物理动量定理专项含解析.docx

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1、物理动量定理专项含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某滑道示意图如下,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高h=10m,C是半径=20m圆弧的最低点,质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速R度a=4.5m/s2,到达B点时速度vB=30m/s.取重力加速度g=10m/s2.(1)求长直助滑道AB的长度;L(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量的I大小;(3)若不计BC段的阻力,画出运动员经过C点时的受力图,并求其所受支持力FN的大小.【

2、答案】(1)100m(2)1800Ns(3)3900N【解析】(1)已知AB段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即v2v022aL可解得:Lv2v02100m2a(2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以ImvB01800Ns(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:NmgmvC2R从B运动到C由动能定理可知:mgh1mv21mv2CB22解得;N3900N故本题答案是:(1)L100m(2)I1800Ns(3)N3900N点睛:本题考查了动能定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿第二

3、定律求解最低点受到的支持力大小.2.如图所示,粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道,其半径为R=0.1m,半圆形轨道的底端放置一个质量为m=0.1kg的小球B,水平面上有一个质量为M=0.3kg的小球A以初速度v0=4.0m/s开始向着木块B滑动,经过时间t=0.80s与B发生弹性碰撞.设两小球均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知木块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,求:(1)两小球碰前A的速度;(2)球碰撞后B,C的速度大小;(3)小球B运动到最高点C时对轨道的压力;【答案】(1)2m/s(2)vA=1m/s,vB=3m

4、/s(3)4N,方向竖直向上【解析】【分析】【详解】(1)选向右为正,碰前对小球A的运动由动量定理可得:–μMgt=Mv–Mv0解得:v=2m/s(2)对A、B两球组成系统碰撞前后动量守恒,动能守恒:MvMvAmvB1Mv21MvA21mvB2222解得:vA=1m/svB=3m/s(3)由于轨道光滑,B球在轨道由最低点运动到C点过程中机械能守恒:1mvB21mvC2mg2R22在最高点C对小球B受力分析,由牛顿第二定律有:解得:FN=4NvC2mgFNmR由牛顿第三定律知,FN'=FN=4N小球对轨道的压力的大小为3N,方向竖直向上.3

5、.在某次短道速滑接力赛中,质量为50kg的运动员甲以6m/s的速度在前面滑行,质量为60kg的乙以7m/s的速度从后面追上,并迅速将甲向前推出,完成接力过程.设推后乙的速度变为4m/s,方向向前,若甲、乙接力前后在同一直线上运动,不计阻力,求:⑴接力后甲的速度大小;⑵若甲乙运动员的接触时间为0.5s,乙对甲平均作用力的大小.【答案】(1)9.6m/s;(2)360N;【解析】【分析】【详解】(1)由动量守恒定律得m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲+m乙v乙v甲=9.6m/s;(2)对甲应用动量定理得Ftm甲v甲-m甲v甲F=360N4.如图,一轻

6、质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,某时刻物体A获得一大小为的水平初速度开始向右运动。已知物体A的质量为m,物体B的质量为2m,求:(1)弹簧压缩到最短时物体B的速度大小;(2)弹簧压缩到最短时的弹性势能;(3)从A开始运动到弹簧压缩到最短的过程中,弹簧对A的冲量大小。【答案】(1)(2)(3)【解析】【详解】(1)弹簧压缩到最短时,A和B共速,设速度大小为v,由动量守恒定律有①得②(2)对A、B和弹簧组成的系统,由功能关系有③得④(3)对A由动量定理得⑤得⑥5.质量为m=0.2kg的小球竖直向下以v1=6m/s的速度落至水平地面

7、,再以v2=4m/s的速度反向弹回,小球与地面的作用时间t=0.2s,取竖直向上为正方向,(取g=10m/s2).求(1)小球与地面碰撞前后的动量变化?(2)小球受到地面的平均作用力是多大?【答案】(1)2kg?m/s,方向竖直向上;(2)12N.【解析】(1)取竖直向上为正方向,碰撞地面前小球的动量p1mv11.2kg.m/s碰撞地面后小球的动量p2mv20.8kg.m/s小球与地面碰撞前后的动量变化pp2p12kg.m/s方向竖直向上(2)小球与地面碰撞,小球受到重力G和地面对小球的作用力F,由动量定理FGtp得小球受到地面的平均作用力

8、是F=12N6.在水平地面的右端B处有一面墙,一小物块放在水平地面上的A点,质量m=0.5kg,AB间距离s=5m,如图所示.小物块以初速度v0=8m/s从A向B运动,刚要与墙壁

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