物理动量定理专题练习(及答案)及解析.docx

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1、【物理】物理动量定理专题练习(及答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1．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r12，cd棒的电阻为r24。已知t=0时刻起，cd棒在沿斜

2、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：FTs

3、inθBIlTcosθmg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：v8t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0.8C1.6C，通过cd棒的电荷量为由动量定理得：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

4、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：WF43.2J2．如图所示，光滑水平面上有一轻质弹簧，弹簧左端固定在墙壁上，滑块A以v0＝12m/s的水平速度撞上静止的滑块B并粘在一起向左运动，与弹簧作用后原速率弹回，已知、AB的质量分别为m1＝0.5kg、m2＝1.5kg。求：①A与B撞击结束时的速度大小v；②在整个过程中，弹簧对A、B系统的冲量大小I。【答案】①3m/s；②12N?s【解析】【详解】①A、B碰撞过程系统动量守恒，以向左为正方向由动量守恒

5、定律得m1v0=（m1+m2）v代入数据解得v=3m/s②以向左为正方向，A、B与弹簧作用过程由动量定理得I=（m1+m2）（-v）-（m1+m2）v代入数据解得I=-12N?s负号表示冲量方向向右。3．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t

6、v0，且粒子从0≤l≤T0的任一时刻入射时，粒子离开磁场时的位置都不在ylc2轴上，求T0的取值范围。（3）若B0=2v0，T0l，在x>l的区域施加一个沿-x方向的匀强电场，在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：Rlv02qv0B0mRv0解得B0cl（2）设粒子运动的半径为R1，由

7、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，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

8、设电场强度的大小为E，在电场中，设往复一次所用的时间