最新高考物理试题真题分类汇编物理动量定理

最新高考物理试题真题分类汇编物理动量定理

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 2

22101122

kmgL mv mv -=

- 2

21(2)0(2)2

k 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）32

639

F 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 0.5

E 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 ）

4E

I t R

=

= 因θ=53°，可知任意t 时刻回路中导体棒有效切割长度43

x L = 又由

F BIL =安

所以

163

F 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 8N

2

F +

==

故

8N s I F t =∆=⋅安

（3）因为

43

v

E 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2

12

x at =

，联立解得 32

639

F x =+

【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．

3．一质量为m 的小球，以初速度v 0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3

4

.求在碰撞过程中斜面对小球的冲量的大小．

【答案】

72

mv 0 【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v 0，由此得v ＝2v 0.碰撞过程中，小球速度由v 变为反

向的

3

4

v ，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 ＝m 3

()4

v －m ·

(－v ) 解得I ＝7

2

mv 0.

4．如图所示,两个小球A 和B 质量分别是m A ＝2.0kg,m B ＝1.6kg,球A 静止在光滑水平面上的M 点,球B 在水平面上从远处沿两球的中心连线向着球A 运动,假设两球相距L ≤18m 时存在着恒定的斥力F ,L ＞18m 时无相互作用力.当两球相距最近时,它们间的距离为d ＝2m,此时球B 的速度是4m/s.求:

(1)球B 的初速度大小; (2)两球之间的斥力大小;

(3)两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间. 【答案】(1) 09B m v s

= ；(2) 2.25F N =；(3) 3.56t s =

【解析】试题分析：（1）当两球速度相等时，两球相距最近，根据动量守恒定律求出B 球的初速度；（2）在两球相距L ＞18m 时无相互作用力，B 球做匀速直线运动，两球相距L≤18m 时存在着恒定斥力F ，B 球做匀减速运动，由动能定理可得相互作用力 （3）根据动量定理得到两球从开始相互作用到相距最近时所经历的时间．

（1）设两球之间的斥力大小是F ，两球从开始相互作用到两球相距最近时所经历的时间是t 。当两球相距最近时球B 的速度4B m v s

=，此时球A 的速度A v 与球B 的速度大小相

等， 4A B m v v s ==,由动量守恒定律可()0B B A B m v m m v =+得： 09B m v s

=;

(2)两球从开始相互作用到它们之间距离最近时，它们之间的相对位移Δx=L -d ，由功能关系可得： ()

'222

1122

B B A A B B

F X m v m v m v ∆=

-+ 得：F=2.25N (3)根据动量定理，对A 球有0A Ft mv =-,得 3.56t s =

点晴：本题综合考查了动量定理、动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强．知道速度相等时，两球相距最近，以及知道恒力与与相对位移的乘积等于系统动能的损失是解决本题的关键．

5．如图所示，木块A 和四分之一光滑圆轨道B 静置于光滑水平面上，A 、B 质量m A ＝m B ＝2.0kg 。现让A 以v 0＝4m/s 的速度水平向右运动，之后与墙壁发生弹性碰撞（碰撞过程中无机械能损失），碰撞时间为t ＝0.2s 。取重力加速度g ＝10m/s 2．求：

①A 与墙壁碰撞过程中，墙壁对木块平均作用力的大小； ②A 滑上圆轨道B 后，到达最大高度时与B 的共同速度大小. 【答案】(1) F ＝80N (2) v 1＝2m/s 【解析】 【详解】