高考物理总复习--动量定理.docx

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1、高考物理总复习--动量定理一、高考物理精讲专题动量定理1．如图甲所示，平面直角坐标系中，0≤x≤l、0≤y≤2l的矩形区域中存在交变匀强磁场，规定磁场垂直于纸面向里的方向为正方向，其变化规律如图乙所示，其中B00均未知。和T比荷为c的带正电的粒子在点（0，l）以初速度v0沿+x方向射入磁场，不计粒子重力。（1）若在t=0时刻，粒子射入；在tl的区域施加一个沿-x方向的匀强电场，在

2、tT0时刻lcv04入射的粒子，最终从入射点沿-x方向离开磁场，求电场强度的大小。【答案】（1）B0v0；（2）T0l4v02cl；（3）En0,1,2L.v02n1cl【解析】【详解】设粒子的质量为m，电荷量为q，则由题意得cqm（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，设运动半径为R，根据几何关系和牛顿第二定律得：Rlqv0B0mv02Rv0解得B0cl（2）设粒子运动的半径为R1，由牛顿第二定律得qv0B0mv02R1l解得R12临界情况为：粒子从t0时刻射入，并且轨迹恰好过0,2l点，粒子才能从y轴射出，如图所示设粒子做圆周运动的周期为T，则T2mlqB0v0由几何关系可知，在tT0内

3、，粒子轨迹转过的圆心角为2对应粒子的运动时间为t1T1T22分析可知，只要满足t1≥T0，就可以使粒子离开磁场时的位置都不在y轴上。2联立解得T0lT，即T0；v0（3）由题意可知，粒子的运动轨迹如图所示设粒子的运动周期为T，则T2mlqB0v0在磁场中，设粒子运动的时间为t2，则t21T1T44由题意可知，还有t2T0T044解得T0lT，即T0v0设电场强度的大小为E，在电场中，设往复一次所用的时间为t3，则根据动量定理可得Eqt32mv0其中t3n1T0n0,1,2L24v02n0,1,2L解得E2n1cl2．半径均为R52m的四分之一圆弧轨道1和2如图所示固定，两圆弧轨道的最低端切

4、线水平，两圆心在同一竖直线上且相距R，让质量为1kg的小球从圆弧轨道1的圆弧面上某处由静止释放，小球在圆弧轨道1上滚动过程中，合力对小球的冲量大小为5Ns，重力加速度g取10m/s2，求：（1）小球运动到圆弧轨道1最低端时，对轨道的压力大小;（2）小球落到圆弧轨道2上时的动能大小。【答案】（1）5(22)N（2）62.5J2【解析】【详解】（1）设小球在圆弧轨道1最低点时速度大小为v0，根据动量定理有Imv0解得v05m/s在轨道最低端，根据牛顿第二定律，Fmgmv02R解得F522N2根据牛顿第三定律知，小球对轨道的压力大小为F522N2（2）设小球从轨道1抛出到达轨道2曲面经历的时间为

5、t，水平位移：xv0t竖直位移：y1gt22由勾股定理：x2y2R2解得t1s竖直速度：vygt10m/s可得小球的动能Ek1mv21mv02vy262.5J223．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粘在一起不分开，C的v－t图象如图乙所示．求：（1）C的质量mC；（2）t＝8s时弹簧具有的弹性势能Ep1（3）4—12s内墙壁对物块B的冲量大小I【答案】(1)2kg(2)27J(3)36N×s【解析】【详解】（1）

6、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12=27JEp1＝(mA＋mC)v22（3）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·sAC3AC24．质量0.2kg的球,从5.0m高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g取10m/s2.求小球对钢板的作用力.【答案】78N【解析】

7、【详解】自由落体过程v12＝2gh1，得v1=10m/s；v=gt得t=1s111小球弹起后达到最大高度过程0-v22＝-2gh2，得v2=9m/s0-v2=-gt2得t2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向，由动量定理：Ft′-mgt′=mv2-（-mv1）其中t′=t-t1-t2=0.05s得F=78N由牛顿第三定律得F′=-F，所以小球对钢板的作用力大小为78N，方向竖直向下；5．如图所示，用0.5kg的铁睡