高中物理二轮复习 专项训练 物理动量定理

高中物理二轮复习 专项训练 物理动量定理

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 ．

2．如图所示，一个质量为m 的物体，初速度为v 0，在水平合外力F （恒力）的作用下，经过一段时间t 后，速度变为v t 。

(1)请根据上述情境，利用牛顿第二定律推导动量定理，并写出动量定理表达式中等号两边物理量的物理意义。

(2)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。请运用所学物理知识分析说明这样做的道理。

【答案】详情见解析

【解析】

【详解】

(1)根据牛顿第二定律F ma =,加速度定义0i v v a t

-=解得 0=-i Ft mv mv

即动量定理, Ft 表示物体所受合力的冲量，mv t -mv 0表示物体动量的变化

(2)快递物品在运送途中难免出现磕碰现象，根据动量定理

0=-i Ft mv mv

在动量变化相等的情况下，作用时间越长，作用力越小。充满气体的塑料袋富有弹性，在

碰撞时，容易发生形变，延缓作用过程，延长作用时间，减小作用力，从而能更好的保护快递物品。

3．滑冰是青少年喜爱的一项体育运动。如图，两个穿滑冰鞋的男孩和女孩一起在滑冰场沿直线水平向右滑行，某时刻他们速度均为v 0＝2m/s ，后面的男孩伸手向前推女孩一下，作用时间极短，推完后男孩恰好停下，女孩继续沿原方向向前滑行。已知男孩、女孩质量均为m ＝50kg ，假设男孩在推女孩过程中消耗的体内能量全部转化为他们的机械能，求男孩推女孩过程中：

(1)女孩受到的冲量大小；

(2)男孩消耗了多少体内能量？

【答案】(1) 100N •s (2) 200J

【解析】

【详解】

(1)男孩和女孩之间的作用力大小相等，作用时间相等，

故女孩受到的冲量等于男孩受到的冲量，

对男孩，由动量定理得：I ＝△P ＝0-mv 0＝-50×2＝-100N•s ，

所以女孩受到的冲量大小为100N•s ；

(2)对女孩，由动量定理得100＝mv 1-mv 0， 故作用后女孩的速度1100502m/s 4m/s 50

v +⨯=

= 根据能量守恒知，男孩消耗的能量为

221011125016504200J 222

E mv mv =-⋅=⨯⨯-⨯=； 4．如图所示，质量为m =245g 的木块（可视为质点）放在质量为M =0.5kg 的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，木块与木板间的动摩擦因数为μ= 0.4，质量为m 0 = 5g 的子弹以速度v 0=300m/s 沿水平方向射入木块并留在其中（时间极短），子弹射入后，g 取10m/s 2，求：

(1)子弹进入木块后子弹和木块一起向右滑行的最大速度v 1

(2)木板向右滑行的最大速度v 2

(3)木块在木板滑行的时间t

【答案】(1) v 1= 6m/s (2) v 2=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：

m 0v 0=(m 0+m )v 1

解得：

v 1= 6m/s

(2)木块在木板上滑动过程，由动量守恒定律可得：

(m 0+m )v 1=(m 0+m +M )v 2

解得：

v 2=2m/s

(3)对子弹木块整体，由动量定理得：

﹣μ(m 0+m )gt =(m 0+m )(v 2﹣v 1)

解得：物块相对于木板滑行的时间 211s v v t g

μ-==-

5．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：2

22v m g m R

= 设B 球碰后速度为2v ，由机械能守恒可知：22222211222

m 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 =

6．如图所示，质量为m =0.5kg 的木块，以v 0=3.0m/s 的速度滑上原来静止在光滑水平面上的足够长的平板车，平板车的质量M =2.0kg 。若木块和平板车表面间的动摩擦因数μ=0.3，重力加速度g =10m/s 2，求：

(1)平板车的最大速度；

(2)平板车达到最大速度所用的时间.

【答案】（1）0.6m/s （2）0.8s

【解析】

【详解】

（1）木块与平板车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： mv 0=(M +m )v ，

解得:v =0.6m/s

（2）对平板车，由动量定律得：

μmgt =Mv

解得:t =0.8s

7．以初速度v 0=10m/s 水平抛出一个质量为m =2kg 的物体，若在抛出后3s 过程中，它未与地面及其它物体相碰，g 取l0m/s 2。求：

（1）它在3s 内所受重力的冲量大小；

（2）3s 内物体动量的变化量的大小和方向；

（3）第3秒末的动量大小。

【答案】（1）60N ·s （2）60kg ·m/s ，竖直向下（3）10kg m /s ⋅

【解析】

【详解】

（1）3s 内重力的冲量：

I =Ft =mgt =2×10×3N ·s=60N ·s

（2）3s 内物体动量的变化量，根据动量定理：

△P =mgt =20×3kg ·m/s=60kg ·m/s

方向：竖直向下。

（3）第3s 末的动量：

220==y P mv m v v +末末()2

22102010kg m /s gt +=⋅

8．一质量为1 kg 的小物块放在水平地面上的A 点，距离A 点8 m 的位置B 处是一面墙，