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时间:2020-12-20
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1、高考物理动量定理(一)解题方法和技巧及练习题含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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在B点与乙碰撞后粘合在一起动摩擦因数分别为,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=0.4、=0.2,取g=10m/s,两滑块均视为质点。求:(1)圆
2、弧轨道AB的半径R;(2)甲与乙碰撞后运动到D点的时间t【答案】(1)(2)【解析】【详解】(1)甲从B点运动到C点的过程中做匀速直线运动,有:vB211=2ax;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=0.4s;2.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
3、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t,水
4、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Ek1mv21mv02vy262.5J223.2019年1月3日,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面,并通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯,因而开启了人类探索月球的新篇章。嫦娥四号探测器在靠近月球表面时先做圆周运动进行充分调整,最终到达离月球表面很近的着陆点。为了尽可能减小着陆过程中月球对飞船的冲
5、击力,探测器在距月面非常近的距离处进行多次调整减速,离月面高h处开始悬停(相对月球速度为零),对障碍物和坡度进行识别,并自主避障。然后关闭发动机,仅在月球重力作用下竖直下落,探测器与月面接触前瞬间相对月球表面的速度为v,接触月面时通过其上的“四条腿”缓冲,平稳地停在月面,缓冲时间为t,如图所示。已知月球的半径R,探测器质量为m0,引力常量为G。(1)求月球表面的重力加速度;(2)求月球的第一宇宙速度;(3)求月球对探测器的平均冲击力F的大小。【答案】(1)v2RFm0vg2)vv3mg(()02h2ht【解析】【详解
6、】(1)由自由落体规律可知:v22gh解得月球表面的重力加速度:v2g2h(2)做圆周运动向心力由月表重力提供,则有:mvmgR解得月球的第一宇宙速度:2Rvv2h(3)由动量定理可得:(Fm0g)t0(m0v)解得月球对探测器的平均冲击力的大小:m0vFm0gt4.如图所示,一个质量为m的物体,初速度为v0,在水平合外力F(恒力)的作用下,经过一段时间t后,速度变为vt。(1)请根据上述情境,利用牛顿第二定律推导动量定理,并写出动量定理表达式中等号两边物理量的物理意义。(2)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包
7、裹易碎品,如图所示。请运用所学物理知识分析说明这样做的道理。【答案】详情见解析【解析】【详解】(1)根据牛顿第二定律Fma,加速度定义aviv0解得tFtmvimv0即动量定理,Ft表示物体所受合力的冲量,mvt-mv0表示物体动量的变化(2)快递物品在运送途中难免出现磕碰现象,根据动量定理Ftmvimv0在动量变化相等的情况下,作用时间越长,作用力越小。充满气体的塑料袋富有弹性,在碰撞时,容易发生形变,延缓作用过程,延长作用时间,减小作用力,从而能更好的保护快递物品。5.北京将在2022年举办冬季奥运会,滑雪运动将
8、速度与技巧完美地结合在一起,一直深受广大观众的欢迎。一质量为60kg的运动员在高度为h80m,倾角为30的斜坡顶端,从静止开始沿直线滑到斜面底端。下滑过程运动员可以看作质点,收起滑雪杖,忽略摩擦阻力和空气阻力,g取10m/s2,问:(1)运动员到达斜坡底端时的速率v;(2)运动员刚到斜面底端时,重力的瞬时功率;(3)从坡顶滑到坡底的过程中,运动
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