高中物理动量知识点讲解和练习
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
高中物理动量守恒定律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守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg 和1kg 的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P .现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s ,此时乙尚未与P 相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P 碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P 对乙的冲量的最大值. 【答案】v 乙=6m/s. I =8N 【解析】 【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.水平放置长为L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v =3m/s ,质量为m 2=3kg 的小球被长为1l m =的轻质细线悬挂在O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。
已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ=0.1,取重力加速度210m/s g =。
求:(1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?(2)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少? 【答案】(1)42N (2)13.5J 【解析】 【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:221111011=22m gL m v m v μ--解之可得:1=4m/s v 因为1v v <,说明假设合理滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:21111221=+2m v m v m v - 解之得:2=2m/s v碰后,对小球,根据牛顿第二定律:2222m v F m g l-=小球受到的拉力:42N F =(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为1t ,则()01112L v v t =+ 解之得:11s t =在这过程中,传送带运行距离为:113S vt m == 滑块与传送带的相对路程为:11 1.5X L X m ∆=-=设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为2t 则根据动量定理:121112m gt m v μ⎛⎫-=-⋅ ⎪⎝⎭解之得:22s t =滑块向左运动最大位移:121122m x v t ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭=2m 因为m x L <,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度112v <v , 说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为22t在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程22212X vt m ∆==因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是()112Q m g x x μ=∆+∆=13.5J3.运载火箭是人类进行太空探索的重要工具,一般采用多级发射的设计结构来提高其运载能力。
高中物理动量定理及其解题技巧及练习题(含答案)含解析
高中物理动量定理及其解题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.观赏“烟火”表演是某地每年“春节”庆祝活动的压轴大餐。
某型“礼花”底座仅0.2s 的发射时间,就能将质量为m =5kg 的礼花弹竖直抛上180m 的高空。
(忽略发射底座高度,不计空气阻力,g 取10m/s 2)(1)“礼花”发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力是多少?(已知该平均作用力远大于礼花弹自身重力)(2)某次试射,当礼花弹到达最高点时爆炸成沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计),测得前后两块质量之比为1:4,且炸裂时有大小为E =9000J 的化学能全部转化为了动能,则两块落地点间的距离是多少? 【答案】(1)1550N ;(2)900m 【解析】 【分析】 【详解】(1)设发射时燃烧的火药对礼花弹的平均作用力为F ,设礼花弹上升时间为t ,则:212h gt =解得6s t =对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理00()0Ft mg t t -+=其中00.2s t =解得1550N F =(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m 1、m 2,对应的水平速度大小分别为v 1、v 2,则: 在最高点爆炸,由动量守恒定律得1122m v m v =由能量守恒定律得2211221122E m v m v =+ 其中1214m m = 12m m m =+联立解得1120m/s v =230m/s v =之后两物块做平抛运动,则 竖直方向有212h gt =水平方向有12s v t v t =+由以上各式联立解得s=900m2.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。
已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,重力加速度g 取10m/s 2,不计空气阻力。
求: (1)物体沿斜面向上运动的加速度大小;(2)物体在沿斜面运动的过程中,物体克服重力所做功的最大值; (3)物体在沿斜面向上运动至返回到斜面底端的过程中,重力的冲量。
高中物理动量定理技巧小结及练习题
高中物理动量定理技巧小结及练习题一、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.图甲为光滑金属导轨制成的斜面,导轨的间距为1m l =,左侧斜面的倾角37θ=︒,右侧斜面的中间用阻值为2R =Ω的电阻连接。
[荐]高中物理:动量守恒定律-必考知识点+例题详解
【下载后获高清完整版-独家】高中物理:动量守恒定律-必考知识点+例题详解1. 动量,表征运动物体的作用效果或者保持运动的趋势,是一个状态量,表示物体的一个运动状态。
动量是矢量,即有方向。
2.冲量,力在时间上的累积,是一个过程量。
容易发现,动量与冲量的单位是一样的。
它们之间有什么关系吗?3.动量定理,冲量等于动量的改变量,即冲量引起动量的变化。
,动量定理的实质是牛顿第二定律推论:动量的变化率等于物体所受的合外力。
4.动量守恒定律⑴明确内力和外力的概念,单个物体与系统的含义;⑵如果一个系统所受合外力为零,则系统的总动量保持不变实质:把系统或者各个物体看做一个整体,合外力为零时,系统整体或者系统质心保持静止或匀速直线运动。
考察各组成部分的运动时,动量守恒就是牛顿第三定律的推广,作用力与反作用力大小相等、方向相反,作用时间一样,所以冲量大小相等、方向相反,代数和为零,动量守恒。
⑶合外力不为零,但内力远大于外力时,也可认为近似守恒,如碰撞、爆炸等;⑷合外力不为零,但在某一方向上满足守恒条件,定律在该方向上也同样适用。
5.碰撞⑴碰撞的特点①相互作用的时间很短;②内力远大于外力,可认为系统动量守恒;③碰撞后系统的总动能不会增加;⑤碰撞后不能穿透对方。
⑵弹性碰撞:碰撞前后机械能守恒;两个物体碰撞前的速度分别为、,碰撞后的速度分别为、,根据系统的动量守恒和机械能守恒,可得当=0时,上式简化为:①时,两速度均为正;时,两物体交换速度(≠0时也成立);时,两速度前负后正;②极端情况下,时,,;时,,;但要注意,此时被动球的动量不等于0,而是最大值(想一想为什么?)⑶非弹性碰撞:机械能不守恒的碰撞,因为碰撞产生的形变并不能完全恢复,所以造成动能损失。
完全非弹性碰撞:碰撞后两物体合二为一,具有共同的速度,此时动能损失最大。
[例1]静止在水平面上的物体受到水平拉力作用,经时间撤去,物体至停止共滑行位移,再换用水平拉力作用,经时间撤去,物体停止时也滑行了位移,已知,、对物体的冲量为、,对物体做功为、,则下列关系正确的是()A.,B.,C.,D.,解析:考察动能变化:由动能定理,合外力做功等于动能的改变量,摩擦力做的负功在两种情况下是一样的,所以拉力做的正功也是一样的,即;再考察冲量变化:我们知道,由动量定理、是两种情况下的总的运动时间。
高中物理选修一动量守恒知识点归纳
高中物理选修一:动量守恒知识点归纳一、动量的概念1. 动量的定义:动量是物体运动状态的量度,是物体质量和速度的乘积,通常用符号 p 表示。
2. 动量的单位:国际单位制中,动量的单位是千克·米/秒(kg·m/s)。
3. 动量的方向:动量的方向与物体的运动方向一致。
二、动量定理1. 动量定理的表述:一个物体的动量改变量等于作用在该物体上的合外力的冲量。
2. 动量定理的数学表达:Δp = F·Δt,其中Δp表示动量的改变量,F表示合外力,Δt表示时间。
3. 动量定理的应用:可以用来分析物体在外力作用下的运动状态。
三、动量守恒定律1. 动量守恒定律的表述:在一个封闭系统内,如果合外力为零,则系统的总动量保持不变。
2. 动量守恒定律的数学表达:Σpi = Σpf,即系统最初的总动量等于系统最终的总动量。
3. 动量守恒定律的应用:可用来分析弹性碰撞和完全非弹性碰撞等情况下物体的运动状态。
四、弹性碰撞1. 弹性碰撞的特点:在碰撞过程中,动能守恒,动量守恒。
2. 弹性碰撞的数学表达:m1v1i + m2v2i = m1v1f + m2v2f,即碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。
3. 弹性碰撞的应用:可用来分析弹簧振子、弹性小球碰撞等实际问题。
五、完全非弹性碰撞1. 完全非弹性碰撞的特点:在碰撞过程中,动量守恒,动能不守恒。
2. 完全非弹性碰撞的数学表达:m1v1i + m2v2i = (m1 + m2)v,即碰撞前的总动量等于碰撞后物体的总动量。
3. 完全非弹性碰撞的应用:可用来分析汽车碰撞、弹性小球与粘性物体碰撞等实际问题。
六、动量守恒实验1. 实验装置:常用的实验装置包括弹簧振子、动量棒等。
2. 实验原理:利用实验装置,进行不同形式的碰撞实验,验证动量守恒定律。
3. 实验过程:通过记录实验数据,进行数据分析,验证动量守恒定律在实验中的应用。
七、动量守恒在日常生活和工程实践中的应用1. 交通事故分析:利用动量守恒定律,可以分析交通事故中车辆碰撞的情况,从而减少事故损失。
动量定理知识点总结及随堂练习
动量定理与动量守恒一、动量和冲量1.动量——物体的质量和速度的乘积叫做动量:p =mv⑴动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。
⑵动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。
⑶动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系选取有关,因而动量具有相对性。
题中没有特别说明的,一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。
(4)研究一条直线上的动量要选择正方向2.动量的变化:p p p -'=∆由于动量为矢量,则求解动量的变化时,其运算遵循平行四边形定则。
A 、若初末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。
B 、若初末动量不在同一直线上,则运算遵循平行四边形定则。
2.冲量——力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I =Ft(1)冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。
(2)冲量是矢量,它的方向由力的方向决定。
如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t 内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
(3)高中阶段只要求会用I=Ft 计算恒力的冲量。
(4)冲量和功不同。
恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。
(5)必须清楚某个冲量是哪个力的冲量(6)求合外力冲量的两种方法:A 、求合外力,再求合外力的冲量B 、先求各个力的冲量,再求矢量和二、动量定理1.动量定理——物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。
既I =Δp⑴动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。
这里所说的冲量是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
⑵动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。
⑶现代物理学把力定义为物体动量的变化率:tP F ∆∆=(牛顿第二定律的动量形式)。
高中物理动量守恒定律的应用技巧(很有用)及练习题含解析
高中物理动量守恒定律的应用技巧(很有用)及练习题含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.如图所示质量为m的物块A在光滑的水平面上以一定的速度向右滑行,质量为2m的圆弧体静止在光滑水平面上,光滑圆弧面最低点与水平面相切,圆弧的半径为R,圆弧所对的圆心角θ=53°,物块滑上圆弧体后,刚好能滑到圆弧体的最高点,重力加速度为g。
求(1)物块在水平面上滑行的速度大小;(2)若将圆弧体锁定,物块仍以原来的速度向右滑行并滑上圆弧体,则物块从圆弧面上滑出后上升到最高点的速度大小及最高点离地面的高度。
【答案】(1)06 5v gR=(2)232 55v gR =66125 h R =【解析】【分析】(1)A、B组成的系统在水平方向动量守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出物块A的速度。
(2)圆弧体固定,物块上滑过程机械能守恒,应用机械能守恒定律可以求出到达圆弧体上端时的速度,离开圆弧体后物块做斜上抛运动,应用运动的合成与分解可以求出到达最高点的速度,应用机械能守恒定律可以求出上升的最大高度。
【详解】(1)物块与圆弧体组成的系统在水平方向动量守恒,物块到达最高点时两者速度相等,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv0=(m+2m)v,由机械能守恒定律得:12m v02=12(m+2m)v2+mgR(1−cosθ),解得:06 5v gR =(2)对物块,由机械能守恒定律得:12m v02=12m v12+mgR(1−cosθ),解得:12 5v gR=物块从圆弧最高点抛出后,在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛运动,物块到达最高点时,物块的速度:v2=v1cosθ=3255gR,由机械能守恒定律得:12m v02=mgh+12m v22,解得:h=66125R ; 【点睛】本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的应用,分析清楚物体运动过程是解题的前提,应用动量守恒定律、机械能守恒定律即可解题。
高中物理动量守恒定律解题技巧讲解及练习题(含答案)
【答案】 v0 v0
【解析】设 A、B 球碰撞后速度分别为 v1 和 v2 由动量守恒定律得 2mv0=2mv1+mv2
且由题意知
=
解得 v1= v0,v2= v0 视频
7.(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到 108K 时,可
以发生“氦燃烧”。
①完成“氦燃烧”的核反应方程:
由于 A、B 整体恰好不再与 C 碰撞,故 v1 vC
联立以上三式可得 vA =2m/s。
【考点定位】(1)核反应方程,半衰期。
(2)动量守恒定律。
8.如图,一质量为 M 的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为 h.一质量为 m 的 子弹以水平速度 v0 射入物块后,以水平速度 v0/2 射出.重力加速度为 g.求: (1)此过程中系统损失的机械能; (2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.
mgL=
1 2
mv02-
1 2
m(
v0 2
)2-
1 2
2m(
v0 4
)2
解得 5v02 16gL
(3)对 A 滑上 C 直到最高点的作用过程,A、C 系统水平方向上动量守恒,则有:
A、C 系统机械能守恒:
mv0 +mvB=2mv 2
mgR=1 m(v0 )2 1 m(v0 )2 1 2mv2 22 24 2
小球 B 与地面碰撞后根据没有动能损失所以 B 离开地面上抛时速度 v0 vB 4m / s
所以 P 点的高度 hp
v02 vB 2g
'2
0.75m
考点:动量守恒定律 能量守恒
6.牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,A、B 两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和 它们碰撞前的接近速度之比总是约为 15∶ 16.分离速度是指碰撞后 B 对 A 的速度,接近速 度是指碰撞前 A 对 B 的速度.若上述过程是质量为 2m 的玻璃球 A 以速度 v0 碰撞质量为 m 的静止玻璃球 B,且为对心碰撞,求碰撞后 A、B 的速度大小.
【物理】高中必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)含解析
【物理】高中必备物理动量定理技巧全解及练习题(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 8N 2F +== 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.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。
高中物理动量定理技巧(很有用)及练习题
高中物理动量定理技巧(很有用)及练习题一、高考物理精讲专题动量定理1.蹦床运动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60kg 的运动员,从离水平网面3.2m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m 高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s ,若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力来处理,求此力的大小和方向。
(g 取10m/s 2) 【答案】1.5×103N ;方向向上 【解析】 【详解】设运动员从h 1处下落,刚触网的速度为1128m /s v gh ==运动员反弹到达高度h 2,,网时速度为22210m /s v gh ==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()21()F mg t mv mv -=--得F =1.5×103N方向向上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.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 p 1 (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】 【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 .(2)t =8s 时弹簧具有的弹性势能E p1=12(m A +m C )v 22=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 )v 3-(m A +m C )(-v 2)=36N·s4.滑冰是青少年喜爱的一项体育运动。
高中物理动量守恒定律知识点总结
高中物理动量守恒定律知识点(一)一、动量守恒定律1、动量守恒定律的条件:系统所受的总冲量为零(不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力),即系统所受外力的矢量和为零。
(碰撞、爆炸、反冲)注意:内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响,但可改变系统内物体的动量。
内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因,而外力的冲量是改变系统总动量的原因。
2、动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/(规定正方向)△p1=—△p2/3、某一方向动量守恒的条件:系统所受外力矢量和不为零,但在某一方向上的力为零,则系统在这个方向上的动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。
二、碰撞1、完全非弹性碰撞:获得共同速度,动能损失最多动量守恒。
2、弹性碰撞:动量守恒,碰撞前后动能相等。
特例1:A、B两物体发生弹性碰撞,设碰前A初速度为v0,B静止,则碰后速度,vB=.特例2:对于一维弹性碰撞,若两个物体质量相等,则碰撞后两个物体互换速度(即碰后A的速度等于碰前B的速度,碰后B的速度等于碰前A的速度)3、一般碰撞:有完整的压缩阶段,只有部分恢复阶段,动量守恒,动能减小。
4、人船模型——两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其它外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有mv=MV(注意:几何关系)高中物理动量守恒定律知识点(二)冲量与动量(物体的受力与动量的变化)1.动量:p=mv {p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向与速度方向相同}3.冲量:I=Ft {I:冲量(N?s),F:恒力(N),t:力的作用时间(s),方向由F决定}4.动量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:动量变化Δp=mvt–mvo,是矢量式}5.动量守恒定律:p前总=p后总或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′6.弹性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系统的动量和动能均守恒}7.非弹性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:损失的动能,EKm:损失的最大动能}8.完全非弹性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰后连在一起成一整体}9.物体m1以v1初速度与静止的物体m2发生弹性正碰:v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)11.子弹m水平速度vo射入静止置于水平光滑地面的长木块M,并嵌入其中一起运动时的机械能损失E损=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相对 {vt:共同速度,f:阻力,s相对子弹相对长木块的位移}高中物理学习方法要重视实验物理学是一门以实验为基础的科学,许多物理概念、物理规律都是从自然现象的实验中总结出来的。
高中物理动量守恒定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高中物理动量守恒定律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守恒定律1.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,物块C的v-t图象如图乙所示.求:①物块C的质量?②B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E P?【答案】(1)2kg(2)9J【解析】试题分析:①由图知,C与A碰前速度为v1=9 m/s,碰后速度为v2=3 m/s,C与A碰撞过程动量守恒.m c v1=(m A+m C)v2即m c=2 kg②12 s时B离开墙壁,之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A、C与B的速度相等时,弹簧弹性势能最大(m A+m C)v3=(m A+m B+m C)v4得E p=9 J考点:考查了动量守恒定律,机械能守恒定律的应用【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题.2.如图所示,质量M=1kg的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上,凹槽部分嵌有cd 和ef两个光滑半圆形导轨,c与e端由导线连接,一质量m=lkg的导体棒自ce端的正上方h=2m处平行ce由静止下落,并恰好从ce端进入凹槽,整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中,导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好。
已知磁场的磁感应强度B=0.5T,导轨的间距与导体棒的长度均为L=0.5m,导轨的半径r=0.5m,导体棒的电阻R=1Ω,其余电阻均不计,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。
(1)求导体棒刚进入凹槽时的速度大小;(2)求导体棒从开始下落到最终静止的过程中系统产生的热量;(3)若导体棒从开始下落到第一次通过导轨最低点的过程中产生的热量为16J ,求导体棒第一次通过最低点时回路中的电功率。
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析
高中物理动量守恒定律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守恒定律1.如图所示,质量为M=1kg 上表面为一段圆弧的大滑块放在水平面上,圆弧面的最底端刚好与水平面相切于水平面上的B 点,B 点左侧水平面粗糙、右侧水平面光滑,质量为m=0.5kg 的小物块放在水平而上的A 点,现给小物块一个向右的水平初速度v 0=4m/s ,小物块刚好能滑到圆弧面上最高点C 点,已知圆弧所对的圆心角为53°,A 、B 两点间的距离为L=1m ,小物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度为g=10m/s 2.求: (1)圆弧所对圆的半径R ;(2)若AB 间水平面光滑,将大滑块固定,小物块仍以v 0=4m/s 的初速度向右运动,则小物块从C 点抛出后,经多长时间落地?【答案】(1)1m (2)428225t s = 【解析】 【分析】根据动能定理得小物块在B 点时的速度大小;物块从B 点滑到圆弧面上最高点C 点的过程,小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒,根据动量守恒和系统机械能守恒求出圆弧所对圆的半径;,根据机械能守恒求出物块冲上圆弧面的速度,物块从C 抛出后,根据运动的合成与分解求落地时间; 【详解】解:(1)设小物块在B 点时的速度大小为1v ,根据动能定理得:22011122mgL mv mv μ=- 设小物块在B 点时的速度大小为2v ,物块从B 点滑到圆弧面上最高点C 点的过程,小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒,根据动量守恒则有:12()mv m M v =+ 根据系统机械能守恒有:2201211()(cos53)22mv m M v mg R R =++- 联立解得:1R m =(2)若整个水平面光滑,物块以0v 的速度冲上圆弧面,根据机械能守恒有:2200311(cos53)22mv mv mg R R =+- 解得:322/v m s =物块从C 抛出后,在竖直方向的分速度为:38sin 532/5y v v m s =︒= 这时离体面的高度为:cos530.4h R R m =-︒=212y h v t gt -=-解得:4282t s +=2.如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h="0.3" m (h 小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m 1="30" kg ,冰块的质量为m 2="10" kg ,小孩与滑板始终无相对运动.取重力加速度的大小g="10" m/s 2.(i )求斜面体的质量;(ii )通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩? 【答案】(i )20 kg (ii )不能 【解析】试题分析:①设斜面质量为M ,冰块和斜面的系统,水平方向动量守恒:222()m v m M v =+系统机械能守恒:22222211()22m gh m M v m v ++= 解得:20kg M =②人推冰块的过程:1122m v m v =,得11/v m s =(向右)冰块与斜面的系统:22223m v m v Mv '=+ 22222223111+222m v m v Mv ='解得:21/v m s =-'(向右) 因21=v v ',且冰块处于小孩的后方,则冰块不能追上小孩. 考点:动量守恒定律、机械能守恒定律.3.如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R =0.5m ,物块A 以v 0=6m/s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q ,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P 处静止的物块B 碰撞,碰后粘在一起运动,P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L =0.1m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A 、B 的质量均为m =1kg(重力加速度g 取10m/s 2;A 、B 视为质点,碰撞时间极短).(1)求A 滑过Q 点时的速度大小v 和受到的弹力大小F ; (2)若碰后AB 最终停止在第k 个粗糙段上,求k 的数值; (3)求碰后AB 滑至第n 个(n <k )光滑段上的速度v n 与n 的关系式. 【答案】(1)5m/s v =, F =22 N (2) k =45 (3)90.2m/s ()n v n n k =-<【解析】⑴物块A 从开始运动到运动至Q 点的过程中,受重力和轨道的弹力作用,但弹力始终不做功,只有重力做功,根据动能定理有:-2mgR =-解得:v ==4m/s在Q 点,不妨假设轨道对物块A 的弹力F 方向竖直向下,根据向心力公式有:mg +F =解得:F =-mg =22N ,为正值,说明方向与假设方向相同。
高二物理选修一知识点动量
高二物理选修一知识点动量高二物理选修一知识点 - 动量动量是物体运动状态的重要特征之一,在物理学中占据了重要地位。
本文将介绍动量的概念、动量的计算方法以及动量守恒原理等相关知识点。
一、动量的概念动量是描述物体运动状态的物理量,是物体质量和速度的乘积。
动量的公式如下所示:动量(p) = 质量(m) ×速度(v)其中,动量的单位为千克·米/秒(kg·m/s)。
可以看出,动量与物体的质量和速度成正比,质量越大或速度越大,动量就越大。
二、动量的计算方法在实际问题中,可以通过以下两种方法来计算动量:1. 已知质量和速度:如果已知物体的质量和速度,可以直接使用动量公式计算出动量的数值。
例如,一个质量为2kg的物体以速度10m/s向东运动,则它的动量为:动量(p) = 2 kg × 10 m/s = 20 kg·m/s2. 已知力和时间:根据牛顿第二定律 F = ma 和动量的定义 p = mv,可以推导出动量与力的关系:动量变化量(Δp)= 力(F) ×时间(Δt)根据上述公式,我们可以通过已知的力和时间来计算动量的变化量。
三、动量守恒原理动量守恒原理是指在一个封闭系统中,物体的总动量在没有外力作用下保持不变。
也就是说,如果一个物体受到另一个物体的作用力而改变了动量,那么另一个物体的动量也会相应地发生变化,使整个系统的总动量保存恒定。
动量守恒可以通过以下公式表示:m₁v₁(initial) + m₂v₂(initial) = m₁v₁(final) + m₂v₂(final)其中,m₁和m₂分别为两个物体的质量,v₁和v₂分别为它们的速度,在初始和最终状态下的速度分别用 subscript 表示。
动量守恒原理在实际应用中非常重要,例如碰撞问题的分析与解决、火箭推进原理等都与动量守恒相关。
四、动量守恒的应用1. 碰撞问题:根据动量守恒原理,可以解决不同物体之间碰撞的问题。
高考物理动量冲量精讲精练动量定理
动量定理1.动量定理(1)内容:物体所受合力的冲量等于物体动量的变化量.(2)表达式:F合·t=Δp=p′-p.(3)矢量性:动量变化量方向与合力的方向相同,可以在某一方向上用动量定理.对点自测1.篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球.接球时,两手随球迅速收缩至胸前.这样做可以( ) A.减小球对手的冲量 B.减小球对手的冲击力C.减小球的动量变化量D.减小球的动能变化量解析:选B.由动量定理Ft=Δp知,接球时两手随球迅速收缩至胸前,延长了手与球接触的时间,从而减小了球对手的冲击力,选项B正确.2.一个质量m=1.0 kg的物体,放在光滑的水平面上,当物体受到一个F=10 N与水平面成30°角斜向下的推力作用时,在10 s内推力的冲量大小为________ N·s,动量的增量大小为________ kg·m/s.解析:根据p=Ft,可知10 s内推力的冲量大小p=Ft=100 N·s,根据动量定理有Ftcos 30°=Δp.代入数据解得Δp=50 3 kg·m/s=86.6 kg·m/s.答案:100 86.6二动量定理的理解及应用1.应用动量定理时应注意两点(1)动量定理的研究对象是一个质点(或可视为一个物体的系统).(2)动量定理的表达式是矢量式,在一维情况下,各个矢量必须选同一个正方向.2.动量定理的三大应用(1)用动量定理解释现象①物体的动量变化一定,此时力的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小.②作用力一定,此时力的作用时间越长,动量变化越大;力的作用时间越短,动量变化越小.(2)应用I=Δp求变力的冲量.(3)应用Δp=F·Δt求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化量.[典例1] 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.解析 (1)设Δt 时间内,从喷口喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm,则Δm=ρΔV①ΔV=v 0SΔt②由①②式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为 Δm Δt =ρv 0S ③ (2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h ,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt 时间内喷出的水,由能量守恒得12(Δm)v 2+(Δm)gh=12(Δm)v 20④ 在h 高度处,Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp=(Δm)v⑤设水对玩具的作用力的大小为F ,根据动量定理有FΔt=Δp⑥由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F =Mg ⑦联立③④⑤⑥⑦式得h =v 202g -M 2g 2ρ2v 20S2⑧ 答案 (1)ρv 0S (2)v 202g -M 2g 2ρ2v 20S2(1)用动量定理解题的基本思路(2)对过程较复杂的运动,可分段用动量定理,也可整个过程用动量定理.过关检测1. 质量为1 kg 的物体做直线运动,其速度图象如图所示.则物体在前10 s 内和后10 s 内所受外力的冲量分别是( )A .10 N·s 10 N·sB .10 N·s -10 N·sC .0 10 N·sD.0 -10 N·s解析:选D.由图象可知,在前10 s内初、末状态的动量相同,p1=p2=5 kg·m/s,由动量定理知I1=0;在后10 s内末状态的动量p3=-5 kg·m/s,由动量定理得I2=p3-p2=-10 N·s,故正确答案为D.2.如图所示,一质量为M的长木板在光滑水平面上以速度v0向右运动,一质量为m的小铁块在木板上以速度v0向左运动,铁块与木板间存在摩擦.为使木板能保持速度v0向右匀速运动,必须对木板施加一水平力,直至铁块与木板达到共同速度v0.设木板足够长,求此过程中水平力的冲量大小.解析:考虑M、m组成的系统,设M运动的方向为正方向,根据动量定理有Ft=(M+m)v0-(Mv0-mv0)=2mv0则水平力的冲量I=Ft=2mv0.答案:2mv03.如图所示,一质量为M=2 kg的铁锤从距地面h=3.2 m高处自由下落,恰好落在地面上的一个质量为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大小.(铁锤的横截面小于木桩的横截面,木桩露出地面部分的长度忽略不计,重力加速度g取10 m/s2)解析:铁锤下落过程中机械能守恒,则v=2gh=8 m/s.铁锤与木桩碰撞过程中动量守恒,Mv=(M+m)v′,v′=2 m/s.木桩向下运动,由动量定理(规定向下为正方向)得[(M+m)g-f]Δt=0-(M+m)v′,解得f=240 N.答案:240 N4.高空作业须系安全带,如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动),此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )A.m2ght+mg B.m2ght-mgC.m ght+mg D.m ght-mg解析:选A.由动量定理得(mg-F)t=0-mv,得F=m2ght+mg.选项A正确.5. (多选)静止在光滑水平面上的物体,受到水平拉力F的作用,拉力F随时间t变化的图象如图所示,则下列说法中正确的是( )A.0~4 s内物体的位移为零B.0~4 s内拉力对物体做功为零C.4 s末物体的动量为零D.0~4 s内拉力对物体的冲量为零解析:选BCD.由图象可知物体在4 s内先做匀加速后做匀减速运动,4 s末的速度为零,位移一直增大,A错;前2 s拉力做正功,后2 s拉力做负功,且两段时间做功代数和为零,故B正确;4 s末的速度为零,故动量为零,故C正确;根据动量定理,0~4 秒内动量的变化量为零,所以拉力对物体的冲量为零,故D正确.高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理动量定理常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
(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) 0.32 (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.
等, vA vB 4 m s ,由动量守恒定律可 mBvB0 mA mB v 得: vB0 9 m 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:
F X
1 2
mBvB'2
1 2
mAvA2 mBvB2
得:F=2.25N
(3)根据动量定理,对 A 球有 Ft mvA 0 ,得 t 3.56s
的平均值. (1)质量为 1.0kg 的物块,受变力作用下由静止开始沿直线运动,在 2.0s 的时间内运动了 2.5m 的位移,速度达到了 2.0m/s.分别应用动量定理和动能定理求出平均力 F1 和 F2 的 值. (2)如图 1 所示,质量为 m 的物块,在外力作用下沿直线运动,速度由 v0 变化到 v 时,经
【答案】8.15m/s 【解析】
1.85m/s
设任一时刻 两金属杆甲、乙之间的距离为 ,速度分别为 和
甲移动距离
,杆乙移动距离 ,回路面积改变
,经过很短时间
,杆
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势: 回路中的电流: 杆甲的运动方程: 由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的动量变化( 时 为 0)等于外力 F 的冲量: 联立以上各式解得
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
高中物理动量守恒定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
高中物理动量守恒定律常见题型及做题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc,由半径R=3 m的光滑圆弧段bc与长l=1.5 m的粗糙水平段ab在b点相切而构成,O点是圆弧段的圆心, Oc与Ob的夹角0=37°;过£点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E=10 N/C的匀强电场,Ocb的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m的矩形区域efgh, ef与Oc交于c点,ecf与水平向右的方向所成的夹角为3(53° & pwi47° ),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场.质量m2=3X10-3 kg、电荷量q=3Xl0-3 C的带正电小物体Q静止在圆弧轨道上b点,质量m1=1.5X10-3 kg的不带电小物体P 从轨道右端a以V O=8 m/s的水平速度向左运动, P、Q碰撞时间极短,碰后P以1m/s的速度水平向右弹回. P与ab间的动摩擦因数^=0.5, A、B均可视为质点,Q 的电荷量始终不变,忽略空气阻力, sin37° =0.6, cos37° =0.8,重力加速度大小g=10m/s2.求:⑴碰后瞬间,圆弧轨道对物体Q的弹力大小F N;(2)当3=53°时,物体Q刚好不从gh边穿出磁场,求区域efgh内所加磁场的磁感应强度大小B I;(3)当区域efgh内所加磁场的磁感应强度为B2=2T时,要让物体Q从gh边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间t及对应的(3值.______ 2 127 0一0【答案】(1) F N 4.6 10 2N (2) B1 1.25T (3)t -------------------- s, 1 900和 2 1430360【解析】【详解】解:(1)设P碰撞前后的速度分别为v1和v1 , Q碰后的速度为v21 2 1 2从a到b,对P,由动能TE理得:-m1gl — m1V1 — m1V02 2解得:v1 7m/s碰撞过程中,对P , Q系统:由动量守恒定律:m1v1 m1V l m2V2取向左为正方向,由题意v1 1m/s,解得:v2 4m/s2 V2b 点:对Q ,由牛顿第二定律得:F N m2g m2——R解得:F N 4.6 10 2 N(2)设Q 在c 点的速度为v c ,在b 到c 点,由机械能守恒定律:12 m 2 gR(1 cos )m 2v c 2解得:v c 2m/sQ 刚好不从gh 边穿出磁场,由几何关系: R d 1.6m解得:B I 1.25Tm 2v c .(3)当所加磁场B 2 2T ,「2 -- 1mqB 2要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,那么 Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心dcos(180 )—解得:此时对应的 角:1 90和2 1431 2m 2v 22进入磁场后:Q 所受电场力 F qE 3 10 2Nm 2g , Q 在磁场做匀速率圆周运动由牛顿第二定律得:qV cB2 m 2vcq127运动周期:T2 m 2 qB 2那么Q 在磁场中运动的最长时间:T 127 ?2 m 2 360360 qB 2 127 ------ s360角最大,那么当gh 边或ef 边与圆轨迹相切,轨迹如下图:设最大圆心角为 ,由几何关系得:2.如下图,一辆质量M=3 kg的小车A静止在光滑的水平面上,小车上有一质量m=l kg 的光滑小球B,将一轻质弹簧压缩并锁定,此时弹簧的弹性势能为&=6J,小球与小车右壁距离为L=0.4m,解除锁定,小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住,求:A丽网(编①小球脱离弹簧时的速度大小;②在整个过程中,小车移动的距离.【答案】(1) 3m/s (2) 0.1m【解析】试题分析:(1)除锁定后弹簧的弹性势能转化为系统动能,根据动量守恒和能量守恒列出等式得mv-Mv2=0E P - mv2 -Mv f 2 2代入数据解得:v i=3m/s v 2=1m/s(2)根据动量守恒和各自位移关系得m— M — x i+x2=Lt t代入数据联立解得:x2-=0.lm4考点:动量守恒定律;能量守恒定律.3.如图,质量分别为也、出E的两个小球A、B静止在地面上方,B球距地面的高度h=0.8m , A球在B球的正上方. 先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放.当A球下落t=0.3s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零. % = ,重力加速度大小为g=lCta"广,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.AOP零IY 0,3m(i) B球第一次到达地面时的速度;(ii) P点距离地面的高度.【答案】v B 4m/sh p 0.75m【解析】试题分析:(i) B球总地面上方静止释放后只有重力做功,根据动能定理有m B gh - m B V B22可得B 球第一次到达地面时的速度 v B J 颂 4m/s (11) A 球下落过程,根据自由落体运动可得 A 球的速度v A gt设B 球的速度为V B ',那么有碰撞过程动量守恒NI A V ANI B V B 'm B V B ''..................................... 1 c 1c 1c碰撞过程没有动能损失那么有 一m A v A— m B v B ' — m B v B '' 22 2解得 v B ' 1m / s , v B '' 2m/ s度是指碰撞前A 对B 的速度.假设上述过程是质量为 2m 的玻璃球A 以速度v o 碰撞质量为m 的静止玻璃球B,且为对心碰撞,求碰撞后 A 、B 的速度大小.17 31【答案】V0——V04S 24【解析】设A 、B 球碰撞后速度分别为 V 1和v 2 由动量守恒定律得 2mv o= 2mv 1 + mv 25 .如图的水平轨道中, AC 段的中点B 的正上方有一探测器, C 处有一竖直挡板,物体 P 1沿轨道向右以速度 V 1与静止在A 点的物体P 2碰撞,并接合成复合体巳以此碰撞时刻为计 时零点,探测器只在 t 1=2 s H 12=4 s 内工作, P 1、P 2的质量都为 m=1 kg, P 与AC 间的 动摩擦因数为 四 二0.1, AB 段长L=4 m, g 取10 m/s 2, R 、P 2和P 均视为质点,P 与挡板的 碰撞为弹性碰撞.3m/ s小球B 与地面碰撞后根据没有动能损失所以 B 离开地面上抛时速度 v 0 v B 4m / s所以P 点的高度hp p 考点:动量守恒定律 2,2V0-^B- 0.75m 2g能量守恒4.牛顿的?自然哲学的数学原理?中记载, 它们碰撞前的接近速度之比总是约为15 : A 、B 两个玻璃球相碰, 16.别离速度是指碰撞后碰撞后的别离速度和B 对A 的速度,接近速且由题意知-^― 15解得 V I = -- V 0 ,4S31V 2=V 024⑴假设v i =6 m/s,求P 、P 2碰后瞬间的速度大小 v 和碰撞损失的动能 史;〔2〕假设P 与挡板碰后,能在探测器的工作时间内通过 B 点,求v i 的取值范围和 P 向左经过A 点时的最大动能E .【答案】〔1〕 9J 〔2〕 10m/s v vi v 14m/s 17J 【解析】试题分析:〔1〕由于P 1和P 2发生弹性碰撞,据动量守恒定律有: 附用=2网口 v 2 =碰撞过程中损失的动能为:v 1=14m/s 时,碰撞后的结合体 P 的最大速度为: 代入数据,可得通过 A 点时的最大动能为:Eg = 17j 考点:此题考查动量守恒定律、运动学关系和能量守恒定律6 .在光滑的水平面上,质量 m=1kg 的物体与另一质量为 m 物体相碰,碰撞前后它们的位 移随时间变解法一:根据牛顿第二定律,设P 1、P 2碰撞后的共同速度为P 做匀减速直线运动,加速度 V A,那么根据〔1〕问可得V A =V 1/2把P 与挡板碰撞前后过程当作整体过程处理经过时间t1, P 运动过的路程为S1,那么经过时间t2, P 运动过的路程为S2,那么 如果P 能在探测器工作时间内通过B 点,必须满足&W3LWs联立以上各式,解得 10m/s < V 1 < 14m/s V 1的最大值为 14m/s ,此时碰撞后的结合体P 有最大速度v A =7m/s1-口 4L = 2M 吗根据动能定理, 代入数据,解得E=17J解法二:从A 点滑动到C 点,再从C 点滑动到A 点的整个过程,P 做的是匀减速直线. 设加速度大小为 a,那么a=〔ig=1m/s 2设经过时间t, P 与挡板碰撞后经过 B 点,[学科网那么: vw-at,诬?口,乳 v=v 1/2假设t=2s 时经过B 点,可得 假设t=4s 时经过B 点,可得 v 1="14m/s"v 1=10m/s 那么v 1的取值范围为: 10m/s v v 1 v 14m/s必如== 7m/s化的情况如下图.求:(1)碰撞前m的速度v i和位的速度V2;(2)另一物体的质量m>o【答案】(1) v i 4m/s, V2 0; (2) m2 3kg.【解析】试题分析:(1)由s —t图象知:碰前,m的速度v1—16二0 4 m,. s , m处于静止t 4-0状态,速度v20(2)由s—t图象知:碰后两物体由共同速度,即发生完全非弹性碰撞—24 16 1m s碰后的共同速度vt 12 4根据动量守恒定律,有:m1V l(m( m2)v另一物体的质量m2m i v——v 3m l 3kgv考点:s—t图象,动量守恒定律7 .如下图,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H的光滑水平桌面上.现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出.m A m, m B 2m, m C 3m ,求:(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度v;(2)被压缩弹簧的最大弹性势能 E Pmax;(3)滑块C 落地点与桌面边缘的水平距离【答案】(1) v 1V l -J2gh (2) mgh (3) 2JHh 3 3 6 3【解析】 【详解】解:(1)滑块A 从光滑曲面上h 高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底面的 1 2速度为V i ,由机械能守恒定律有: m A gh 5 m A v 1解之得:v 1 2gh滑块A 与B 碰撞的过程, A 、B 系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为 v,由动量守恒定律有:m A V im A m B v解之得:v 1V l 1J 2gh33 、(2)滑块A 、B 发生碰撞后与滑块 C 一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的 弹性势能最大时,滑块 A 、B 、C 速度相等,设为速度 v 2 由动量守恒定律有:m A v 1 m A m B m C v 21.22由机械能寸恒7E 律有: E pmax 2(m A m )B )vm A m B m e V21解得被压缩弹簧的最大弹性势能:E Pmax -mgh6(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C 脱离弹簧,设滑块 A 、B 的速度为V3,滑块C 的速度为V4,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:2—mAm B v 2解之得:V 30, V 4滑块C 从桌面边缘飞出后做平抛运动: s v 4tH 1gt 2 2解之得滑块C 落地点与桌面边缘的水平距离:s 2jHh38.如下图,光滑固定斜面的倾角 @=30: 一轻质弹簧一端固定,另一端与质量 M=3kg 的物体B 相连,初始时 B 静止.质量m=1kg 的A 物体在斜面上距 B 物体处s1=10cm 静止释 放,A 物体下滑过程中与 B 发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后与 B 粘在一起,碰后整 体经t=0.2s 下滑s2=5cm 至最低点.弹簧始终处于弹性限度内, A B 可视为质点,g 取10m/s 2.s.m A m B vm A m B V 3m C V 42 m A m B V3-m C V 4 2(1)从碰后到最低点的过程中,求弹簧最大的弹性势能;(2)碰后至返回到碰撞点的过程中,求弹簧对物体B的冲量大小.上【答案】(1) 1. 125J; (2) 10Ns【解析】【分析】(1)A物体下滑过程,A物体机械能守恒,求得A与B碰前的速度;A与B碰撞是完全非弹性碰撞,A、B组成系统动量守恒,求得碰后AB的共同速度;从碰后到最低点的过程中,A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,可求得从碰后到最低点的过程中弹性势能的增加量.(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中, A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,可求得返回碰撞点时AB的速度;对AB从碰后至返回到碰撞点的过程应用动量定理,可得此过程中弹簧对物体B 冲量的大小.【详解】0 1 2(1)A物体下滑过程,A物体机械能守恒,那么:mgS|Sin30 — mv02解得:v0J2gs i sin300 42 10 0.1 0.5 嗯1嗯A与B碰撞是完全非弹性碰撞,据动量守恒定律得:mv0 (m M )v1解得:v1 0.25mS从碰后到最低点的过程中, A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,那么:一1 2 0E PT增—(m M )v1 (m M )gS2Sin30 2解得:E PT增1.125J(2)从碰后至返回到碰撞点的过程中, A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,可求得返回碰撞点时AB的速度大小v2 v1 0.25 ms以沿斜面向上为正,由动量定理可得:I T (m M )gsin300 2t (m M M (m M)%解得:I T 10N S9.如下图,用气垫导轨做“验证动量守恒〞实验中,完成如下操作步骤:A BA.调节天平,称出两个碰撞端分别贴有尼龙扣滑块的质量m i和m2.B.安装好A B光电门,使光电门之间的距离为50cm.导轨通气后,调节导轨水平,使滑块能够作运动.C.在碰撞前,将一个质量为m2滑块放在两光电门中间,使它静止,将另一个质量为m i滑块放在导轨的左端,向右轻推以下m i,记录挡光片通过A光电门的时间t i.D.两滑块相碰后,它们粘在一起向右运动,记录挡光片通过的时间t2.E.得到验证实3i的表达式 .m! m i m2【答案】匀速直线运动小车经过光电门的时间」———-t i t2【解析】【详解】为了让物块在水平方向上不受外力,因此当导轨通气后,调节导轨水平,使滑块能够作匀速直线运动;根据实验原理可知,题中通过光电门来测量速度,因此应测量小车经过光电门的时间l设光电门的宽度为l ,那么有:经过光电门的速度为V i - t il整体经过光电门的速度为:V2t2由动量守恒定律可知, miV i (m i+m2)v2代入解得:m i (m i m2) ----- .t i t2io.如下图,在水平面上有一弹簧,其左端与墙壁相连, O点为弹簧原长位置, .点左侧水平面光滑,水平段OP长L=im, P点右侧一与水平方向成分=的足够长的传送带与水平面在P点平滑连接,皮带轮逆时针转动速率为3m/s, 一质量为ikg可视为质点的物块A压缩弹簧(与弹簧不栓接),使弹簧获得弹性势能跖=力,物块与OP段动摩擦因数串口2 =--“1 = 0」,另一与A完全相同的物块B停在P点,B与传送带的动摩擦因数3,传送带足够长,A与B的碰撞时间不计,碰后 A. B交换速度,重力加速度g=10巾/乒,现释放A,求:(2)从A. B 第一次碰撞后到第二次碰撞前, B 与传送带之间由于摩擦而产生的热量(3) A. B 能够碰撞的总次数【答案】(1)仔.=恤/可⑵12.25/⑶6次试题分析:(1)设物块质量为 m, A 与B 第一次碰前的速度为 H,那么:碰后B 沿传送带向上匀减速运动直至速度为零,加速度大小设为VB—.三.gm 2此过程相对运动路程 ’此后B 反向加速,加速度仍为'打,与传送带共速后匀速运动直至与A 再次碰撞,加速时间为此过程相对运动路程 ‘ ’‘全过程生热,(3) B 与A 第二次碰撞,两者速度再次互换,此后 A 向左运动再返回与 B 碰撞,B 沿传送带向上运动再次返回,每次碰后到再次碰前速率相等,重复这一过程直至两者不再碰 撞.那么对A.B 和弹簧组成的系统,从第二次碰撞后到不再碰撞:解得第二次碰撞后重复的过程数为 n=2.25,所以碰撞总次数为 N=2+2n=6.5=6次(取整数)考点:动能定理;匀变速直线运动的速度与时间的关系;牛顿第二定律【名师点睛】此题首先要理清物体的运动过程,其次要准确把握每个过程所遵守的物理规 律,特别要掌握弹性碰撞过程,动量和机械能均守恒,两物体质量相等时交换速度11 .如下图,在光滑的水平面上,质量为 4m 、长为L 的木板右端紧靠竖直墙壁,与墙壁 不粘连.质量为 m 的小滑块(可视为质点)以水平速度 vo 滑上木板左端,滑到木板右端时 速度恰好为零.现小滑块以水平速度 v 滑上木板左端,滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹(2)设A.B 第一次碰撞后的速度分别为=VB =那么:5 皿干阳T 丽8加必 解得:ui = gsii\& + 为 gesG = lOm/52 运动的时间位移为-t 2 = 0.45m 2=2 " imgL性碰撞,小滑块弹回后,刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下,求 1 2 试题分析:小滑块以水平速度 v o 右滑时,有: fL =0- - mv 0 (2分)21 2 1 2小滑块以速度v 滑上木板到运动至碰墙时速度为 v i,那么有 fL = - mv i -- mv (2分)滑块与墙碰后至向左运动到木板左端,此时滑块、木板的共同速度为v2, 那么有 m, =(m 4m)v 2(2 分)1 2 1 . 一 . 2由总能重寸恒可得: fL= —mv 1 — - (m 4m)v 2 (2分) 2 2… … v 3上述四式联立,解得 一一(1分)v o 2 考点:动能定理,动量定理,能量守恒定律.12 .如下图,一质量为 M 的平板车B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为 m 的小 木块A, m 〈M,A 、B 间粗糙,现给 A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 v0,使A 开始向 左运动,B 开始向右运动,最后 A 不会1t 离B,求:(1) A 、B 最后的速度大小和方向;(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车的速度大小和方向.试题分析:(1)由A 、B 系统动量守恒定律得:Mv0 —mv0= (M +m ) v ①M所以v=- ---------- v 0方向向右(2) A 向左运动速度减为零时,到达最远处,设此时速度为 (1) M m v o M m (2) 2M m 2 v o 2 Mg一的值. 0v'那么由动量守恒定律得:【解Mv 0 mv0、,,.Mv0 — mv0="Mv' v --------------------- 方向向右考点:动量守恒定律;点评:此题主要考查了动量守恒定律得直接应用,难度适中.。
动量的知识点及题型解析
动量的知识点及题型解析一、动量知识点总结。
1. 动量的定义。
- 物体的质量和速度的乘积叫做动量,表达式为p = mv,单位是kg· m/s。
动量是矢量,方向与速度方向相同。
2. 冲量的定义。
- 力与力的作用时间的乘积叫做冲量,表达式为I = Ft,单位是N· s。
冲量也是矢量,方向与力的方向相同。
3. 动量定理。
- 合外力的冲量等于物体动量的变化量,表达式为I=Δ p,即Ft = mv - mv_0。
- 应用动量定理时,要注意选取正方向,与正方向相同的矢量取正值,相反的取负值。
4. 动量守恒定律。
- 内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。
- 表达式:- m_1v_1 + m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'(适用于两物体相互作用的情况)- 对于多个物体组成的系统:∑_i = 1^nm_iv_i=∑_i = 1^nm_iv_i'- 适用条件:系统不受外力或者所受外力的矢量和为零;当系统所受外力远小于内力时,可近似认为系统动量守恒(如碰撞、爆炸等过程)。
5. 碰撞。
- 弹性碰撞:碰撞过程中系统的动量守恒,机械能也守恒。
- 对于质量分别为m_1、m_2,碰撞前速度分别为v_1、v_2,碰撞后速度分别为v_1'、v_2'的两物体,有<=ft{begin{array}{l}m_1v_1 + m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2' (1)/(2)m_1v_1^2+(1)/(2)m_2v_2^2=(1)/(2)m_1v_1'^2+(1)/(2)m_2v_2'^2end{array}right.- 非弹性碰撞:碰撞过程中系统的动量守恒,但机械能有损失。
- 完全非弹性碰撞:碰撞后两物体粘在一起,以共同速度运动,系统动量守恒,机械能损失最大。
二、动量题型解析(20题)(一)动量定理相关题型。
高中物理动量定理解题技巧(超强)及练习题(含答案)及解析
(3)木块在木板滑行的时间t
【答案】(1)v1= 6m/s (2)v2=2m/s (3)t=1s
【解析】
【详解】
(1)子弹打入木块过程,由动量守恒定律可得:
m0v0=(m0+m)v1
解得:
v1= 6m/s
(2)木块在木板上滑动过程,由动量守恒定律可得:
(m0+m)v1=(m0+m+M)v2
联立以上各式解得
代入数据得 =8.15m/s =1.85m/s
【名师点睛】
两杆同向运动,回路中的总电动势等于它们产生的感应电动势之差,即与它们速度之差有关,对甲杆由牛顿第二定律列式,对两杆分别运用动量定理列式,即可求解.
7.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mA=mB=2.0kg。现让A以v0=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/s2.求:
解得:
v2=2m/s
(3)对子弹木块整体,由动量定理得:
﹣μ(m0+m)gt=(m0+m)(v2﹣v1)
解得:物块相对于木板滑行的时间
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)。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。
(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
碰撞地面后小球的动量
高中物理动量守恒定律解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析
高中物理动量守恒定律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守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg 和1kg 的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P .现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s ,此时乙尚未与P 相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P 碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P 对乙的冲量的最大值. 【答案】v 乙=6m/s. I =8N 【解析】 【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.水平放置长为L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v =3m/s ,质量为m 2=3kg 的小球被长为1l m =的轻质细线悬挂在O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。
已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ=0.1,取重力加速度210m/s g =。
求:(1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?(2)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少? 【答案】(1)42N (2)13.5J 【解析】 【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:221111011=22m gL m v m v μ--解之可得:1=4m/s v 因为1v v <,说明假设合理滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:21111221=+2m v m v m v - 解之得:2=2m/s v碰后,对小球,根据牛顿第二定律:2222m v F m g l-=小球受到的拉力:42N F =(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为1t ,则()01112L v v t =+ 解之得:11s t =在这过程中,传送带运行距离为:113S vt m == 滑块与传送带的相对路程为:11 1.5X L X m ∆=-=设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为2t 则根据动量定理:121112m gt m v μ⎛⎫-=-⋅ ⎪⎝⎭解之得:22s t =滑块向左运动最大位移:121122m x v t ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭=2m 因为m x L <,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度112v <v , 说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为22t在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程22212X vt m ∆==因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是()112Q m g x x μ=∆+∆=13.5J3.在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上,穿着三个半径相同的刚性球A 、B 、C ,三球的质量分别为m A =1kg 、m B =2kg 、m C =6kg ,初状态BC 球之间连着一根轻质弹簧并处于静止,B 、C 连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态,A 球以v 0=9m/s 的速度向左运动,与同一杆上的B 球发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短),求:(1)A球与B球碰撞中损耗的机械能;(2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能;(3)在以后的运动过程中B球的最小速度.【答案】(1);(2);(3)零.【解析】试题分析:(1)A、B发生完全非弹性碰撞,根据动量守恒定律有:碰后A、B的共同速度损失的机械能(2)A、B、C系统所受合外力为零,动量守恒,机械能守恒,三者速度相同时,弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有:三者共同速度最大弹性势能(3)三者第一次有共同速度时,弹簧处于伸长状态,A、B在前,C在后.此后C向左加速,A、B的加速度沿杆向右,直到弹簧恢复原长,故A、B继续向左减速,若能减速到零则再向右加速.弹簧第一次恢复原长时,取向左为正方向,根据动量守恒定律有:根据机械能守恒定律:此时A、B的速度,C的速度可知碰后A、B已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的,故B 的最小速度为零.考点:动量守恒定律的应用,弹性碰撞和完全非弹性碰撞.【名师点睛】A、B发生弹性碰撞,碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒,结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能.当B 、C 速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能.弹簧第一次恢复原长时,由系统的动量守恒和能量守恒结合解答4.如图所示,质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上,其AB 部分为半径R =0.3m的光滑14圆孤,BC 部分水平粗糙,BC 长为L =0.6m 。
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七、动量一、知识网络二、画龙点睛概念1、冲量(1)定义力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量,通常用I表示。
冲量表示力对时间的累积效果,冲量是过程量。
(2)大小:物体在恒力作用下,冲量的大小是力和作用时间的乘积,即I =Ft计算冲量时,要明确是哪个力在哪一段时间内的冲量。
(3)方向:冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的。
如果力的方向在作用时间内不变,冲量方向就跟力的方向相同。
(4)单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒(N ·s )。
(5)说明①冲量是矢量。
恒力冲量的大小等于力和时间的乘积,方向与力的方向一致;冲量的运算符合矢量运算的平行四边形定则。
(怎样求合力的冲量,怎样求变力的冲量)②冲量是过程量。
冲量表示力对时间的累积效果,只要有力并且作用一段时间,那么该力对物体就有冲量作用。
计算冲量时必须明确是哪个力在哪段时间内的冲量。
③冲量是绝对的。
与物体的运动状态无关,与参考系的选择无关。
④冲量可以用F ─t 图象描述。
F ─t图线下方与时间轴之间包围的“面积”值表示对应时间内力的冲量。
例题:①如图所示,一个质量为m的物块在与水平Array方向成θ角的恒力F作用下,经过时间t,获得的速度为V,求F在t时间内的冲量?(大小:Ft;方向:与F的方向一致,与水平方向成θ角)②一质量为mkg的物体,以初速度V0水平抛出,经时间t,求重力在时间t内的冲量?(大小:mgt;方向:竖直向下)例题:以初速度V0竖直向上抛出一物体,空气阻力不可忽略。
关于物体受到的冲量,以下说法中正确的是A.物体上升阶段和下落阶段受到重力的冲量方向相反B.物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反C.物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量D.物体从抛出到返回抛出点,所受各力冲量的总和方向向下解析:物体在整个运动中所受重力方向都向下,重力对物体的冲量在上升、下落阶段方向都向下,选项A错。
物体向上运动时,空气阻力方向向下,阻力的冲量方向也向下。
物体下落时阻力方向向上,阻力的冲量方向向上。
选项B正确。
在有阻力的情况下,物体下落的时间t2比上升时所用时间t1大。
物体下落阶段重力的冲量mgt2大于上升阶段重力的冲量mgt1,选项C正确。
在物体上抛的整个运动中,重力方向都向下。
物体在上升阶段阻力的方向向下,在下落阶段虽然阻力的方向向上,但它比重力小。
在物体从抛出到返回抛出点整个过程中,物体受到合力的冲量方向向下,选项D正确。
综上所述,正确选项是B、C、D。
2、动量(1)定义:在物理学中,物体的质量m和速度V的乘积mV叫做动量,动量通常用符号P表示。
(2)大小:物体在某一状态动量的大小等于物体的质量和物体在该时刻瞬时速度的乘积,即P=mV计算动量时,要明确是哪个物体在哪个状态的动量,速度一定要是该状态的瞬时速度。
(3)方向:动量也是矢量,动量的方向与速度方向相同。
动量的运算服从矢量运算规则,要按照平行四边形定则进行。
(4)单位:在国际单位制中,动量的单位是千克·米/秒(kg·m/s)1kg·m/s=1N·s(5)说明①动量是矢量。
动量有大小和方向,动量的大小等于物体的质量和速度的乘积,方向与物体的运动方向相同。
动量的运算符合矢量运算的平行四边形定则。
在一维情况下可首先规定一个正方向,这时求动量变化就可简化为代数运算。
②动量是状态量。
动量与物体的运动状态相对应。
计算动量时,要明确是哪个物体在哪个状态的动量,速度一定要是该状态的瞬时速度。
③动量与参考系有关。
物体的速度与参考系有关,所以物体的动量也与参考系有关。
在中学物理中,如无特别说明,一般都以地面为参考系。
3、动量的变化①动量变化的三种情况:动量大小变化、动量方向改变、动量的大小和方向都改变三种可能。
②定义:在某一过程中,末状态动量与初状态动量的矢量差值,叫该过程的动量变化。
③计算a 、如果v 1和v 2方向相同,计算动量的变化就可用算术减法求之。
12mv mv mv -=∆b 、如果v 1和v 2方向相反,计算动量的变化就需用代数减法求之,若以v 2为正值,则v 1就应为负值。
1212)(mv mv v m mv mv +=--=∆c 、如果v 1与v 2的方向不在同一直线上,应当运用矢量的运算法则:如图1所示,mV 1为初动量,mV 2为末动量,则动量的变化(矢量式))(1212mv mv mv mv mv -+=-=∆即作mV 1的等大、反向矢量-mV 1,然后,将mV 2与-mV 1运用平行四边形定则作其对角线即为动量的变化mv ,如图2所示。
或者将初动量与末动量的矢量箭头共点放置,自初动量的箭头指向末动量箭头的有向线段,即为矢量ΔP 。
例题:一个质量是0.1kg 的钢球,以6m/s 的速度水平向右运动,碰到一块坚硬的障碍物后被弹回,解析:取水平向右的方向为正方向,碰撞前钢球的速度V =6m/s ,碰撞前钢球的动量为P =mV=0.1×6kg ·m/s =0.6kg ·m/s碰撞后钢球的速度为V ′=-6m/s ,碰撞后钢球的动量为P ′=mV ′=-0.1×6kg ·m/s =-0.6kg ·m/s碰撞前后钢球动量的变化为正方向 P ΔPP P ′ 图1 mV mVΔP =P ˊ-P =-0.6kg ·m/s -0.6 kg ·m/s =-1.2 kg ·m/s且动量变化的方向向左。
[对例题的处理:①为熟悉动量变化的矢量运算,可先假定物体运动速度的方向没有变化,仅大小发生改变,化。
②规定向右为正方向,左为正方向运算,求动量的变化量(练习一、第3题向的选择只是一种解题的处理手段,并不影响解题的结果。
]例题:一个质量是0.2kg 的钢球,以2m/s 的速度斜射到坚硬的大理石板上,入射的角度是45°,碰撞后被斜着弹出,弹出的角度也是45°,速度大小仍为2m/s ,求出钢球动量变化的大小和方向?解析:碰撞前后钢球不在同一直线上运动,据平行四边形定则,P ′、P 和ΔP 的矢量关系如右图所示。
ΔP =m/s •kg 20.4=m/s •kg 4.0+4.0=+2222/p p 方向竖直向上。
总结:动量是矢量,求其变化量应用平行四边形定则;在一维情况下可首先规定一个正方向,这时求动量变化就可简化为代数运算。
例题:质量m 为3kg 的小球,以2m/s 的速率绕其圆心O 做匀速圆周运动,小球从A 转到B 过程中动量的变P化为多少?从A 转到C 的过程中,动量变化又为多少?解析:小球从A 转到B 过程中,动量变化的大小为26kg ·m/s ,方向为向下偏左45°,小球从A 转到C ,规定向左为正方向,则ΔP =12kg ·m/s ,方向水平向左。
例题:质量为m 的小球由高为H 的光滑斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?解析:力的作用时间都是g H g H t 2sin 1sin 22αα==,力的大小依次是mg 、mg cos α和mg sin α,所以它们的冲量依次是:gH m I gH m I gH m I N G 2,tan 2,sin 2===合αα特别要注意,该过程中弹力虽然不做功,但对物体有冲量。
例题:以初速度v 0平抛出一个质量为m 的物体,抛出后t 秒内物体的动量变化是多少?解析:因为合外力就是重力,所以Δp =F t =m g t有了动量定理,不论是求合力的冲量还是求物体动量的变化,都有了两种可供选择的等价的方法。
本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量的矢量差要方便得多。
当合外力为恒力时往往用Ft 来求较为简单;当合外力为变力时,在高中阶段只能用Δp 来求。
规律1、动量定理(1)内容:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化,这个结论叫做动量定理。
(2)表达式:Ft=mV′-mV=P′-P(3) 推导问题:一个质量为m的物体,初速度为V,在合力F的作用下,经过一段时间t,速度变为V′,求:①物体的初动量P和末动量P′分别为多少?②物体的加速度a=?③据牛顿第二定律F=ma可推导得到一个什么表达式?解析:①初动量为P=mV ,末动量为P′=mV′②物体的加速度a=(V'-V)/t③根据牛顿第二定律F=ma=(mV'-mV)/t可得Ft=mV′-mV即Ft=P′-P等号左边表示合力的冲量,等号右边是物体动量的变化量。
⑷说明:①动量定理Ft=P′-P是矢量式,Ft指的是合外力的冲量,ΔP 指的是动量的变化。
动量定理说明合外力的冲量与动量变化的数值相同,方向一致,单位等效,但不能认为合外力的冲量就是动量的增量。
对方向变化的力,其冲量的方向与力的方向一般不同,但冲量的方向与动量变化的方向一定相同。
若公式中各量均在一条直线上,可规定某一方向为正,根据已知各量的方向确定它们的正负,从而把矢量运算简化为代数运算。
公式中的“-”号是运算符号,与正方向的选取无关。
②动量定理揭示的因果关系。
它表明物体所受合外力的冲量是物体动量变化的原因,物体动量的变化是由它受到的外力经过一段时间积累的结果。
③动量定理的分量形式:物体在某一方向上的动量变化只由这一方向上的外力冲量决定。
F x t=mV x′-mV xF y t=mV y′-mV y④动量定理既适用于恒力,也适用于变力。
对于变力的情况,动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
⑤动量定理的研究对象。
在中学阶段,动量定理的研究对象通常是指单个物体,合外力是指物体受到的一切外力的合力。
实际上,动量定理对物体系统也是适用的。
对物体系统来说,内力不会改变系统的动量,同样是系统合外力的冲量等于系统的动量变化。
⑥牛顿第二定律的动量表示,F=(P′-P)/t=ΔP/t。
从该式可以得出:合外力等于物体的动量变化率。
(5)动量定理的特性①矢量性:冲量、动量和动量变化均为矢量,动量定理为矢量关系;②整体性:F和t,m和V不可分;运用动量定理可对整个过程建立方程,对过程的细节考虑较少,解题较动力学和运动学容易些。
③独立性:某方向的冲量只改变该方向的动量;④对应性:Ft和ΔP应对应同一过程,F、V应对应同一惯性参考系;⑤因果性:冲量是动量变化的原因,动量变化是力对时间累积的结果;⑥变通性:在具体应用时,可用冲量代替匀变速曲线运动的动量变化,也可用动量变化代替变力的冲量。
动量定理应用举例(1)解释现象①在ΔP一定的情况下,要减小力F,可以延长力的作用时间;要增大力F,可缩短力的作用时间。
②在F一定的情况下,作用时间t短则ΔP小,作用时间t长则ΔP大;③在t一定的情况下,作用力F小则ΔP小,作用力F大则ΔP 大。