2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第18課 動(dòng)量 動(dòng)量定理練習(xí)

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1、 第?18?課 動(dòng)量 動(dòng)量定理 1．動(dòng)量、沖量及動(dòng)量定理 a．求恒力作用下的動(dòng)量變化量 (1)(2018?改編，6?分)從同一高度拋出完全相同的甲、乙、丙三個(gè)小球，甲球豎直向上拋出， 乙球豎直向下拋出，丙球水平拋出。若三個(gè)小球落地時(shí)的速率相同，不計(jì)空氣阻力，則下列 說(shuō)法正確的是( ) A．拋出時(shí)甲、乙動(dòng)量相同，其動(dòng)量大小均不小于丙的動(dòng)量大小 B．落地時(shí)三個(gè)小球的動(dòng)量相同，動(dòng)能也相同 C．從拋出到落地過(guò)程，三個(gè)小球的動(dòng)量變化量相同 D．從拋出到落地過(guò)程，三個(gè)小球受到的沖量都不同 答案：D 解析：根據(jù)動(dòng)能定理可知，三個(gè)小球拋出時(shí)的速度大小相等，且由題意知三個(gè)小球

2、初速度方 向不同，根據(jù)動(dòng)量表達(dá)式?p＝mv?可知，三個(gè)小球動(dòng)量大小相等，方向都不相同，故?A?項(xiàng)錯(cuò)誤。 落地時(shí)三個(gè)小球的速率相等，則動(dòng)能相同，甲、乙速度方向相同，與丙速度方向不同，動(dòng)量 不完全相同，故?B?項(xiàng)錯(cuò)誤。三個(gè)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到重力作用，但運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，甲小球 時(shí)間最長(zhǎng)，丙小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間次之，乙小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，由動(dòng)量定理可知，三個(gè)小球受 到的沖量不同，動(dòng)量變化量不同，故?C?項(xiàng)錯(cuò)誤，D?項(xiàng)正確。 b．間接計(jì)算變力的沖量 (2)(2018?改編，6?分)“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo) 之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面

3、內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列敘述正確的是 ( ) A．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，乘客的機(jī)械能保持不變(2017?天津理綜) B．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變(2017?天津理綜) C．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，乘客重力的沖量為零，座椅對(duì)乘客的力的沖量也為零 D．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，乘客受到的支持力方向始終豎直向上，支持力的沖量與重力 的等大反向 E．摩天輪由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)半周時(shí)，乘客受到的合力沖量不為零，方向與最高點(diǎn)速度 方向相同 答案：E 解析：摩天輪在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能不變，隨

4、著高度變化，重力勢(shì)能 變化，故機(jī)械能是變化的，故?A?項(xiàng)錯(cuò)誤。由重力的瞬時(shí)功率?P＝mgvcos?θ?可知，重力的瞬 時(shí)功率隨著重力與速度的夾角?θ?變化而變化，故?B?項(xiàng)錯(cuò)誤。摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，乘客重力 的沖量?IG＝mgT，不為零，根據(jù)動(dòng)量定理可得?I?合＝Δp＝0，故座椅對(duì)乘客的力的沖量不為零， 故?C?項(xiàng)錯(cuò)誤。由題意知乘客座椅面水平，故摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，乘客受到座椅的支持 1 力方向始終豎直向上；只有在與圓心等高的位置，支持力才等于重力，故摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的 過(guò)程中，支持力與重力的沖量反向，但是不總是等大，故D?項(xiàng)錯(cuò)誤。摩天輪從最低點(diǎn)到最高

5、點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)半周時(shí)，初、末位置速度大小相等、方向相反，取最高點(diǎn)速度方向?yàn)檎较?，?duì)此過(guò) 程由動(dòng)量定理有?I?合＝Δp＝mv－(－mv)＝2mv，可知乘客受到的合力沖量不為零，方向與最 高點(diǎn)速度方向相同，故?E?項(xiàng)正確。 c．對(duì)動(dòng)量定理的理解 (3)(2017?吉林二模，10?分)質(zhì)量?m＝0.60?kg?的籃球從距地板?H＝0.80?m?高處由靜止釋放， 與水平地板撞擊后反彈上升的最大高度?h＝0.45?m，從釋放到彈跳至?h?高處經(jīng)歷的時(shí)間?t ＝ 1.1?s，忽略空氣阻力，重力加速度?g＝10?m/s2，求籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅Α? 答案：?16.5?N，方向向下(10?分

6、) 解析：設(shè)籃球從?H?高處下落到地板所用時(shí)間為?t1，剛接觸地板時(shí)的速度大小為?v1；反彈離地 時(shí)的速度大小為?v2，上升的時(shí)間為?t2。 由動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得， 下落過(guò)程有 1 mgH＝2mv21－0(2?分) v 1 代入數(shù)據(jù)解得?v1＝4?m/s,?t1＝?g?＝0.4?s 上升過(guò)程有 1 －mgh＝0－2mv2(2?分) v 2 代入數(shù)據(jù)解得?v2?＝?3?m/s,?t2＝?g?＝0.3?s 籃球與地板接觸時(shí)間為?Δt?＝t－t1－t2＝0.4?s(1?分) 法一 設(shè)地板對(duì)籃球的平均撞擊力為?F，取向上為正方向，由動(dòng)量定理得

7、 (F－mg)Δt＝mv2－(－mv1)(3?分) 解得?F＝16.5?N 根據(jù)牛頓第三定律，籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅? F′＝F＝16.5?N，方向向下(2?分) 法二 取豎直向上為正方向，由動(dòng)量定理得 FΔt－mgt＝0－0(3?分) 解得?F＝16.5?N 根據(jù)牛頓第三定律，籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅? F′＝F＝16.5?N，方向向下(2?分) d．動(dòng)量定理與圖像結(jié)合問(wèn)題 (4)(2017?安徽郎溪模擬，11?分)中國(guó)是世界上第?3?個(gè)掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國(guó)家。將某次衛(wèi)星 回收過(guò)程落地前的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為豎直方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)和撞擊地面速度減 為?

8、0?的運(yùn)動(dòng)三個(gè)階段，并作?v?t?圖像如圖所示，撞擊過(guò)程未顯示。設(shè)勻減速開(kāi)始時(shí)的高度 H＝1?075?m，撞擊地面時(shí)間?Δt?＝0.125?s，重力加速度?g＝10?m/s2。求： 2 ①衛(wèi)星勻速運(yùn)動(dòng)階段的速度大小； ②衛(wèi)星在勻減速運(yùn)動(dòng)階段受到的阻力大小和撞擊地面時(shí)受到地面的平均作用力大小之比。 答案：①5?m/s(3?分) ②6∶25(8?分) 解析：①v－t?圖像與?t?軸所圍面積表示下落高度，為 代入數(shù)據(jù)解得?v2＝5?m/s(1?分) ②勻減速階段，加速度大小為 且?f

9、－mg＝ma1(1?分) 代入數(shù)據(jù)解得?f＝1.2mg(1?分) 設(shè)撞擊地面的過(guò)程中，地面對(duì)衛(wèi)星的平均作用力為?F，設(shè)豎直向下為正方向，由動(dòng)量定理得 －(F－mg)×Δt＝0－mv2?(2?分) 代入數(shù)據(jù)解得?F＝5.0mg(1?分) 所以?f∶F＝6∶25。(1?分) (5)?(2018?改編，6?分)一個(gè)物體同時(shí)受到兩個(gè)力?F1、F2?的作用，F(xiàn)1、F2?與時(shí)間的關(guān)系如圖所 示，如果該物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)該物體具有最大速度時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是__________s， 該物體的最大動(dòng)量值是__________kg·m/s。

10、 答案：5(3?分) 25(3?分) 解析：根據(jù)題意可知，物體受到的F1?和?F2?方向相反，且?F2?隨時(shí)間逐漸增大。當(dāng)?0F1，加速度反向，物體做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)。則?t＝?5?s?時(shí)物體速度 最大，根據(jù)動(dòng)量定理即可求解該物體的最大動(dòng)量。由?I＝Ft?知，F(xiàn)－t?圖像中圖線與時(shí)間軸 所圍面積可表示力的沖量，前?5?s?內(nèi)?F1、F2?的沖量分別為?I1＝37.5?N·s，I2＝－12.5?N·s, 則

11、前?5?s?內(nèi)合力的沖量為?I＝I1＋I(xiàn)2＝25?N·s，由動(dòng)量定理可得，物體在前5?s?內(nèi)受合力的 沖量等于從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后?5?s?末的動(dòng)量，為?25?kg·m/s。 e．用動(dòng)量定理解決“連續(xù)流體”的沖擊力問(wèn)題 (6)(經(jīng)典題，5?分)一艘帆船在靜水中由于風(fēng)力的推動(dòng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，帆面的面積為?S，風(fēng) 3 速為?v1，船速為?v2(v2