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时间:2020-12-20
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1、高考物理专题汇编动量定理(一)含解析一、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,碰撞吋间很短,忽咯空气阻力,求:(1)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】(1)-3kmgL;(2)m10kgL。【解析】【分析】【详解】(1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为W,则W=-kmgL-2kmg
2、L=-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v0,第一次碰前速度为v1,碰后共同速度为v2,则由动量守恒得mv1=2mv2kmgL1mv121mv0222k(2m)gL01(2m)v222由以上各式得v010kgL所以人给第一辆车水平冲量的大小Imv0m10kgL2.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=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粘在一起不再分开,C的v-t图象如图乙所示。求:(
3、1)C的质量mC;(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能Ep1,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I;(3)B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep2。【答案】(1)2kg;(2)27J,36N·S;(3)9J【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E=(m+m)v22=27Jp11AC2取水平向左为正方向,根据动量定理,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I=(m+m)v-(m+m)(-v)=36N·SAC3A
4、C2(3)由题图可知,12s时B离开墙壁,此时A、C的速度大小v3=3m/s,之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A、C与B的速度相等时,弹簧弹性势能最大(m+m)v=(m+m+m)v4AC3ABC1(mA+mC)v32=1(mA+mB+mC)v42+Ep222解得B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep2=9J。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
5、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=0.4、=0.2,取g=10m/s,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【答案】(1)(2)【解析】D点的时间t【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:;若甲与乙碰撞后运动到D点,由动量定理:解得t=0.4s4.一个质量为60千克的蹦床运动员从距离水平蹦床
6、网面上3.2米的高处自由下落,触网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5米高处.已知运动员与网接触的时候为1.2秒。求运动员和网接触的这段时间内,网对运动员的平均作用力F(g取10m/s2)。【答案】1500N,方向竖直向上【解析】【详解】设运动员从h1处下落,刚触网的速度为v12gh18ms(方向向下)运动员反弹到达高度h2,离网时速度为v22gh210ms(方向向上)在接触网的过程中,运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg,设向上方向为正,由动量定理有Fmgtmv2mv1解得F=1500N,方向竖直向上。5.两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.5T的匀强磁场与
7、导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离l=0.20m,两根质量均m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω.在t=0时刻,两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行,大小0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过T=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,求此时两金属杆的速度各为多少?【答案】8.15m/s1.85m/s【解析】设任一时刻两金属杆甲、乙之间的距
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