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时间:2020-12-20
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1、高中必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,长为L的轻质细绳一端固定在O点,另一端系一质量为m的小球,O点离地高度为H。现将细绳拉至与水平方向成30,由静止释放小球,经过时间t小球到达最低点,细绳刚好被拉断,小球水平抛出。若忽略空气阻力,重力加速度为g。(1)求细绳的最大承受力;(2)求从小球释放到最低点的过程中,细绳对小球的冲量大小;(3)小明同学认为细绳的长度越长,小球抛的越远;小刚同学则认为细绳的长度越短,小球抛的越远。请通过计算,说明你的观点。【答案】(1)F=2mg;(22m2gL;(3)
2、当LH)IFmgt时小球抛的最远2【解析】【分析】【详解】(1)小球从释放到最低点的过程中,由动能定理得mgLsin301mv220小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得Fmgmv02L解得:F=2mg(2)小球从释放到最低点的过程中,重力的冲量IG=mgt动量变化量pmv0由三角形定则得,绳对小球的冲量IFmgt2m2gL(3)平抛的水平位移xv0t,竖直位移HL1gt22解得x2L(HL)当LH时小球抛的最远22.图甲为光滑金属导轨制成的斜面,导轨的间距为l1m,左侧斜面的倾角37,右侧斜面的中间用阻值为R2的电阻连接。在左侧斜面区域存在
3、垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B10.5T,右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B20.5T。在斜面的顶端e、f两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab,另一导体棒cd置于左侧斜面轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab棒和cd棒的质量均为m0.2kg,ab棒的电阻为r2,cd棒的电阻为r24。已知t=0时刻起,1cd棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd棒始终在左侧斜面上运动),而ab棒在水平拉力F作用下始终处于静止状态,F随时间变化的关系如图乙所示,ab棒静止时细导线与竖直方向的夹角37。其中导轨的电阻不
4、计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。(1)请通过计算分析cd棒的运动情况;(2)若t=0时刻起,求2s内cd受到拉力的冲量;(3)3s内电阻R上产生的焦耳热为2.88J,则此过程中拉力对cd棒做的功为多少?【答案】(1)cd棒在导轨上做匀加速度直线运动;(2)1.6Ngs;(3)43.2J【解析】【详解】(1)设绳中总拉力为T,对导体棒ab分析,由平衡方程得:FTsinθBIlTcosθmg解得:FmgtanθBIl1.50.5I由图乙可知:F1.50.2t则有:I0.4tcd棒上的电流为:Icd0.8t则cd棒运动的速度随时间变化的关系:v8
5、t即cd棒在导轨上做匀加速度直线运动。(2)ab棒上的电流为:I0.4t则在2s内,平均电流为0.4A,通过的电荷量为0.8C,通过cd棒的电荷量为1.6C由动量定理得:IFmgsinθtBlItmv0解得:IF1.6Ngs(3)3s内电阻R上产生的的热量为Q2.88J,则ab棒产生的热量也为Q,cd棒上产生的热量为8Q,则整个回路中产生的总热量为28.8J,即3s内克服安培力做功为28.8J而重力做功为:WGmgsin43.2J对导体棒cd,由动能定理得:WFW克安WG1mv202由运动学公式可知导体棒的速度为24m/s解得:WF43.2J3.如
6、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B0和T0均未知。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tT0时刻lcv0
7、4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)T0l4v02.;(3)En0,1,2Lclv02n1cl【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,由牛顿第二定律得解得R12qv0B0mv0R1l2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
8、由几何关系可知,在tT0内,粒子轨迹转过的圆心角为2对应粒子的运动时间为t11TT22分析可知,只要满足t1≥T0,就可以
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