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专题17 动量、动量定理-2019高考物理一轮复习专题详解(原卷版)

来源:微智科技网
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知识回顾

1.动量定理表达式

Ft=mv2-mv1,此式为矢量式,要规定正方向. 2.应用动量定理求解的两类简单问题 (1)应用I=Δp求变力的冲量和平均作用力.

如果物体受到变力作用,可以先求出该力作用下的物体动量的变化量Δp,等效代换变力的冲量I,进而可求平均作用力.

(2)应用Δp=Ft求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化.

曲线运动中物体速度方向时刻在改变,求动量变化量Δp=p′-p需要应用矢量运算方法,比较复杂,如果作用力是恒力,可以求恒力的冲量,等效代换动量的变化量. 规律方法

应用动量定理解题的一般步骤

(1)明确研究对象和研究过程(研究过程既可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段). (2)进行受力分析:只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力,不必分析内力. (3)规定正方向.

(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量,根据动量定理列方程求解. 例题分析

【例1】 水平恒定推力F1和F2分别作用于水平面上原来静止的、质量相等的a、b两物体上,作用一段时间后撤去推力,由于惯性,物体将继续运动一段时间后才能停下,两物体的v-t图象如图所示,已知图中线段AB∥CD,则( )

A.a物体受到的摩擦力小于b物体受到的摩擦力 B.a物体受到的摩擦力大于b物体受到的摩擦力 C.F1的冲量大于F2的冲量 D.F1的冲量小于F2的冲量

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【例2】 物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间Δt1内速度由零增大到v,在时间Δt2内速度由v增大到2v,设F在Δt1内做的功是W1,冲量是I1;在Δt2内做的功是W2,冲量是I2,那么( ) A.I1功与冲量都是与力相关的两个过程量,但功是力对空间的累积效果,冲量是力对时间的累积效果,虽然它们的效果都与物体的质量与速度相关,但它们之间并无因果关系.确定不同过程中动量和功的大小,应分别从相应的过程中的动量与动能的变化量的大小上进行比较.

【例3】 一宇宙飞船以v=1.0×104 m/s的速度进入密度为ρ=2.0×109 kg/m3的微陨石流中,如果飞船

B.I1垂直于运动方向上的最大截面积S=5 m2,且认为微陨石与飞船碰撞后都附着在飞船上,则飞船受到的平均制动力为多大? 规律总结

Δp

动量定理是牛顿第二定律的变形:F合=,合外力等于物体动量的变化率;

Δt动量定理表达式Ft=mv′-mv是一个矢量表达式,应用时需规定正方向; 合外力的冲量是物体动量变化的原因,物体动量变化是合外力冲量产生的必然结果. 专题练习

1.(多选)(2017年常德模拟)如图所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用,到达距地面深度为h的B点时速度减为零.不计空气阻力,重力加速度为g.关于小球下落的整个过程,下列说法正确的有( )

A.小球的机械能减少了mg(H+h)

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B.小球克服阻力做的功为mgh C.小球所受阻力的冲量大于m2gH D.小球动量的改变量等于所受阻力的冲量

2.(2017年山西大学附中检测)下列四个图描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的曲线和动量变化率随时间变化的曲线,若不计空气阻力,取竖直向上为正方向,那么正确的是( )

3.某消防队员从一平台上跳下,下落2 m后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5 m.在着地过程中,对他双脚的平均作用力估计为( ) A.自身所受重力2倍 B.自身所受重力5倍 C.自身所受重力8倍 D.自身所受重力10倍

4.如图所示,a、b、c是三个相同的小球,a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛.下列说法正确的是( )

A.它们同时到达同一水平面 B.它们动量变化的大小相等 C.它们的末动能相同 D.重力对它们的冲量相等

5.(多选)关于物体的动量和冲量,下列说法中正确的是( ) A.物体所受合外力的冲量越大,它的动量也越大 B.物体所受合外力的冲量不为零,它的动量一定要改变

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C.物体的动量增量的方向,就是它所受合外力的冲量的方向 D.物体所受的合外力越大,它的动量变化越快

6某物体做自由落体运动,取竖直向下为正方向.在运动过程中,关于其动量、动量变化率随时间变化的曲线,下列图像关系正确的是( )

7.(2017·山西摸底)(多选)有关实际中的现象,下列说法正确的是( ) A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度

B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力 C.用射击时要用肩部抵住身是为了减小反冲的影响

D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好

8.如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点,若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点为( )

A.仍在P点 B.在P点左边 C.在P点右边不远处

D.在P点右边原水平位移的两倍处

9.(2017·黄冈市检测)一小球从水平地面上方无初速释放,与地面发生碰撞后反弹至速度为零,假设小球与地面碰撞没有机械能损失,运动时的空气阻力大小不变,下列说法正确的是( ) A.上升过程中小球动量改变量等于该过程中空气阻力的冲量 B.小球与地面碰撞过程中,地面对小球的冲量为零 C.下落过程中小球动能的改变量等于该过程中重力做的功

D.从释放到反弹至速度为零过程中小球克服空气阻力做的功等于重力做的功

10.(2017·合肥一模)一质量为m的物体静止在光滑水平面上,在水平力F作用下,经时间t,通过位移Lm

后,动量变为p、动能变为Ek.若上述过程F不变,物体的质量变为,以下说法正确的是( )

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A.经过时间2t,物体动量变为2p C.经过时间2t,物体动能变为4Ek

B.经过位移2L,物体动量变为2p D.经过位移2L,物体动能变为4Ek

11.(多选)水平推力F1和F2分别作用在水平面上等质量的a、b两物体上,作用一段时间后撤去推力,物体将继续运动一段时间后停下,两物体v-t图像如图所示,图中AB∥CD,则( )

A.F1的冲量小于F2的冲量 B.F1的冲量等于F2的冲量 C.两物体受到的摩擦力大小相等 D.两物体受到的摩擦力大小不等

12.(多选)如图所示,两个质量相等的物体,在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下到达斜面底端的过程中,相同的物理量是( )

A.重力的冲量的大小 B.弹力的冲量的大小 C.合力的冲量的大小 D.刚到达底端的动量的大小

13.(2017·洛阳一模)如图所示,一段不可伸长的轻质细绳长为L,一端固定在O点,另一端系一个质量为m的小球(可以视为质点),保持细绳处于伸直状态,把小球拉到跟O点等高的位置由静止释放,在小球摆到最低点的过程中,不计空气阻力,重力加速度大小为g,则 ( )

A.合力做的功为0 B.合力的冲量为0 C.重力做的功为mgL D.重力的冲量为m2gL

14.(2017·赣州期末)在距地面h高处以v0水平抛出质量为m的物体,物体着地时和地面碰撞时间为Δt,

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末速度为零,空气阻力不计,重力加速度为g,在Δt时间内物体受到竖直向上的冲量为( ) A.mg

2h g

B.mgΔt

2h g

C.mgΔt+mg

2h D.mgΔt-mgg

15.(2017·福建模拟)(多选)据媒体报道,未来的iphone7s带有屏幕保护器,保护装置设置在屏幕的4个角落由弹性塑料、聚合物及超薄金属片组成,一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知手机掉落,屏幕保护器会自动弹出,并完全吸收手机撞击地面的能量,避免手机屏幕直接接触地面而损坏.已知iphone7s手机设计质量约160 g,从1.5 m自由掉落,重力加速度g取10 m/s2,则以下分析正确的是( ) A.手机落地的速度约为4.5 m/s B.保护器弹出的时间应小于0.55 s C.手机落地时重力的功率约为7.5 W

D.若保护器吸收撞击力的时间为0.05 s,则地面对手机的平均作用力约为19.1 N

16.(多选)(2017年高考·课标全国卷Ⅲ)一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图线如图所示,则( )

A.t=1 s时物块的速率为1 m/s B.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/s C.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/s D.t=4 s时物块的速度为零

17.(2017年高考·课标全国卷Ⅰ)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中.为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开.忽略空气阻力.已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求 (1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;

(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度.

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18.一艘帆船在静水中由于风力的推动做匀速直线运动,帆面的面积为S,风速为v1,船速为v2(v219.(2017年江西师大附中模拟)如图,一质量为M=2 kg的铁锤,在距桩面h=3.2 m处从静止开始沿竖直方向自由落下,打在一个质量为m=6 kg的木桩上,随即与木桩一起向下运动.经时间t=0.1 s停止运动.求木桩向下运动时受到地面的平均阻力的大小.(铁锤的横截面小于木桩的横截面)

20.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目,一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面高3.2 m处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高5.0 m处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理,求此力的大小.(g取10 m/s2)

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