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时间:2020-12-20
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1、高考物理动量定理练习题及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为m的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I.【答案】(1)mg(t1t2t2)(2)mgt1【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1+t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:mg(t+t)-Ft=0,解得:方向竖直向上122⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间内只
2、有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:mgt1-I=0,∴I=mgt1方向竖直向上考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.如图所示,一光滑水平轨道上静止一质量为M=3kg的小球B.一质量为m=1kg的小球A以速度v0=2m/s向右运动与B球发生弹性正碰,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)碰撞结束时A球的速度大小及方向;(2)碰撞过程A对B的冲量大小及方向.【答案】(1)-1m/s,方向水平向左(2)3N·s,方向水平向右【解析】【分析】A与B球发生弹性正碰,根据动量守恒及能量守恒求出碰撞结束时A球的速度大小及方向;碰撞过程对
3、B应用动量定理求出碰撞过程A对B的冲量;解:(1)碰撞过程根据动量守恒及能量守恒得:mv0mvAMvB1mv021mvA21MvB2222联立可解得:vB1m/s,vA1m/s负号表示方向水平向左(2)碰撞过程对B应用动量定理可得:IMvB0可解得:I3Ns方向水平向右3.如图所示,质量M=1.0kg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μ=0.4。质量m0=0.005kg的子弹以速度v0=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,g取10m/s2。求:(1)物块的最大速度v1;(2
4、)木板的最大速度v2;(3)物块在木板上滑动的时间t.【答案】(1)3m/s;(2)1m/s;(3)0.5s。【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:m0v0=(m+m0)v1解得:v1=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+m0)v1=(M+m+m0)v2。解得:v2=1m/s(3)对木板,根据动量定理得:μ(m+m0)gt=Mv2-0解得:t=0.5s4.在距地面20m高处,某人以力(g取10m/s2)。求20m/s的速度水平抛出一质
5、量为1kg的物体,不计空气阻(1)物体从抛出到落到地面过程重力的冲量;(2)落地时物体的动量。【答案】(1)20N?s,方向竖直向下(2)202kgm/s,与水平方向的夹角为45°【解析】【详解】(1)物体做平抛运动,则有:h1gt22解得:t=2s则物体从抛出到落到地面过程重力的冲量I=mgt=1×10×2=20N?s方向竖直向下。(2)在竖直方向,根据动量定理得I=py-0。可得,物体落地时竖直方向的分动量py=20kg?m/s物体落地时水平方向的分动量px=mv0=1×20=20kg?m/s故落地时物体的动量ppx2p2y202kgm/s设落地时动量与水平方向的夹角为θ,则pyta
6、n1pxθ=45°5.如图,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端分别与木块B、C相连,弹簧处于原长状态.现方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起,碰撞时间极短、大小为A以初速t.v0沿B、C的连线(1)A、B碰撞过程中,求A对B的平均作用力大小(2)在以后的运动过程中,求弹簧具有的最大弹性势能F.Ep.【答案】(1)Fmv0(2)EP1mv022t12【解析】【详解】(1)设A、B碰撞后瞬间的速度为v1,碰撞过程AB系统动量守恒,取向右为正方向,由动、量守恒定律有:mv02mv1解得v11v02设AB碰撞时的平均作用力大小为F,对
7、B有Ftmv10、mv0解得F2t(2)当A、B、C具有共同速度v时,弹簧具有最大弹性势能,设弹簧的最大弹性势能为Ep,碰后至A、B、C速度相同的过程中,系统动量守恒,有mv03mv根据碰后系统的机械能守恒得12mv1213mv2Ep22解得:Ep1mv02126.如图,有一个光滑轨道,其水平部分MN段和圆形部分NPQ平滑连接,圆形轨道的半径R=0.5m;质量为m1=5kg的A球以v0=6m/s的速度沿轨道向右运动,与静
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