现象3.利用动量定理进行定量计算利用动量定理解题，必须按照以下儿个步骤进行：⑴明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的质点组。质点组内各物体可以是保持相对静止的，也可以是相对运动的。研究过程既可以是全过程，也可以是全过程中的某一阶段。⑵进行受力分析。只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。所有外力Z和为合外力。研究对象内部的相互作用力（内力）会改变系统内某一物体的动量，但不影响系统的总动量，因此不必分析内力。

7、如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同,就要分别计算它们的冲量，然后求它们的矢量和。⑶规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量，在一维的情况下，列式前要先规定一个正方向，和这个方向一致的矢量为正，反之为负。⑷写出研究对彖的初、末动量和合外力的冲量（或各外力在各个阶段的冲量的矢量和）。⑸根据动量定理列式求解。（二）例题分析例1：以初速度旳平抛出一个质量为加的物体，抛出后Z秒内物体的动量变化是多少？解：因为合外力就是重力，所以4