物理动量定理专项及解析
高中物理动量定理题20套(带答案)含解析
【答案】(1)
(2)
(3)增大 S 可以通过减小 q、
U 或增大 m 的方法. 提高该比值意味着推进器消耗相同的功率可以获得更大的推力. 【解析】
试题分析:(1)根据动能定理有
解得:
(2)在与飞船运动方向垂直方向上,根据动量守恒有:MΔv=Nmv
解得:
(3)设单位时间内通过栅电极 A 的氙离子数为 n,在时间 t 内,离子推进器发射出的氙离 子个数为 N nt ,设氙离子受到的平均力为 F ,对时间 t 内的射出的氙离子运用动量定 理, Ft Nmv ntmv , F = nmv 根据牛顿第三定律可知,离子推进器工作过程中对飞船的推力大小 F= F = nmv 电场对氙离子做功的功率 P= nqU
﹣μ(m0+m)gt=(m0+m)(v2﹣v1) 解得:物块相对于木板滑行的时间
t v2 v1 1s g
3.甲图是我国自主研制的 200mm 离子电推进系统, 已经通过我国“实践九号”卫星空间飞 行试验验证,有望在 2015 年全面应用于我国航天器.离子电推进系统的核心部件为离子推 进器,它采用喷出带电离子的方式实现飞船的姿态和轨道的调整,具有大幅减少推进剂燃 料消耗、操控更灵活、定位更精准等优势.离子推进器的工作原理如图乙所示,推进剂氙 原子 P 喷注入腔室 C 后,被电子枪 G 射出的电子碰撞而电离,成为带正电的氙离子.氙离 子从腔室 C 中飘移过栅电极 A 的速度大小可忽略不计,在栅电极 A、B 之间的电场中加 速,并从栅电极 B 喷出.在加速氙离子的过程中飞船获得推力. 已知栅电极 A、B 之间的电压为 U,氙离子的质量为 m、电荷量为 q.
由动量定理 F Gt p
得小球受到地面的平均作用力是 F=12N
5.如图甲所示,足够长光滑金属导轨 MN、PQ 处在同一斜面内,斜面与水平面间的夹角 θ=30°,两导轨间距 d=0.2 m,导轨的 N、Q 之间连接一阻值 R=0.9 Ω 的定值电阻。金属杆 ab 的电阻 r=0.1 Ω,质量 m=20 g,垂直导轨放置在导轨上。整个装置处在垂直于斜面向上 的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T。现用沿斜面平行于金属导轨的力 F 拉着金 属杆 ab 向上运动过程中,通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的关系图像如图乙所示。不计其它 电阻,重力加速度 g 取 10 m/s2。
动量定理典型例题
动量定理典型例题典型例题1——判断物体冲量变化甲、乙两个质量相同的物体在粗糙程度不同的水平面上以相同的初速度运动。
乙物体先停下来,甲物体经过较长时间才停下来。
正确的叙述是:甲物体受到的冲量与乙物体受到的冲量大小相等。
分析与解:在这个过程中,甲、乙两物体所受合外力均为摩擦力。
由动量定理可知,物体所受合外力的冲量等于动量的增量。
由题可知,甲、乙两物体初、末状态的动量都相同,所以所受的冲量均相同。
因此,答案为B。
典型例题2——判断外力大小质量为0.1kg的小球以10m/s的速度水平撞击竖直放置的厚钢板,撞击后以7m/s的速度被反向弹回,撞击时间为0.01s。
取撞击前钢球速度的方向为正方向。
求钢球受到的平均作用力大小。
分析与解:在撞击过程中,小球的动量发生了变化,这个变化等于小球所受合外力的冲量。
这个合外力的大小等于钢板对钢球作用力的大小。
此时可忽略小球的重力。
根据动量定理可得F×t=m×(v2-v1)。
代入数据可得F=-170N。
因此,答案为D。
典型例题3——判断冲量方向和大小质量为m的钢球自高处落下,以速率v1碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短离地的速率为v2.在碰撞过程中,地面对钢球的冲量的方向和大小为向上,m(v1+v2)。
分析与解:在小球碰撞到弹起的过程中,小球速度变化的方向是向上的,所以小球受到地面冲量的方向一定是向上的。
在忽略小球重力的情况下,地面对小球冲量的大小等于小球动量的变化。
因此,答案为D。
典型例题4——求小球下落到软垫时受到的平均作用力一个质量为0.1kg的小球在自由落体过程中,下落到软垫上,停止时间为0.02s。
求小球受到的平均作用力大小。
分析与解:在下落过程中,小球的速度会不断增加,直到触地瞬间速度达到最大值。
当小球落到软垫上时,受到的合外力是重力和软垫对小球的支持力。
由于小球在软垫上停留的时间极短,因此可以近似认为小球在软垫上的速度瞬间减为零。
根据动量定理可得F×t=mv,代入数据可得F=49N。
(物理)物理动量定理练习题20篇及解析
(物理)物理动量定理练习题20篇及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,固定在竖直平面内的4光滑圆弧轨道AB与粗糙水平地面BC相切于B点。
质量m=0.1kg的滑块甲从最高点A由静止释放后沿轨道AB运动,最终停在水平地面上的C 点。
现将质量m=0.3kg的滑块乙静置于B点,仍将滑块甲从A点由静止释放结果甲在B点与乙碰撞后粘合在一起,最终停在D点。
已知B、C两点间的距离x=2m,甲、乙与地面间的动摩擦因数分别为=0.4、=0.2,取g=10m/s,两滑块均视为质点。
求:(1)圆弧轨道AB的半径R;(2)甲与乙碰撞后运动到D点的时间t【答案】(1) (2)【解析】【详解】(1)甲从B点运动到C点的过程中做匀速直线运动,有:v B2=2a1x1;根据牛顿第二定律可得:对甲从A点运动到B点的过程,根据机械能守恒:解得v B=4m/s;R=0.8m;(2)对甲乙碰撞过程,由动量守恒定律:;若甲与乙碰撞后运动到D点,由动量定理:解得t=0.4s2.如图甲所示,物块A、B的质量分别是m A=4.0kg和m B=3.0kg.用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙壁相接触.另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不分开,C的v-t图象如图乙所示.求:(1)C的质量m C;(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1(3)4—12s内墙壁对物块B的冲量大小I【答案】(1) 2kg (2) 27J (3) 36N s【解析】(1)由题图乙知,C与A碰前速度为v1=9m/s,碰后速度大小为v2=3m/s,C与A碰撞过程动量守恒m C v1=(m A+m C)v2解得C的质量m C=2kg.(2)t=8s时弹簧具有的弹性势能E p1=12(m A+m C)v22=27J(3)取水平向左为正方向,根据动量定理,4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I=(m A+m C)v3-(m A+m C)(-v2)=36N·s3.一质量为m的小球,以初速度v0沿水平方向射出,恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上,并立即沿反方向弹回.已知反弹速度的大小是入射速度大小的34.求在碰撞过程中斜面对小球的冲量的大小.【答案】72mv0【解析】【详解】小球在碰撞斜面前做平抛运动,设刚要碰撞斜面时小球速度为v,由题意知v的方向与竖直线的夹角为30°,且水平分量仍为v0,由此得v=2v0.碰撞过程中,小球速度由v变为反向的34v,碰撞时间极短,可不计重力的冲量,由动量定理,设反弹速度的方向为正方向,则斜面对小球的冲量为I=m3()4v-m·(-v)解得I=72mv0.4.在距地面20m高处,某人以20m/s的速度水平抛出一质量为1kg的物体,不计空气阻力(g取10m/s2)。
高中物理动量定理试题经典及解析
,求球棒对垒球的平均作用力的大
由题意可知,垒球被击后做平抛运动,竖直方向:h= gt2
所以: 水平方向:x=vt
所以球被击后的速度: 选取球被击出后的速度方向为正方向,则:v0=-5m/s 设平均作用力为 F,则:Ft0=mv-mv0 代入数据得:F=900N 【点睛】 此题主要考查平抛运动与动量定理的应用,其中正确判断出垒球被击后做平抛运动是解答 的关键;应用动量定理解题时注意正方向.
要掌握牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律,安培力公式、感应电动势公式.
4.质量为 m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间 t1 到达沙坑表面,又经过时间 t2 停
在沙坑里.求:
⑴沙对小球的平均阻力 F;
⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量 I.
【答案】(1)
mg
(t1 t2
t2
)
(2) mgt1
【解析】
v1 2gh1 8m s (方向向下)
运动员反弹到达高度 h2 ,离网时速度为
v2 2gh2 10 m s (方向向上)
在接触网的过程中,运动员受到向上的弹力 F 和向下的重力 mg,设向上方向为正,由动量 定理有
F mgt mv2 mv1
解得 F=1500N,方向竖直向上。
7.两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度 B=0.5T 的匀强磁场与导轨所在 平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离 l=0.20m,两根质量均 m=0.10kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆 的电阻为 R=0.50Ω.在 t=0 时刻,两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行,大小 0.20N 的 恒力 F 作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过 T=5.0s,金属杆甲的加速度为 a=1.37 m/s2,求此时两金属杆的速度各为多少?
【物理】物理动量定理专项含解析
对应粒子的运动时间为
t1
2
T
1T 2
分析可知,只要满足 t1
≥
T0 2
,就可以使粒子离开磁场时的位置都不在
y
轴上。
联立解得 T0
T
,即 T0
l 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 2 m l
T qB0 v0
在磁场中,设粒子运动的时间为 t2 ,则
由题意可知,还有
【答案】(1)0.4m/s (2)0.8m 【解析】 (1)物块与平板车组成的系统动量守恒,以物块与普遍车组成的系统为研究对象,以物块 的速度方向为正方向,
由动量守恒定律得 mv M mv ,解得 v 0.4m / s ;
(2)对物块由动量定理得 mgt mv mv ,解得 t 0.8s ;
【答案】(1) B0
v0 cl
;(2) T0
l v0
;(3) E
4v02
2n 1cl
n 0,1, 2
.
【解析】
【详解】
设粒子的质量为 m ,电荷量为 q ,则由题意得
c q m
(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:
Rl
qv0 B0mຫໍສະໝຸດ v02 R解得B0
【物理】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.质量为 m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间 t1 到达沙坑表面,又经过时间 t2 停
在沙坑里.求:
⑴沙对小球的平均阻力 F;
⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量 I.
【答案】(1)
mg
(t1 t2
动量定理题型及例题讲解
动量定理题型及例题讲解动量定理是物理学中的一个重要定理,它描述了力、质量和时间之间的关系。
动量定理指出,在一个惯性系中,外力的冲量等于物体动量的增量。
下面我将介绍动量定理的题型和例题讲解。
一、动量定理题型动量定理题型一般可分为以下三种:1. 动量守恒定律应用题动量守恒定律是指在一个系统内,若不存在外力作用,则系统的总动量保持不变。
在这类题型中,考生需要根据动量守恒定律,计算出系统的总动量,然后根据动量定理,求解外力对系统的作用。
2. 动量定理公式应用题在这类题型中,考生需要根据动量定理,计算出物体的动量增量,然后根据动量守恒定律,求解外力对物体的作用。
3. 碰撞问题应用题碰撞问题是物理学中的一个重要问题,它涉及到动量守恒定律和动量定理。
在这类题型中,考生需要根据动量守恒定律和动量定理,计算出碰撞前后物体的动量变化,然后根据碰撞原理,求解外力对物体的作用。
二、动量定理例题讲解下面我们来看几个动量定理的例题:1. 动量守恒定律应用题例题:一个质量为 2 千克的物体,以 5 米/秒的速度沿水平面滑行,如果在物体表面放置一个弹簧,求弹簧的弹力。
解析:根据动量守恒定律,由于物体的速度不变,系统的总动量守恒。
因此,外力的冲量等于物体的动量增量。
即:I = m * v其中,I 为外力的冲量,m 为物体的质量,v 为物体的速度。
根据题意,可知:I = m * v = 2 * 5 = 10 J因此,外力对物体的作用为:F = I / a = 10 / 1 = 10 N。
2. 动量定理公式应用题例题:一个质量为 2 千克的物体,以 5 米/秒的速度沿水平面滑行,如果在物体表面放置一个弹簧,求弹簧的弹力。
解析:根据动量定理,在外力作用期间,物体的动量增量为:p = m * v"其中,p 为物体的动量,m 为物体的质量,v"为物体的速度。
根据题意,可知:v" = v - at其中,a 为物体的水平加速度,t 为物体滑行的时间。
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,足够长的木板A 和物块C 置于同一光滑水平轨道上,物块B 置于A 的左端,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,已知A 、B 一起以v 0的速度向右运动,滑块C 向左运动,A 、C 碰后连成一体,最终A 、B 、C 都静止,求:(i )C 与A 碰撞前的速度大小(ii )A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的大小. 【答案】(1)C 与A 碰撞前的速度大小是v 0; (2)A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的大小是32mv 0. 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:①设C 与A 碰前速度大小为1v ,以A 碰前速度方向为正方向,对A 、B 、C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得:01(2)3?0m m v mv -+= 解得:10v v =. ②设C 与A 碰后共同速度大小为2v ,对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得:012 3(3)mv mv m m v =+-在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得:20CA I mv mv =- 解得:032CA I mv =-即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量大小为032mv . 方向为负.考点:动量守恒定律 【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.2.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B 0和T 0均未知。
比荷为c 的带正电的粒子在点(0,l )以初速度v 0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 <02T 的某时刻,粒子从点(l ,2l )射出磁场,求B 0大小。
物理动量定理专项及解析
物理动量定理专项及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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 =0.1 m ,半圆形轨道的底端放置一个质量为m =0.1 kg 的小球B ,水平面上有一个质量为M =0.3 kg 的小球A 以初速度v 0=4.0 m / s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80 s 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)v A =1m /s ,v B =3m /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: –μ Mg t =M v – M v 0 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:A B Mv Mv mv =+222111222A B Mv Mv mv =+ 解得:v A =1m /s v B =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:2211222B Cmv mv mg R '=+ 在最高点C 对小球B 受力分析,由牛顿第二定律有: 2CN v mg F m R'+= 解得:F N =4N由牛顿第三定律知,F N '=F N =4N小球对轨道的压力的大小为3N ,方向竖直向上.2.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I .【答案】(1)122()mg t t t + (2)1mgt 【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A ,刚好接触沙的位置为B ,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有: mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有: mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上 考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.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B 0和T 0均未知。
动量定理练习题含答案及解析
动量定理练习题含答案及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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 =0.1 m ,半圆形轨道的底端放置一个质量为m =0.1 kg 的小球B ,水平面上有一个质量为M =0.3 kg 的小球A 以初速度v 0=4.0 m / s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80 s 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)v A =1m /s ,v B =3m /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:–μ Mg t =M v – M v 0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:A B Mv Mv mv =+222111222A B Mv Mv mv =+ 解得:v A =1m /s v B =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:2211222B C mv mv mg R '=+ 在最高点C 对小球B 受力分析,由牛顿第二定律有: 2C N v mg F m R'+= 解得:F N =4N由牛顿第三定律知,F N '=F N =4N小球对轨道的压力的大小为3N ,方向竖直向上.2.半径均为52m R =的四分之一圆弧轨道1和2如图所示固定,两圆弧轨道的最低端切线水平,两圆心在同一竖直线上且相距R ,让质量为1kg 的小球从圆弧轨道1的圆弧面上某处由静止释放,小球在圆弧轨道1上滚动过程中,合力对小球的冲量大小为5N s ⋅,重力加速度g 取210m /s ,求:(1)小球运动到圆弧轨道1最低端时,对轨道的压力大小;(2)小球落到圆弧轨道2上时的动能大小。
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,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 =0.1 m ,半圆形轨道的底端放置一个质量为m =0.1 kg 的小球B ,水平面上有一个质量为M =0.3 kg 的小球A 以初速度v 0=4.0 m / s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80 s 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)v A =1m /s ,v B =3m /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:–μ Mg t =M v – M v 0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:A B Mv Mv mv =+222111222A B Mv Mv mv =+ 解得:v A =1m /s v B =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:2211222B C mv mv mg R '=+ 在最高点C 对小球B 受力分析,由牛顿第二定律有: 2C N v mg F m R'+= 解得:F N =4N由牛顿第三定律知,F N '=F N =4N小球对轨道的压力的大小为3N ,方向竖直向上.2.如图所示,足够长的木板A 和物块C 置于同一光滑水平轨道上,物块B 置于A 的左端,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 和3m ,已知A 、B 一起以v 0的速度向右运动,滑块C 向左运动,A 、C 碰后连成一体,最终A 、B 、C 都静止,求:(i )C 与A 碰撞前的速度大小(ii )A 、C 碰撞过程中C 对A 到冲量的大小.【答案】(1)C 与A 碰撞前的速度大小是v 0;(2)A 、C 碰撞过程中C 对A 的冲量的大小是32mv 0. 【解析】【分析】【详解】试题分析:①设C 与A 碰前速度大小为1v ,以A 碰前速度方向为正方向,对A 、B 、C 从碰前至最终都静止程由动量守恒定律得:01(2)3?0m m v mv -+= 解得:10v v =. ②设C 与A 碰后共同速度大小为2v ,对A 、C 在碰撞过程由动量守恒定律得:012 3(3)mv mv m m v =+-在A 、C 碰撞过程中对A 由动量定理得:20CA I mv mv =- 解得:032CA I mv =- 即A 、C 碰过程中C 对A 的冲量大小为032mv . 方向为负. 考点:动量守恒定律【名师点睛】本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.3.质量0.2kg 的球,从5.0m 高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g 取10m/s 2.求小球对钢板的作用力.【答案】78N【解析】【详解】自由落体过程 v 12=2gh 1,得v 1=10m/s ;v 1=gt 1 得t 1=1s小球弹起后达到最大高度过程0− v 22=−2gh 2,得v 2=9m/s0-v2=-gt2得t2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向,由动量定理:Ft′-mg t′=mv2-(-mv1)其中t′=t-t1-t2=0.05s得F=78N由牛顿第三定律得F′=-F,所以小球对钢板的作用力大小为78N,方向竖直向下;4.如图,一轻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。
物理动量定理专项含解析
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 =10 m ,C 是半径R =20 m 圆弧的最低点,质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑,加速度a =4.5 m/s 2,到达B 点时速度v B =30 m/s .取重力加速度g =10 m/s 2. (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F N 的大小.【答案】(1)100m (2)1800N s ⋅(3)3 900 N 【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2202v v aL -=可解得:221002v v L m a-==(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01800B I mv N s =-=⋅(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:2Cv N mg m R-= 从B 运动到C 由动能定理可知:221122C B mgh mv mv =-解得;3900N N =故本题答案是:(1)100L m = (2)1800I N s =⋅ (3)3900N N =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,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小.2.如图1所示,水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布,方向垂直于水平面向下,磁感应强度沿y 轴方向没有变化,与横坐标x 的关系如图2所示,图线是双曲线(坐标是渐近线);顶角θ=53°的光滑金属长导轨MON 固定在水平面内,ON 与x 轴重合,一根与ON 垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨MON 向右滑动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,已知t =0时,导体棒位于顶角O 处;导体棒的质量为m =4kg ;OM 、ON 接触处O 点的接触电阻为R =0.5Ω,其余电阻不计,回路电动势E 与时间t 的关系如图3所示,图线是过原点的直线,求:(1)t =2s 时流过导体棒的电流强度的大小; (2)在1~2s 时间内导体棒所受安培力的冲量大小;(3)导体棒滑动过程中水平外力F (单位:N )与横坐标x (单位:m )的关系式. 【答案】(1)8A (2)8N s ⋅(3)32639F x =+【解析】 【分析】 【详解】(1)根据E-t 图象中的图线是过原点的直线特点,可得到t =2s 时金属棒产生的感应电动势为4V E =由欧姆定律得24A 8A 0.5E I R === (2)由图2可知,1(T m)x B =⋅ 由图3可知,E 与时间成正比,有E =2t (V )4EI t R== 因θ=53°,可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度43x L =又由F BIL =安所以163F t 安=即安培力跟时间成正比所以在1~2s 时间内导体棒所受安培力的平均值163233N 8N2F +==故8N s I F t =∆=⋅安(3)因为43vE BLv Bx ==⋅所以1.5(m/s)v t =可知导体棒的运动时匀加速直线运动,加速度21.5m/s a =又212x at =,联立解得6F =+【名师点睛】本题的关键首先要正确理解两个图象的数学意义,运用数学知识写出电流与时间的关系,要掌握牛顿运动定律、闭合电路殴姆定律,安培力公式、感应电动势公式.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B 0和T 0均未知。
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高中物理动量定理解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,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=12 m/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A、B 的质量分别为m1=0.5 kg、m2=1.5 kg。
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。
2.汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一.设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时,安全气囊爆开.某次试验中,质量m1=1 600 kg的试验车以速度v1 = 36 km/h正面撞击固定试验台,经时间t1 = 0.10 s碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开.忽略撞击过程中地面阻力的影响.(1)求此过程中试验车受到试验台的冲量I0的大小及F0的大小;(2)若试验车以速度v1撞击正前方另一质量m2 =1 600 kg、速度v2 =18 km/h同向行驶的汽车,经时间t2 =0.16 s两车以相同的速度一起滑行.试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开.【答案】(1)I0 = 1.6×104 N·s ,1.6×105 N;(2)见解析【解析】【详解】(1)v1 = 36 km/h = 10 m/s,取速度v1 的方向为正方向,由动量定理有-I0 =0-m1v1 ①将已知数据代入①式得I0 = 1.6×104 N·s ②由冲量定义有I0 = F0t1 ③将已知数据代入③式得 F 0 = 1.6×105 N ④(2)设试验车和汽车碰撞后获得共同速度v ,由动量守恒定律有m 1v 1+ m 2v 2 = (m 1+ m 2)v ⑤对试验车,由动量定理有 -Ft 2 = m 1v -m 1v 1 ⑥将已知数据代入⑤⑥式得F = 2.5×104 N ⑦可见F <F 0,故试验车的安全气囊不会爆开 ⑧3.如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定光滑斜面的底端,有一质量m =1.0kg 、可视为质点的物体,以v 0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。
高中物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
高中物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)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 =10 m ,C 是半径R =20 m 圆弧的最低点,质量m =60 kg 的运动员从A 处由静止开始匀加速下滑,加速度a =4.5 m/s 2,到达B 点时速度v B =30 m/s .取重力加速度g =10 m/s 2. (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F N 的大小.【答案】(1)100m (2)1800N s ⋅(3)3 900 N 【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2202v v aL -=可解得:221002v v L m a-==(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01800B I mv N s =-=⋅(3)小球在最低点的受力如图所示由牛顿第二定律可得:2Cv N mg m R-= 从B 运动到C 由动能定理可知:221122C B mgh mv mv =-解得;3900N N =故本题答案是:(1)100L m = (2)1800I N s =⋅ (3)3900N N =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,并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小.2.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是m A =4.0kg 和m B =3.0kg 。
用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙壁相接触。
另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A 粘在一起不再分开,C 的v -t 图象如图乙所示。
高考物理复习冲刺压轴题专项突破—动量定理(含解析)
高考物理复习冲刺压轴题专项突破—动量定理(含解析)一、单选题1.如图所示,在光滑的水平面上有两物体A 、B ,它们的质量均为m.在物体B 上固定一个轻弹簧处于静止状态.物体A 以速度v 0沿水平方向向右运动,通过弹簧与物体B 发生作用.下列说法正确的是A.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体A 的速度为零B.当弹簧获得的弹性势能最大时,物体B 的速度为零C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体B 所做的功为2012mv D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A 和物体B 的冲量大小相等,方向相反【答案】D【解析】AB.由题意可知,物体A 在压缩弹簧时,做减速运动,物体B 受到弹簧的弹力作用做加速运动,某时刻二者的速度相等,此时弹簧的压缩量最大,弹性势能最大,故在弹簧被压缩并获得的弹性势能最大时,物体A 、B 的速度并不为零,选项AB 错误;C.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,物体A 的速度并不为零,物体B 的速度也并是最大值v 0,故弹簧对物体B 所做的功不是2012mv ,选项C 错误;D.在弹簧的弹性势能逐渐增大的过程中,弹簧对物体A 和物体B 的作用力大小相等、方向相反,故二力的冲量大小相等,方向相反,选项D 正确;故选D 。
2.质量为m =0.10kg 的小钢球以v 0=10m/s 的水平速度抛出,下落h =5.0m 时撞击一钢板,如图所示,碰撞后速度恰好反向,且速度大小不变,已知小钢球与钢板作用时间极短,取g =10m/s 2,则()A.钢板与水平面的夹角θ=30°B.小钢球与钢板碰撞前后的动量变化量大小为C.小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为2N·sD.小钢球刚要撞击钢板时小球动量的大小为2kg·m/s【答案】B 【解析】根据平抛运动公式212h gt =y gt=v 解得1st =10m/sy v =A.因为tan 1yx v v α==有几何关系可知,钢板与水平面的夹角为45θ=︒故A 错误;B.小钢球与钢板碰撞时的速度大小为t v ==小钢球与钢板碰撞前后的动量变化量大小为t 2m/sp mv ∆==⋅故B 正确;C.小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为1N sI Gt ==⋅故C 错误;D.小钢球刚要撞击钢板时小球动量的大小为t m/sp mv ==⋅故D 错误。
高考物理动量定理解题技巧及练习题(含答案)含解析
高考物理动量定理解题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I .【答案】(1)122()mg t t t + (2)1mgt 【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A ,刚好接触沙的位置为B ,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有:mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上 ⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.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 ;(2)()22F I mgt m gL =+;(3)当2H L =时小球抛的最远 【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201sin 302mgL mv ︒= 小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得20mv F mg L-= 解得:F =2mg(2)小球从释放到最低点的过程中,重力的冲量I G =mgt动量变化量0p mv ∆=由三角形定则得,绳对小球的冲量()22F I mgt m gL =+(3)平抛的水平位移0x v t =,竖直位移 212H L gt -=解得 2()x L H L =-当2H L =时小球抛的最远3.一质量为0.5kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5m 的位置B 处是一面墙,如图所示,物块以v 0=9m/s 的初速度从A 点沿AB 方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s ,碰后以6m/s 的速度反向运动直至静止.g 取10m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F .【答案】(1)0.32μ= (2)F =130N【解析】试题分析:(1)对A 到墙壁过程,运用动能定理得:,代入数据解得:μ=0.32.(2)规定向左为正方向,对碰墙的过程运用动量定理得:F △t=mv′﹣mv ,代入数据解得:F=130N .4.一个质量为60千克的蹦床运动员从距离水平蹦床网面上3.2米的高处自由下落,触网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5米高处.已知运动员与网接触的时候为1.2秒。
动量大题经典题型及解析
动量大题经典题型及解析一、碰撞类问题1. 题目- 质量为m_1 = 1kg的小球以v_1 = 4m/s的速度与质量为m_2 = 2kg静止的小球发生正碰。
碰撞后m_1的速度为v_1' = 1m/s,方向与原来相同。
求碰撞后m_2的速度v_2'。
- 根据动量守恒定律m_1v_1=m_1v_1'+m_2v_2'。
- 已知m_1 = 1kg,v_1 = 4m/s,m_2 = 2kg,v_1' = 1m/s。
- 将数值代入动量守恒定律公式可得:1×4 = 1×1+2× v_2'。
- 即4 = 1 + 2v_2',移项可得2v_2'=4 - 1=3,解得v_2'=(3)/(2)m/s = 1.5m/s。
2. 题目- 两个小球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,B球在前,A球在后,m_A = 1kg,m_B= 2kg,v_A = 6m/s,v_B = 3m/s。
当A球与B球发生碰撞后,A、B两球的速度可能是()- A. v_A' = 4m/s,v_B' = 4m/s- B. v_A' = 2m/s,v_B' = 5m/s- C. v_A'=-4m/s,v_B' = 6m/s- D. v_A' = 7m/s,v_B' = 2.5m/s- 首先根据动量守恒定律m_Av_A+m_Bv_B=m_Av_A'+m_Bv_B'。
- 代入数据可得1×6+2×3 = 1× v_A'+2× v_B',即12=v_A'+2v_B'。
- 然后根据碰撞的合理性,碰撞后系统的总动能不增加,碰撞前总动能E_k0=(1)/(2)m_Av_A^2+(1)/(2)m_Bv_B^2=(1)/(2)×1×6^2+(1)/(2)×2×3^2=27J。
高考物理动量定理题20套(带答案)及解析
高考物理动量定理题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5m的位置B处是一面墙,如图所示,物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s,碰后以6m/s的速度反向运动直至静止.g取10m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F.μ=(2)F=130N【答案】(1)0.32【解析】试题分析:(1)对A到墙壁过程,运用动能定理得:,代入数据解得:μ=0.32.(2)规定向左为正方向,对碰墙的过程运用动量定理得:F△t=mv′﹣mv,代入数据解得:F=130N.2.汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一.设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时,安全气囊爆开.某次试验中,质量m1=1 600 kg的试验车以速度v1 = 36 km/h正面撞击固定试验台,经时间t1 = 0.10 s碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开.忽略撞击过程中地面阻力的影响.(1)求此过程中试验车受到试验台的冲量I0的大小及F0的大小;(2)若试验车以速度v1撞击正前方另一质量m2 =1 600 kg、速度v2 =18 km/h同向行驶的汽车,经时间t2 =0.16 s两车以相同的速度一起滑行.试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开.【答案】(1)I0 = 1.6×104 N·s ,1.6×105 N;(2)见解析【解析】【详解】(1)v1 = 36 km/h = 10 m/s,取速度v1 的方向为正方向,由动量定理有-I0 =0-m1v1 ①将已知数据代入①式得I0 = 1.6×104 N·s ②由冲量定义有I0 = F0t1 ③将已知数据代入③式得F0 = 1.6×105 N ④(2)设试验车和汽车碰撞后获得共同速度v,由动量守恒定律有m1v1+ m2v2 = (m1+ m2)v⑤对试验车,由动量定理有-Ft2 = m1v-m1v1 ⑥将已知数据代入⑤⑥式得F = 2.5×104 N ⑦可见F <F 0,故试验车的安全气囊不会爆开 ⑧3.北京将在2022年举办冬季奥运会,滑雪运动将速度与技巧完美地结合在一起,一直深受广大观众的欢迎。
高考物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高考物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I . 【答案】(1)122()mg t t t + (2)1mgt 【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A ,刚好接触沙的位置为B ,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有: mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有: mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上 考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.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 ;(2)()22F I mgt m gL =+;(3)当2HL =时小球抛的最远 【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201sin 302mgL mv ︒=小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得20mv F mg L-= 解得:F =2mg(2)小球从释放到最低点的过程中,重力的冲量I G =mgt动量变化量0p mv ∆=由三角形定则得,绳对小球的冲量()22F I mgt m gL =+(3)平抛的水平位移0x v t =,竖直位移212H L gt -=解得2()x L H L -当2HL =时小球抛的最远3.如图所示,用0.5kg 的铁睡把钉子钉进木头里去,打击时铁锤的速度v =4.0m/s ,如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01s (取g =10m/s 2),那么:(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子的平均作用力多大?(2)考虑铁锤的重力,铁锤钉钉子的平均作用力又是多大?【答案】(1)200N,方向竖直向下;(2)205N,方向竖直向下【解析】【详解】(1)不计铁锤受的重力时,设铁锤受到钉子竖直向上的平均作用力为1F,取铁锤的速度v的方向为正方向,以铁锤为研究对象,由动量定理得10F t mv-=-则10.5 4.0N200N0.01mvFt ⨯===由牛顿第三定律可知,铁锤钉钉子的平均作用力1F'的大小也为200N,方向竖直向下。
高中物理动量定理题20套(带答案)含解析
高中物理动量定理题20套(带答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,静置于水平地面上的二辆手推车沿一直线排列,质量均为m ,人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L 时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L 时停。
车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k 倍,重力加速度为g ,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞吋间很短,忽咯空气阻力,求: (1)整个过程中摩擦阻力所做的总功; (2)人给第一辆车水平冲量的大小。
【答案】(1)-3kmgL ;(2)10m kgL 【解析】 【分析】 【详解】(1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为W ,则W =-kmgL -2kmgL =-3kmgL即整个过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgL 。
(2)设第一辆车的初速度为v 0,第一次碰前速度为v 1,碰后共同速度为v 2,则由动量守恒得mv 1=2mv 222101122kmgL mv mv -=- 221(2)0(2)2k m gL m v -=-由以上各式得010v kgL =所以人给第一辆车水平冲量的大小010I mv m kgL ==2.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是m A =4.0kg 和m B =3.0kg 。
用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙壁相接触。
另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A 粘在一起不再分开,C 的v -t 图象如图乙所示。
求:(1)C 的质量m C ;(2)t =8s 时弹簧具有的弹性势能E p1,4~12s 内墙壁对物块B 的冲量大小I ; (3)B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2。
【答案】(1)2kg ;(2)27J ,36N·S ;(3)9J 【解析】 【详解】(1)由题图乙知,C 与A 碰前速度为v 1=9m/s ,碰后速度大小为v 2=3m/s ,C 与A 碰撞过程动量守恒m C v 1=(m A +m C )v 2解得C 的质量m C =2kg 。
高二物理动量定理试题答案及解析
高二物理动量定理试题答案及解析1.如图所示,篮球运动员接传来的篮球时,通常要先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球迅速引至胸前,这样做可以A.减小球的动量的变化量B.减小球对手作用力的冲量C.减小球的动量变化率D.延长接球过程的时间来减小动量的变化量【答案】C【解析】由动量定理,而接球时先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球迅速引至胸前为了延长时间,减小受力,即,也就是减小了球的动量变化率,故C正确。
【考点】动量定理2.一物体在水平面上由静止开始在水平恒力F作用下运动t s,t s末撤去该力,物体又经过2t s 停止运动,在此过程中,物体受到的摩擦力大小为()A.F/4B.F/3C.F/2D.2F/3【答案】B【解析】在整个过程中,由动量定理得:,解得:,故B正确;【考点】考查了动量定理3.对下列物理现象的解释,正确的是()A.击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B.跳远时,在沙坑里填沙,是为了减小冲量C.易碎品运输时,要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了延长作用时间,减小作用力D.在车内推车推不动,是因为合外力冲量为零【答案】 CD【解析】试题分析: 用橡皮锤敲打钉子将其钉进木头里,力的作用时间长,作用力小,所以击钉时,不用橡皮锤,故A错误;跳远运动员跳在沙坑里,延长了力的作用时间,减小作用力,不是减少冲量,故B错误;搬运玻璃等易碎物品时,在箱子里放些刨花、泡沫塑料等,延长了力的作用时间,减小作用力;故C正确;在车内推车推不动,因为车受合外力为零,所以合外力冲量为零,故D正确。
【考点】动量定理4.质量分别为2m和m的A、B两个质点,初速度相同,均为v1,若他们分别受到相同的冲量I作用后,A的速度为v2,B的动量为p.已知A、B都做直线运动,则动量p可以表示为()A. m(v2-v1) B.2m(2v2-v1) C.4m(v2-v1) D.m(2v2-v1)【答案】D【解析】据题意,由于质点A和B都受到相同的冲量作用,则据动量定理可知质点A和B的动量改变量相等,有:,即,整理得:,故D选项正确。
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物理动量定理专项及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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 =0.1 m ,半圆形轨道的底端放置一个质量为m =0.1 kg 的小球B ,水平面上有一个质量为M =0.3 kg 的小球A 以初速度v 0=4.0 m / s 开始向着木块B 滑动,经过时间t =0.80 s 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)v A =1m /s ,v B =3m /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: –μ Mg t =M v – M v 0 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:A B Mv Mv mv =+222111222A B Mv Mv mv =+ 解得:v A =1m /s v B =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:2211222B Cmv mv mg R '=+ 在最高点C 对小球B 受力分析,由牛顿第二定律有: 2CN v mg F m R'+= 解得:F N =4N由牛顿第三定律知,F N '=F N =4N小球对轨道的压力的大小为3N ,方向竖直向上.2.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I .【答案】(1)122()mg t t t + (2)1mgt 【解析】试题分析:设刚开始下落的位置为A ,刚好接触沙的位置为B ,在沙中到达的最低点为C.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有: mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有: mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上 考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.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B 0和T 0均未知。
比荷为c 的带正电的粒子在点(0,l )以初速度v 0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 <02T 的某时刻,粒子从点(l ,2l )射出磁场,求B 0大小。
(2)若B 0=02c v l ,且粒子从0≤l ≤02T的任一时刻入射时,粒子离开磁场时的位置都不在y轴上,求T 0的取值范围。
(3)若B 0= 02c v l ,00l T v π=,在x >l 的区域施加一个沿-x 方向的匀强电场,在04T t =时刻入射的粒子,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)00v B cl =;(2)00l T v π≤;(3)()20421v E n cl π=+()0,1,2n =L .【解析】 【详解】设粒子的质量为m ,电荷量为q ,则由题意得qc m=(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:R l =2000v qv B m R=解得00v B cl=(2)设粒子运动的半径为1R ,由牛顿第二定律得20001v qv B m R =解得12l R =临界情况为:粒子从0t =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002m lT qB v ππ== 由几何关系可知,在02T t =内,粒子轨迹转过的圆心角为 θπ=对应粒子的运动时间为1122t T T ππ== 分析可知,只要满足012T t ≥,就可以使粒子离开磁场时的位置都不在y 轴上。
联立解得0T T ≤,即00lT v π≤;(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002m lT qB v ππ== 在磁场中,设粒子运动的时间为2t ,则21144t T T =+由题意可知,还有00244T T t =+ 解得0T T =,即00lT v π=设电场强度的大小为E ,在电场中,设往复一次所用的时间为3t ,则根据动量定理可得302Eqt mv =其中3012t n T ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭()0,1,2n =L解得()2421v E n clπ=+()0,1,2n =L4.在距地面20m 高处,某人以20m/s 的速度水平抛出一质量为1kg 的物体,不计空气阻力(g 取10m /s 2)。
求(1)物体从抛出到落到地面过程重力的冲量; (2)落地时物体的动量。
【答案】(1)20N ∙s ,方向竖直向下(2)m/s ⋅, 与水平方向的夹角为45° 【解析】 【详解】(1)物体做平抛运动,则有:212h gt =解得:t =2s则物体从抛出到落到地面过程重力的冲量I=mgt =1×10×2=20N•s方向竖直向下。
(2)在竖直方向,根据动量定理得I=p y -0。
可得,物体落地时竖直方向的分动量p y =20kg•m/s物体落地时水平方向的分动量p x =mv 0=1×20=20kg•m/s故落地时物体的动量m/s p ==⋅设落地时动量与水平方向的夹角为θ,则1y xp tan p θ==θ=45°5.质量0.2kg 的球,从5.0m 高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起,弹起后能达的最大高度为4.05m.如果球从开始下落到弹起达最大高度所用时间为1.95s,不考虑空气阻力,g 取10m/s 2.求小球对钢板的作用力. 【答案】78N 【解析】 【详解】自由落体过程 v 12=2gh 1,得v 1=10m/s ; v 1=gt 1 得t 1=1s小球弹起后达到最大高度过程0− v 22=−2gh 2,得v 2=9m/s 0-v 2=-gt 2 得t 2=0.9s小球与钢板作用过程设向上为正方向,由动量定理:Ft ′-mg t ′=mv 2-(-mv 1) 其中t ′=t -t 1-t 2=0.05s 得F =78N由牛顿第三定律得F ′=-F ,所以小球对钢板的作用力大小为78N ,方向竖直向下;6.质量为70kg 的人不慎从高空支架上跌落,由于弹性安全带的保护,使他悬挂在空中.已知人先自由下落3.2m ,安全带伸直到原长,接着拉伸安全带缓冲到最低点,缓冲时间为1s ,取g =10m/s 2.求缓冲过程人受到安全带的平均拉力的大小. 【答案】1260N 【解析】 【详解】人下落3.2m 时的速度大小为8.0m /s v ==在缓冲过程中,取向上为正方向,由动量定理可得()0()F mg t mv -=--则缓冲过程人受到安全带的平均拉力的大小1260N mvF mg t=+=7.如图,有一个光滑轨道,其水平部分MN 段和圆形部分NPQ 平滑连接,圆形轨道的半径R =0.5m ;质量为m 1=5kg 的A 球以v 0=6m/s 的速度沿轨道向右运动,与静止在水平轨道上质量为m 2=4kg 的B 球发生碰撞,两小球碰撞过程相互作用的时为t 0=0.02s ,碰撞后B 小球恰好越过圆形轨道最高点。
两球可视为质点,g =10m/s 2。
求:(1)碰撞后A 小球的速度大小。
(2)碰撞过程两小球间的平均作用力大小。
【答案】(1)2m/s (2)1000N 【解析】 【详解】(1)B 小球刚好能运动到圆形轨道的最高点:222v m g m R=设B 球碰后速度为2v ,由机械能守恒可知:22222211222m v m gR m v =+ A 、B 碰撞过程系统动量守恒:101122m v m v m v =+ 碰后A 速度12/v m s =(2)A 、B 碰撞过程,对B 球:022Ft m v =得碰撞过程两小球间的平均作用力大小 1000F N =8.电磁弹射在电磁炮、航天器、舰载机等需要超高速的领域中有着广泛的应用,图1所示为电磁弹射的示意图.为了研究问题的方便,将其简化为如图2所示的模型(俯视图).发射轨道被简化为两个固定在水平面上、间距为L 且相互平行的金属导轨,整个装置处于竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中.发射导轨的左端为充电电路,已知电源的电动势为E ,电容器的电容为C ,子弹载体被简化为一根质量为m 、长度也为L 的金属导体棒,其电阻为r .金属导体棒,其电阻为r .金属导体棒垂直放置于平行金属导轨上,忽略一切摩擦阻力以及导轨和导线的电阻.(1)发射前,将开关S 接a ,先对电容器进行充电. a .求电容器充电结束时所带的电荷量Q ;b .充电过程中电容器两极板间的电压y 随电容器所带电荷量q 发生变化.请在图3中画出u-q 图像;并借助图像求出稳定后电容器储存的能量E 0;(2)电容器充电结束后,将开关b ,电容器通过导体棒放电,导体棒由静止开始运动,导体棒离开轨道时发射结束.电容器所释放的能量不能完全转化为金属导体棒的动能,将导体棒离开轨道时的动能与电容器所释放能量的比值定义为能量转化效率.若某次发射结束时,电容器的电量减小为充电结束时的一半,不计放电电流带来的磁场影响,求这次发射过程中的能量转化效率η.【答案】(1)a .Q CE =;b .;2012E CE =(2)223B L C mη=【解析】(1)a 、根据电容的定义QC U=电容器充电结束时其两端电压U 等于电动势E ,解得电容器所带电荷量Q CE = b 、根据以上电容的定义可知qu C=,画出q-u 图像如图所示:有图像可知,稳定后电容器储存的能量0E 为图中阴影部分的面积012E EQ =,将Q 代入解得2012E CE =(2)设从电容器开始放电至导体棒离开轨道时的时间为t ,放电的电荷量为Q ∆,平均电流为I ,导体棒离开轨道时的速度为v根以导体棒为研究对象,根据动量定理0BLIt mv =-,(或BLi t m v ∑∆=∑∆), 据电流定义可知It Q =∆(或i t Q ∑∆=∆) 根据题意有1122Q Q CE ∆==,联立解得2BLCE v m=导体棒离开轨道时的动能()22128kBLCE E mv m == 电容器释放的能量222113228E CE CU CE ∆=-=联立解得能量转化效率223k E B L CE mη==∆9.质量为200g 的玻璃球,从1.8m 高处自由下落,与地面相碰后,又弹起1.25m ,若球与地面接触的时间为0.55s ,不计空气阻力,取g=10m/s 2。