9模型组合练习——高中物理动量定理专题_word
(完整word)高中物理动量守恒定律
动量守恒定律考测点导航1.动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量,即p mv =;它的单位是kg m/s g ;它是矢量,方向与速度的方向相同;它是状态量,描述物体运动状态的物理量,两个动量相同必须是大小相等,方向相同。
2.冲量:力和力的作用时间的乘积叫做冲量,即I Ft =(适用于恒力冲量的计算);它的单位是Ns g ;它是矢量,方向与力的方向相同;它是过程量,描述物体运动过程的物理量。
3.动量定理⑴内容:物体所受的合外力冲量等于它的动量的变化。
⑵公式:,Ft p p =-或,Ft mv mv =- ⑶应用:①应用动量定理解释有关现象②应用动量定理解决有关问题⑷注意:①动量定理主要用来解决一维问题,解题时必须先规定正方向,公式中各矢量的方向用正、负号来体现。
②动量定理不仅适用于恒力作用,也适用于变力作用。
③动量定理对于短时间作用(如碰撞、打击等)更能显示它的优越性。
④由动量定理可得到P F t ∆=∆,这是牛顿第二定律的另一种表达形式:作用力F 等于物体的动量变化率P t∆∆ 易错现象1.不注意动量、冲量、力、速度、动量的变化量等都是矢量,它们之间的方向关系易弄错。
2.易滥用公式I Ft =计算变力冲量3.在竖直方向上应用动量定理时易忽略重力4.动量守恒定律1. 定律内容:相互作用的几个物体组成的系统,如果不受外力作用,或者它们受到的外力之和为零,则系统的总动量保持不变.2. 数学表达式:''11221122m v m v m v m v +=+3. 动量守恒定律的适用条件 :(1)系统不受外力或受到的外力之和为零(∑F合=0);(2)系统所受的外力远小于内力(F 外=F 内),则系统动量近似守恒; (3)系统某一方向不受外力作用或所受外力之和为零,则系统在该方向上动量守恒(分方向动量守恒).4. 动量恒定律的“五性”: (1)系统性:应用动量守恒定律时,应明确研究对象是一个至少由两个相互作用的物体组成的系统,同时应确保整个系统的初、末状态的质量相等. (2)矢量性:系统在相互作用前后,各物体动量的矢量和保持不变.当各速度在同一直线上时,应选定正方向,将矢量运算简化为代数运算。
高中物理动量定理及其解题技巧及练习题含答案20201119065850.doc
高中物理动量定理及其解题技巧及练习题( 含答案 )一、高考物理精讲专题动量定理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,所示。
求:C的 v- t 图象如图乙(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 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 =(m + m )v22 =27Jp1 1 AC2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·S(3)由题图可知,12s 时 B 离开墙壁,此时A、C 的速度大小 v3=3m/s ,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)v41(m A+ m C) v32=1(m A+ m B+ m C) v42+ E p22 2解得 B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E p2= 9J。
2.2019 年 1 月 3 日,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面,并通过“鹊桥”中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。
高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)
高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(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.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。
物理动量定理题20套(带答案)及解析
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. 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/s2, 到达B 点时速度vB=30 m/s. 取重力加速度g=10 m/s2.(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FN 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:2201002v 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: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) (2) (3)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. 图甲为光滑金属导轨制成的斜面, 导轨的间距为 , 左侧斜面的倾角 , 右侧斜面的中间用阻值为 的电阻连接。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场, 磁感应强度大小为 , 右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场, 磁感应强度为 。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab, 另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上, 与导轨垂直且接触良好, ab 棒和cd 棒的质量均为 , ab 棒的电阻为 , cd 棒的电阻为 。
高考物理动量定理解题技巧及题型及练习题含答案含解析.doc
高考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.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(t1t2t 2 )(2) mgt1【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t1 +t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:mg(t +t )-Ft =0, 解得:方向竖直向上1 2 2⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2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=mgt1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地高度为 H。
现将细绳拉至与水平方向成30 O 点,另一端系一质量为m ,由静止释放小球,经过时间的小球, O 点离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。
2 m2 gL ;(3)当L H【答案】( 1) F=2mg ;( 2)I F mgt 时小球抛的最远2【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mgLsin 30 1 m v022小球在最低点时,由牛顿第二定律和向心力公式得2mv0F mgL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p mv0由三角形定则得,绳对小球的冲量I F mgt 2m2gL(3)平抛的水平位移x v0t ,竖直位移H L 1 gt22解得x 2L( H L)当 L H时小球抛的最远23.如图所示,质量M=1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m=0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
高考物理动量定理答题技巧及练习题(含答案)含解析
高考物理动量定理答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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.在某次短道速滑接力赛中,质量为50kg的运动员甲以6m/s的速度在前面滑行,质量为60kg的乙以7m/s的速度从后面追上,并迅速将甲向前推出,完成接力过程.设推后乙的速度变为4m/s,方向向前,若甲、乙接力前后在同一直线上运动,不计阻力,求:⑴接力后甲的速度大小;⑵若甲乙运动员的接触时间为0.5s,乙对甲平均作用力的大小.【答案】(1)9.6m/s;(2)360N;【解析】【分析】 【详解】(1)由动量守恒定律得+=+m v m v m v m v ''甲甲乙乙甲甲乙乙 =9.6/v m s '甲; (2)对甲应用动量定理得-Ft m v m v '=甲甲甲甲 =360F N3.如图,A 、B 、C 三个木块的质量均为m ,置于光滑的水平面上,B 、C 之间有一轻质弹簧,弹簧的两端分别与木块B 、C 相连,弹簧处于原长状态.现A 以初速v 0沿B 、C 的连线方向朝B 运动,与B 相碰并粘合在一起,碰撞时间极短、大小为t .(1)A 、B 碰撞过程中,求A 对B 的平均作用力大小F . (2)在以后的运动过程中,求弹簧具有的最大弹性势能E p . 【答案】(1)02mv F t = (2)2P 0112E mv =【解析】 【详解】(1)设A 、B 碰撞后瞬间的速度为1v ,碰撞过程A 、B 系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律有:012mv mv = 解得1012v v =设A 、B 碰撞时的平均作用力大小为F ,对B 有10Ft mv =- 解得02mv F t=(2)当A 、B 、C 具有共同速度v 时,弹簧具有最大弹性势能,设弹簧的最大弹性势能为p E ,碰后至A 、B 、C 速度相同的过程中,系统动量守恒,有03mv mv =根据碰后系统的机械能守恒得221p 112322mv mv E ⋅=⋅+ 解得:2p 0112E mv =4.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 。
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.docx
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.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:h 1gt 2 2解得t 6s对礼花弹从发射到抛到最高点,由动量定理Ft 0mg(t t0 )0其中t00.2s解得F 1550N(2)设在最高点爆炸后两块质量分别为m1、 m2,对应的水平速度大小分别为v1、 v2,则:在最高点爆炸,由动量守恒定律得m1v1m2 v2由能量守恒定律得E 1m1v121m2v22 22其中m11m24 m m1m2联立解得v1120m/sv230m/s 之后两物块做平抛运动,则竖直方向有h 1gt 2 2水平方向有s v1t v2t由以上各式联立解得s=900m2.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.mg(t1t 2 )【答案】 (1)(2) mgt1t2【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t1 +t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:mg(t 1+t2)-Ft2=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t1时间内只有重力的冲量,在t2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=mgt1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.如图所示,足够长的木板端, A、 B、C 的质量分别为A 和物块m、2m 和C置于同一光滑水平轨道上,物块 B 置于 A 的左3m,已知 A、 B 一起以 v0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(i i )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v0;(2) A、 C 碰撞过程中 C 对 A 的冲量的大小是3mv0.2【解析】【分析】【详解】试题分析:①设 C 与 A 碰前速度大小为v1,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:(m 2m) v0-3mv1 ?0解得: v1v0.②设 C 与 A 碰后共同速度大小为v2,对A、C在碰撞过程由动量守恒定律得:mv0-3mv1( m 3m)v2在 A、 C 碰撞过程中对 A 由动量定理得:I CA mv2- mv0解得: I CA 3mv0 2即A、 C 碰过程中 C 对 A 的冲量大小为3mv0.方向为负.2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.4.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 v0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。
高中物理动量定理的技巧及练习题及练习题(含答案)含解析
高中物理动量定理的技巧及练习题及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为10.5T B =,右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为20.5T B =。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ,另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =,ab 棒的电阻为12r =Ω,cd 棒的电阻为24r =Ω。
已知t =0时刻起,cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜面上运动),而ab 棒在水平拉力F 作用下始终处于静止状态,F 随时间变化的关系如图乙所示,ab 棒静止时细导线与竖直方向的夹角37θ=︒。
其中导轨的电阻不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
(1)请通过计算分析cd 棒的运动情况;(2)若t =0时刻起,求2s 内cd 受到拉力的冲量;(3)3 s 内电阻R 上产生的焦耳热为2. 88 J ,则此过程中拉力对cd 棒做的功为多少?【答案】(1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动;(2)1.6N s g ;(3)43.2J【解析】【详解】(1)设绳中总拉力为T ,对导体棒ab 分析,由平衡方程得:sin θF T BIl =+cos θT mg =解得:tan θ 1.50.5F mg BIl I =+=+由图乙可知:1.50.2F t =+则有:0.4I t =cd 棒上的电流为:0.8cd I t =则cd 棒运动的速度随时间变化的关系:8v t =即cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动。
(2)ab 棒上的电流为:0.4I t =则在2 s 内,平均电流为0.4 A ,通过的电荷量为0.8 C ,通过cd 棒的电荷量为1.6C 由动量定理得:sin θ0F t I mg t BlI mv +-=-解得: 1.6N s F I =g(3)3 s 内电阻R 上产生的的热量为 2.88J Q =,则ab 棒产生的热量也为Q ,cd 棒上产生的热量为8Q ,则整个回路中产生的总热量为28. 8 J ,即3 s 内克服安培力做功为28. 8J 而重力做功为:G sin 43.2J W mg θ==对导体棒cd ,由动能定理得:F W W '-克安2G 102W mv +=- 由运动学公式可知导体棒的速度为24 m/s解得:43.2J F W '=2.一质量为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 .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·s4.一个质量为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。
高考物理动量定理技巧和方法完整版及练习题及解析
高考物理动量定理技巧和方法完整版及练习题及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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。
【答案】(1)6.0m/s 2(2)18J (3)20N·s ,方向竖直向下。
【解析】 【详解】(1)设物体运动的加速度为a ,物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力为:F=mg sin θ根据牛顿第二定律有:F=ma ;解得:a =6.0m/s 2(2)物体沿斜面上滑到最高点时,克服重力做功达到最大值,设最大值为v m ;对于物体沿斜面上滑过程,根据动能定理有:2120m W mv -=-解得W =18J ;(3)物体沿斜面上滑和下滑的总时间为:02262s 6v t a ⨯=== 重力的冲量:20N s G I mgt ==⋅方向竖直向下。
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。
高考物理动量定理答题技巧及练习题(含答案)及解析
高考物理动量定理答题技巧及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为10.5T B =,右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为20.5T B =。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ,另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =,ab 棒的电阻为12r =Ω,cd 棒的电阻为24r =Ω。
已知t =0时刻起,cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜面上运动),而ab 棒在水平拉力F 作用下始终处于静止状态,F 随时间变化的关系如图乙所示,ab 棒静止时细导线与竖直方向的夹角37θ=︒。
其中导轨的电阻不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
(1)请通过计算分析cd 棒的运动情况; (2)若t =0时刻起,求2s 内cd 受到拉力的冲量;(3)3 s 内电阻R 上产生的焦耳热为2. 88 J ,则此过程中拉力对cd 棒做的功为多少? 【答案】(1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动;(2)1.6N s g ;(3)43.2J 【解析】 【详解】(1)设绳中总拉力为T ,对导体棒ab 分析,由平衡方程得:sin θF T BIl =+cos θT mg =解得:tan θ 1.50.5F mg BIl I =+=+由图乙可知:1.50.2F t =+则有:0.4I t =cd 棒上的电流为:0.8cd I t =则cd 棒运动的速度随时间变化的关系:8v t =即cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动。
(2)ab 棒上的电流为:0.4I t =则在2 s 内,平均电流为0.4 A ,通过的电荷量为0.8 C ,通过cd 棒的电荷量为1.6C 由动量定理得:sin θ0F t I mg t BlI mv +-=-解得: 1.6N s F I =g(3)3 s 内电阻R 上产生的的热量为 2.88J Q =,则ab 棒产生的热量也为Q ,cd 棒上产生的热量为8Q ,则整个回路中产生的总热量为28. 8 J ,即3 s 内克服安培力做功为28. 8J 而重力做功为:G sin 43.2J W mg θ==对导体棒cd ,由动能定理得:F W W'-克安2G 102W mv +=- 由运动学公式可知导体棒的速度为24 m/s 解得:43.2J F W '=2.如图所示,质量M =1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m =0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
高中物理动量定理的基本方法技巧及练习题及练习题(含答案)含解析
高中物理动量定理的基本方法技巧及练习题及练习题(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 32639F 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.2.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。
高中物理高考物理动量定理及其解题技巧及练习题(含答案)
高中物理高考物理动量定理及其解题技巧及练习题(含答案)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,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。
已知物体A的质量为m,物体B的质量为2m,求:(1)弹簧压缩到最短时物体B的速度大小;(2)弹簧压缩到最短时的弹性势能;(3)从A开始运动到弹簧压缩到最短的过程中,弹簧对A的冲量大小。
【答案】(1)(2)(3)【解析】【详解】(1)弹簧压缩到最短时,A和B共速,设速度大小为v,由动量守恒定律有①得②(2)对A、B和弹簧组成的系统,由功能关系有③得④(3)对A由动量定理得⑤得⑥3.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/s2),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。
高中物理动量定理解题技巧和训练方法及练习题(含答案)含解析
高中物理动量定理解题技巧和训练方法及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题动量定理1.如图所示,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2.如图所示,一质量m 1=0.45kg 的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量m 2=0.4 kg 的小物体,小物体可视为质点.现有一质量m 0=0.05 kg 的子弹以水平速度v 0=100 m/s 射中小车左端,并留在车中,已知子弹与车相互作用时间极短,小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5,最终小物体以5 m/s 的速度离开小车.g 取10 m/s 2.求:(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小. (2)小车的长度.【答案】(1)4.5N s ⋅ (2)5.5m 【解析】①子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,有:0011()o m v m m v =+,可解得110/v m s =;对子弹由动量定理有:10I mv mv -=-, 4.5I N s =⋅ (或kgm/s); ②三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:0110122()()m m v m m v m v +=++;设小车长为L ,由能量守恒有:22220110122111()()222m gL m m v m m v m v μ=+-+- 联立并代入数值得L =5.5m ;点睛:子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出小车的速度,根据动量定理可求子弹对小车的冲量;对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒,对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.3.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F 0时,安全气囊爆开.某次试验中,质量m 1=1 600 kg 的试验车以速度v 1 = 36 km/h 正面撞击固定试验台,经时间t 1 = 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I 0的大小及F 0的大小;(2)若试验车以速度v 1撞击正前方另一质量m 2 =1 600 kg 、速度v 2 =18 km/h 同向行驶的汽车,经时间t 2 =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)I 0 = 1.6×104N·s , 1.6×105N ;(2)见解析 【解析】 【详解】(1)v 1 = 36 km/h = 10 m/s ,取速度v 1 的方向为正方向,由动量定理有 -I 0 = 0-m 1v 1 ①将已知数据代入①式得 I 0 = 1.6×104 N·s ② 由冲量定义有I 0 = F 0t 1 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 ⑧4.动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动,也适用于质点在变力作用下的运动,这时两个定理表达式中的力均指平均力,但两个定理中的平均力的含义不同,在动量定理中的平均力F 1是指合力对时间的平均值,动能定理中的平均力F 2是合力指对位移的平均值.(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F 1和F 2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v 0变化到v 时,经历的时间为t ,发生的位移为x .分析说明物体的平均速度v 与v 0、v 满足什么条件时,F 1和F 2是相等的.(3)质量为m 的物块,在如图2所示的合力作用下,以某一初速度沿x 轴运动,当由位置x =0运动至x =A 处时,速度恰好为0,此过程中经历的时间为2mt kπ=,求此过程中物块所受合力对时间t 的平均值.【答案】(1)F 1=1.0N ,F 2=0.8N ;(2)当02v v x v t +==时,F 1=F 2;(3)2kA F π=. 【解析】【详解】解:(1)物块在加速运动过程中,应用动量定理有:1t F t mv =g解得:1 1.0 2.0N 1.0N 2.0t mv F t ⨯=== 物块在加速运动过程中,应用动能定理有:2212t F x mv =g 解得:222 1.0 2.0N 0.8N 22 2.5t mv F x ⨯===⨯(2)物块在运动过程中,应用动量定理有:10Ft mv mv =- 解得:01()m v v F t-=物块在运动过程中,应用动能定理有:22201122F x mv mv =- 解得:2202()2m v v F x-=当12F F =时,由上两式得:02v v x v t +== (3)由图2可求得物块由0x =运动至x A =过程中,外力所做的功为:21122W kA A kA =-=-g设物块的初速度为0v ',由动能定理得:20102W mv '=-解得:0kv A m'= 设在t 时间内物块所受平均力的大小为F ,由动量定理得:00Ft mv -=-' 由题已知条件:2m t kπ= 解得:2kAF π=5.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)高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)
(物理)高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(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。
2019年高考物理二轮复习专题讲义:动量专题 101.动量和动量定理 Word版含答案
动量和动量定理复习精要一、动量、动量变化、冲量1.动量(1)定义:物体的质量与速度的乘积.(2)表达式:p=m v.(3)方向:动量的方向与速度的方向相同.2.动量的变化(1)因为动量是矢量,动量的变化量Δp也是矢量,其方向与速度的改变量Δv的方向相同.(2)动量的变化量Δp的大小,一般用末动量p′减去初动量p进行计算,也称为动量的增量.即Δp=p′-p.3.冲量(1)定义:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量.(2)公式:I=Ft.(3)单位:N·s.(4)方向:冲量是矢量,其方向与力的方向相同.1.对动量的理解(1)动量的两性①瞬时性:动量是描述物体运动状态的物理量,是针对某一时刻或位置而言的.②相对性:动量的大小与参考系的选取有关,通常情况是指相对地面的动量.(2)动量与动能的比较2.对冲量的理解(1)冲量的两性①时间性:冲量不仅由力决定,还由力的作用时间决定,恒力的冲量等于该力与该力的作用时间的乘积.②矢量性:对于方向恒定的力来说,冲量的方向与力的方向一致;对于作用时间内方向变化的力来说,冲量的方向与相应时间内物体动量改变量的方向一致.(2)作用力和反作用力的冲量:一定等大、反向,但作用力和反作用力做的功之间并无必然联系.(3)冲量与功的比较一、动量概念及其理解(1)定义:物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量p=mv (2)特征: ①动量是状态量,它与某一时刻相关; ②动量是矢量,其方向与物体运动速度的方向相同。
(3)意义:速度从运动学角度量化了机械运动的状态,动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。
二、冲量概念及其理解(1)定义:某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F △t (2)特征: (3将变多快;三、关于冲量的计算 (1)恒力的冲量计算△t 而得。
(2如力F 如图—1于图1—1(3)一般变力的冲量计算在中学物理中,一般变力的冲量通常是借助于动量定理来计算的。
高中物理高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)
高中物理高考必备物理动量定理技巧全解及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.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。
【答案】(1)6.0m/s 2(2)18J (3)20N·s ,方向竖直向下。
【解析】 【详解】(1)设物体运动的加速度为a ,物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力为:F=mg sin θ根据牛顿第二定律有:F=ma ;解得:a =6.0m/s 2(2)物体沿斜面上滑到最高点时,克服重力做功达到最大值,设最大值为v m ;对于物体沿斜面上滑过程,根据动能定理有:2120m W mv -=-解得W =18J ;(3)物体沿斜面上滑和下滑的总时间为:02262s 6v t a ⨯=== 重力的冲量:20N s G I mgt ==⋅方向竖直向下。
2.如图所示,质量M =1.0kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m =0.495kg 的物块(可视为质点)放在的木板左端,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4。
质量m 0=0.005kg 的子弹以速度v 0=300m/s 沿水平方向射入物块并留在其中(子弹与物块作用时间极短),木板足够长,g 取10m/s 2。
求: (1)物块的最大速度v 1;(2)木板的最大速度v2;(3)物块在木板上滑动的时间t.【答案】(1)3m/s ;(2)1m/s ;(3)0.5s。
【解析】【详解】(1)子弹射入物块后一起向右滑行的初速度即为物块的最大速度,取向右为正方向,根据子弹和物块组成的系统动量守恒得:m0v0=(m+m0)v1解得:v1=3m/s(2)当子弹、物块和木板三者速度相同时,木板的速度最大,根据三者组成的系统动量守恒得:(m+m0)v1=(M+m+m0)v2。
高中物理动量定理技巧(很有用)及练习题.docx
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.如图所示,一质量m1=0.45kg 的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量m=0.4 kg 的小物体,小物体可视为质点.现有一质量m=0.05 kg 的子弹以水平速度v =100 200m/s 射中小车左端,并留在车中,已知子弹与车相互作用时间极短,小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5,最终小物体以 5 m/s 的速度离开小车.g 取 10 m/s 2.求:(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小.(2)小车的长度.【答案】( 1)4.5N s( 2)5.5m【解析】① 子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,有:m0 v o (m0 m1 )v1,可解得 v110m / s ;对子弹由动量定理有:I mv1mv0 ,I4.5N s (或kgm/s);② 三物体组成的系统动量守恒,由动量守恒定律有:(m0 m1 )v1 (m0m1 )v2m2 v ;设小车长为 L,由能量守恒有:m2 gL 1( m0 m1 )v121(m0 m1 )v221m2v2 222联立并代入数值得 L= 5.5m;点睛:子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出小车的速度,根据动量定理可求子弹对小车的冲量;对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒,对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.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】【详解】(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=1(m A+ m C)v22=27J 2(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.在某次短道速滑接力赛中,质量为50kg 的运动员甲以6m/s 的速度在前面滑行,质量为60kg 的乙以 7m/s 的速度从后面追上,并迅速将甲向前推出,完成接力过程.设推后乙的速度变为4m/s,方向向前,若甲、乙接力前后在同一直线上运动,不计阻力,求:⑴接力后甲的速度大小;⑵若甲乙运动员的接触时间为0.5s ,乙对甲平均作用力的大小.【答案】( 1) 9.6m/s ;( 2) 360N;【解析】【分析】【详解】(1)由动量守恒定律得m甲v甲 +m乙v乙 =m甲v甲 +m乙 v乙v甲 =9.6 m / s ;(2)对甲应用动量定理得Ft m甲v甲 -m甲v甲F =360 N4.质量为 0.2kg 的小球竖直向下以6m/s 的速度落至水平地面,再以4m/s 的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,(1)求小球与地面碰撞前后的动量变化;(2)若小球与地面的作用时间为0.2s,则小球受到地面的平均作用力大小?(取g=10m/s2).【答案】(1) 2kg?m/s ;方向竖直向上;(2)12N;方向竖直向上;【解析】【分析】【详解】(1)小球与地面碰撞前的动量为:p1=m(- v1)=0.2× (- 6) kg m/s=· -1.2 kg m/s·小球与地面碰撞后的动量为p2=mv2=0.2× 4 kg m/s=0·.8 kg m/s·小球与地面碰撞前后动量的变化量为p=p2- p1=2 kg m/s·(2)由动量定理得 (F-mg ) t= p所以 F=p+mg =2N+0.2×10N=12N,方向竖直向上.t0.25.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v2gh8.0m / s在缓冲过程中,取向上为正方向,由动量定理可得( F mg )t 0 (mv)则缓冲过程人受到安全带的平均拉力的大小mvF mg1260Nt6.以初速度 v0=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。
9模型组合练习——高中物理动量定理专题_word
动量和动量定理的应用知识点冲量(I)要点诠释:1.定义:力F和作用时间£的乘枳,叫做力的冲量。
3.单位:N*4.方向:冲量是矢量,方向是由力F的方向决定。
5.注意:①冲量是过程量,求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量。
②用公式/=普求冲量,该力只能是恒力,无论是力的方向还是大小发生变化时,都不能用/=普直接求出1.推导:设一个质量为漆的物体,初速度为,,在合力F的作用下,经过一段时间上速度变为状v r-Va=则物体的加速度,「制-v)—wvH=ma==由牛顿第二定律£上可,得却=制"一m,即Fi=P f-P(P为末动量,P为初动量)2.动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。
3.公式:瓦二尸'一F或/二4产4.注意事项:①动量定理的表达式是矢量式,在应用时要注意规定正方向;②式中F是指包含重力在内的合外力,可以是恒力也可以是变力。
当合外力是变力时,F应该是合外力在这段时间内的平均值;③研究对象是单个物体或者系统;④不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用与微观物体的高速运动。
5.应用:在动量变化AF一定的条件下,力的作用时间*越短,得到的作用力就越大,因此在需要增大作用力时,可尽量缩短作用时间,如打击、碰撞等由于作用时间短,作用力都较大,如冲压工件;在动量变化A尸一定的条件下,力的作用时间£越长,得到的作用力就越小,因此在需要减小作用力时,可尽量延长作用时间,如利用海绵或弹簧的缓冲作用来延长作用时间,从而减小作用力,再如安全气囊等。
规律方法指导1 .动■定理和牛顿第二定律的比较(1)动量定理反映的是力在时间上的积累效应的规律,而牛顿第二定律反映的是力的瞬时效应的规律p-F A产a==—(2)由动量定理得到的£上,可以理解为牛顿第二定律的另一种表达形式,即:物体所受的合外力等于物体动量的变化率。
(3)在解决碰撞、打击类问题时,由于力的变化规律较更杂,用动量定理处理这类问题更有其优越性。
高中物理动量定理的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析
高中物理动量定理的技巧及练习题及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题动量定理1.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。
在左侧斜面区域存在垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为10.5T B =,右侧斜面轨道及其右侧区域中存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为20.5T B =。
在斜面的顶端e 、f 两点分别用等长的轻质柔软细导线连接导体棒ab ,另一导体棒cd 置于左侧斜面轨道上,与导轨垂直且接触良好,ab 棒和cd 棒的质量均为0.2kg m =,ab 棒的电阻为12r =Ω,cd 棒的电阻为24r =Ω。
已知t =0时刻起,cd 棒在沿斜面向下的拉力作用下开始向下运动(cd 棒始终在左侧斜面上运动),而ab 棒在水平拉力F 作用下始终处于静止状态,F 随时间变化的关系如图乙所示,ab 棒静止时细导线与竖直方向的夹角37θ=︒。
其中导轨的电阻不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
(1)请通过计算分析cd 棒的运动情况; (2)若t =0时刻起,求2s 内cd 受到拉力的冲量;(3)3 s 内电阻R 上产生的焦耳热为2. 88 J ,则此过程中拉力对cd 棒做的功为多少? 【答案】(1)cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动;(2)1.6N s g ;(3)43.2J 【解析】 【详解】(1)设绳中总拉力为T ,对导体棒ab 分析,由平衡方程得:sin θF T BIl =+cos θT mg =解得:tan θ 1.50.5F mg BIl I =+=+由图乙可知:1.50.2F t =+则有:0.4I t =cd 棒上的电流为:0.8cd I t =则cd 棒运动的速度随时间变化的关系:8v t =即cd 棒在导轨上做匀加速度直线运动。
(2)ab 棒上的电流为:0.4I t =则在2 s 内,平均电流为0.4 A ,通过的电荷量为0.8 C ,通过cd 棒的电荷量为1.6C 由动量定理得:sin θ0F t I mg t BlI mv +-=-解得: 1.6N s F I =g(3)3 s 内电阻R 上产生的的热量为 2.88J Q =,则ab 棒产生的热量也为Q ,cd 棒上产生的热量为8Q ,则整个回路中产生的总热量为28. 8 J ,即3 s 内克服安培力做功为28. 8J 而重力做功为:G sin 43.2J W mg θ==对导体棒cd ,由动能定理得:F W W'-克安2G 102W mv +=- 由运动学公式可知导体棒的速度为24 m/s 解得:43.2J F W '=2.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。
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的速度做匀速运动,那
⑵若在 5s 末令 cd 棒突然停止运动,ab 继续运动直到停止的过程中,通过其横截面的 电量为 10C,)
迁移应用 【变式】如图,在离水平地面 h 高的地方上有一相距 L 的光滑轨道,左端接有已充电的 电容器,电容为 C,充电后两端电压为 U1。轨道平面处于垂直向上的磁感应强渡为 B 的匀强 磁场中。在轨道右端放一质量为 m 的金属棒,当闭合 K,棒离开轨道后电容器的两极电压变 为 U2,求棒落在地面离平台多远的位置。
3. 如图,把重物压在纸带上,用一水平力缓缓拉动纸带,重物跟着一起运动,若 迅速拉动纸带,纸带将会从重物下面抽出,解释这些现象的正确说法是( A.在缓慢拉动纸带时,重物和纸带间的摩擦力大 )
B.在迅速拉动时,纸带给重物的摩擦力小 C.在缓慢拉动时,纸带给重物的冲量大 D.在迅速拉动时,纸带给重物的冲量小 【变式 1】有些运动鞋底有空气软垫,请用动量定理解释空气软垫的功能。
高处。已知运动员与网接触的时间为
动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小。(g 取
【变式 2】质量为 60kg 的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保障, 使他悬挂起来,已知弹性安全带缓冲时间为 1.2s,安全带长为 5m,则安全带所受的平均作 用力。(g 取 )
类型五——用动量定理求变力的冲量
①选取研究对象; ②确定所研究的物理过程及其始末状态; ③分析研究对象在所研究的物理过程中的受力情况; ④规定正方向,根据动量定理列式; ⑤解方程,统一单位,求得结果。
经典例题透析 类型一——对基本概念的理解
1.关于冲量,下列说法中正确的是( A.冲量是物体动量变化的原因 C.动量越大的物体受到的冲量越大 )
3 3 3
答案:汽车所受到的牵引力为 1598N。 总结升华:本题也是可以应用牛顿第二定律,但在已知力的作用时间的情况下,应用动 量定理比较简便。 【变式】一个质量 5kg 的物体以 4m/s 的速度向右运动,在一恒力作用下,经过 0.2s 其速度变为 8m/s 向左运动。求物体所受到的作用力。 解析:规定初速度的方向即向右为正方向,根据动量定理可知:
【例 2】在一次抗洪抢险活动中,解放军某部队用直升飞机抢救一重要落水物体,静止 在空中的直升飞机上的电动机通过悬绳将物体从离飞机 90m 处的洪水中吊到机舱里.已知 物体的质量为 80kg,吊绳的拉力不能超过 1200N,电动机的最大输出功率为 12kW,为尽快 把物体安全救起,操作人员采取的办法是,先让吊绳以最大拉力工作一段时间,而后电动机 又以最大功率工作,当物体到达机舱前已达到最大速度. (g 取 10m/s2)求: (1)落水物体运动的最大速度; (2)这一过程所用的时间.
要增大作用力时,可尽量缩短作用时间,如打击、碰撞等由于作用时间短,作用力都较大, 如冲压工件;
在动量变化
一定的条件下,力的作用时间 越长,得到的作用力就越小,因此在需
要减小作用力时,可尽量延长作用时间,如利用海绵或弹簧的缓冲作用来延长作用时间,从 而减小作用力,再如安全气囊等。
规律方法指导 1.动量定理和牛顿第二定律的比较
类型七——动量定理在系统中的应用
8. 滑块 A 和 B(质量分别为 mA 和 mB)用轻细线连接在一起后放在水平桌面上,水 平恒力 F 作用在 B 上,使 A、B 一起由静止开始沿水平桌面滑动,如图。已知滑块 A、B 与水 平面的滑动摩擦因数均为 ,在力 F 作用时间 t 后,A、B 间连线突然断开,此后力 F 仍作
3 一辆汽车质量为 m,由静止开始运动,沿水平地面行驶 s 后,达到最大速度 υm,设汽车 的牵引力功率不变,阻力是车重的 k 倍,求: (1)汽车牵引力的功率; (2)汽车从静止到匀速运动的时间.
4 一个带电量为-q 的液滴,从 O 点以速度 υ 射入匀强电场中,υ 的方向与电场方向成 θ 角,已知油滴的质量为 m,测得油滴达到运动轨道的最高点时,速度的大小为 υ,求: (1)最高点的位置可能在 O 点上方的哪一侧? (2)电场强度为多大? (3)最高点处(设为 N)与 O 点电势差绝对值为多大? 5 一封闭的弯曲的玻璃管处于竖直平面内, 其中充满某种液体, 内有一密度为液体密度 一半的木块,从管的 A 端由静止开始运动,木块和管壁间动摩擦因数 μ = 0.5,管两臂长 AB = BC = L = 2m,顶端 B 处为一小段光滑圆弧,两臂与水平面成 α = 37° 角,如图所示.求: (1)木块从 A 到达 B 时的速率; (2)木块从开始运动到最终静止经过的路程.
(1)动量定理反映的是力在时间上的积累效应的规律,而牛顿第二定律反映的是力的 瞬时效应的规律
(2)由动量定理得到的
,可以理解为牛顿第二定律的另一种表达形
式,即:物体所受的合外力等于物体动量的变化率。 (3)在解决碰撞、打击类问题时,由于力的变化规律较复杂,用动量定理处理这类问 题更有其优越性。
4.应用动量定理解题的步骤
1 1、如图所示,质量 mA 为 4.0kg 的木板 A 放在水平面 C 上,木板与水平面间的动摩擦因数 μ 为 0.24, 木板右端放着质量 mB 为 1.0kg 的小物块 B (视为质点) , 它们均处于静止状态. 木 板突然受到水平向右的 12N· s 的瞬时冲量作用开始运动, 当小物块滑离木板时, 木板的动能 EKA 为 8.0J,小物块的动能 EKB 为 0.50J,重力加速度取 10m/s2,求: (1)瞬时冲量作用结束时木板的速度υ 0; (2)木板的长度 L. 2 质量为 m = 1kg 的小木块(可看在质点) ,放在质量为 M = 5kg 的长木板的左端,如 图所示.长木板放在光滑水平桌面上.小木块与长木板间的动摩擦因数 μ = 0.1,长木板的 长度 l = 2m.系统处于静止状态.现使小木块从长木板右端脱离出来, 可采用下列两种方法: (g 取 10m/s2) (1)给小木块施加水平向右的恒定外力 F 作用时间 t = 2s,则 F 至 少多大? (2)给小木块一个水平向右的瞬时冲量 I,则冲量 I 至少是多大?
负号表示作用力的方向向左。 答案:物体所受到的作用力为 300N,方向向左。
类型四——求平均作用力
5. 汽锤质量 ,从 1.2m 高处自由落下,汽锤与地面相碰时间为
,碰后汽锤速度为零,不计空气阻力。求汽锤与地面相碰时,地面受到的平均作 用力。
【变式 1】蹦床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 向蹦回离水平网面 的运动员,从离水平网面 高处自由下落,着网后沿竖直方 。若把这段时间内网对运 )
动量和动量定理的应用
知识点一——冲量(I)
要点诠释: 1.定义:力 F 和作用时间 的乘积,叫做力的冲量。 2.公式: 3.单位: 4.方向:冲量是矢量,方向是由力 F 的方向决定。 5.注意: ①冲量是过程量,求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量。 ②用公式 不能用 1.推导: 设一个质量为 为 的物体,初速度为 ,在合力 F 的作用下,经过一段时间 ,速度变 求冲量,该力只能是恒力,无论是力的方向还是大小发生变化时,都 直接求出
9.一倾角为θ =45°的斜面固定于地面,斜面顶端离地面的高度 h0=1m,斜面底 端有一垂直于斜面的固定挡板。在斜面顶端自由释放一质量 m=0.09kg 的小物块(视为质 点)。小物块与斜面之间的动摩擦因数μ =0.2。当小物块与挡板碰撞后,将以原速返回。 重力加速度 g=10 m/s 。在小物块与挡板的前 4 次碰撞过程中,挡板给予小物块的总冲量是 多少?
B.作用在静止的物体上力的冲量一定为零 D.冲量的方向就是物体受力的方向 )
【变式】关于冲量和动量,下列说法中错误的是( A.冲量是反映力和作用时间积累效果的物理量 C.冲量是物体动量变化的原因
B.冲量是描述运动状态的物理量 D.冲量的方向与动量的方向一致
类型二——用动量定理解释两类现象
2.玻璃杯从同一高度自由落下,落到硬水泥地板上易碎,而落到松软的地毯上不 易碎。这是为什么?
【变式 2】机动车在高速公路上行驶,车速越大时,与同车道前车保持的距离也越大。 请用动量定理解释这样做的理由。
类型三——动量定理的基本应用
4. 质量为 1T 的汽车,在恒定的牵引力作用下,经过 2s 的时间速度由 5m/s 提高 到 8m/s,如果汽车所受到的阻力为车重的 0.01,求汽车的牵引力? 思路点拨:此题中已知力的作用时间来求力可考虑用动量定理较为方便。 解析:⑴物体动量的增量△P=Pˊ-P=10 ×8-10 ×5=3×10 kg·m/s。 ⑵根据动量定理可知:
2
10.如图所示,在同一水平面内有相互平行且足够长的两条滑轨 MN 和 PQ 相 距 ,垂直于滑轨平面竖直向上的匀强磁场的磁感应强度 和 ,垂直于滑轨放置 ,其它 和
的金属棒 ab 和 cd 质量为
,每根金属棒的电阻均为
电阻不计,开始时两棒都静止,且 ab 和 cd 与滑轨间的动摩擦因数分别 ,求: ⑴当一外力作用 cd 棒 t=5s 的时间,恰好使 ab 棒以 么外力的冲量多大?
用于 B。试求:滑块 A 刚好停住时,滑块 B 的速度多大?
【变式】质量为 M 的金属块和质量为 m 的木块通过细线连在一起,从静止开始以加 速度 a 在水中下沉。经过时间 t,细线断了,金属块和木块分离。再经过时间 ,木块停止 下沉,求此时金属块的速度?
王嘉珺 0314
类型八——动量定理与动量、能量的综合应用
则物体的加速度
由牛顿第二定律 可得 即 ( , 为末动量,P 为初动量)
2.动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。 3.公式: 或
4.注意事项: ①动量定理的表达式是矢量式,在应用时要注意规定正方向; ②式中 F 是指包含重力在内的合外力,可以是恒力也可以是变力。当合外力是变力时, F 应该是合外力在这段时间内的平均值; ③研究对象是单个物体或者系统; ④不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用与微观物体的高速运动。 5.应用: 在动量变化 一定的条件下,力的作用时间 越短,得到的作用力就越大,因此在需