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1、第7讲 动量定理与动量守恒一、理清三个规律,打牢解题基础二、牢记一个定律,万变不离其宗1.动量守恒定律(1)条件:系统不受外力或所受外力的矢量和为零(2)表达式:p=p′,Δp=0,m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′2.动量守恒定律的三个性质(1)矢量性:公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量,只有它们在同一直线上,并先选定正方向,确定各速度的正、负(表示方向)后,才能用代数方法运算.这点要特别注意(2)相对性:速度具有相对性,公式中的v1、v2、v1′和v2′应是相对同一参考系的速度,一般取相对地面的速度(3)同时性:相互作用前的总动量,是指相互作用前的某一时刻,v1、v2均
2、是此时刻的瞬时速度;同理,v1′、v2′应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度三、明晰三类碰撞,紧扣模型特点2019高考物理大二轮总复习高频考点1 动量 冲量和动量定理1-1.(多选)(2019·全国卷Ⅲ)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图线如图所示,则( )A.t=1s时物块的速率为1m/sB.t=2s时物块的动量大小为4kg·m/sC.t=3s时物块的动量大小为5kg·m/sD.t=4s时物块的速度为零解析:由动量定理可得:Ft=mv,解得v=,t=1s时物块的速率为v==m/s=1m/s,故A正确;在Ft图中面积表示冲量,所以,t=2s时物块
3、的动量大小p=Ft=2×2kg·m/s=4kg·m/s,t=3s时物块的动量大小为p′=(2×2-1×1)kg·m/s=3kg·m/s,t=4s时物块的动量大小为p′=(2×2-1×2)kg·m/s=2kg·m/s,所以t=4s时物块的速度为1m/s,故B正确,C、D错误.答案:AB1-2.(2016·全国新课标Ⅰ卷)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中.为计算方便起见,2019高考物理大二轮总复习假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散
4、开.忽略空气阻力.已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度.解析:(1)设Δt时间内,从喷口喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm,则Δm=ρΔV①ΔV=v0SΔt②由①②式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为=ρv0S③(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水,有能量守恒得(Δm)v2+(Δm)gh=(Δm)v④在h高度处,Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp=(Δm)v⑤设水对玩具的作用力的大小为F,根据动量定理有
5、FΔt=Δp⑥由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F=Mg⑦联立③④⑤⑥⑦式得h=-⑧答案:(1)ρv0S (2)-2019高考物理大二轮总复习1.使用动量定理的注意事项(1)一般来说,用牛顿第二定律能解决的问题,用动量定理也能解决,如果题目不涉及加速度和位移,用动量定理求解更简捷.动量定理不仅适用于恒力,也适用于变力.这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值.(2)动量定理的表达式是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力.2.应用动量定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和研究过程(研究过程既可以是全过程,也可以
6、是全过程中的某一阶段).(2)进行受力分析:只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力.(3)规定正方向.(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量,根据动量定理列方程求解.高频考点2 动量守恒定律的应用2-1.(2019·全国卷Ⅰ)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A.30kg·m/s B.5.7×102kg·m/sC.6.0×102kg·m/sD.6.3×102kg·m/s2019高考物理大二轮总复习解析:设
7、火箭的质量为m1,燃气的质量为m2,根据动量守恒,m1v1=m2v2,解得火箭的动量为:P=m2v2=m1v1=30kg·m/s,所以A正确;BCD错误.答案:A2-2.(2019·吉林省第三次调研)如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量为m(m<M)的小球从槽高h处开始自由下滑,下列说法正确的是( )A.在以后的运动全过程中,小球和槽的水平方向动量始