2020高考物理二轮复习专题二动量和能量5动量及其守恒定律ppt课件

答案 AC
3．(2019·全国卷Ⅰ)最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭
发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若
某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为 3 km/s，产生的推力约为
4.8×106 N，则它在 1 s 时间内喷射的气体质量约为( )
A．1.6×102 kg
题|组|冲|关
7．(多选)两个小球 A、B 在光滑水平面上相向运动，已知它们的质量
分别是 m1＝4 kg，m2＝2 kg，A 的速度 v1＝3 m/s(设为正)，B 的速度 v2＝
－3 m/s，则它们发生正碰后，其速度可能分别是( )
A．均为＋1 m/s
B．＋4 m/s 和－5 m/s
C．＋2 m/s 和－1 m/s D．－1 m/s 和＋5 m/s
解析 (1)设烟花弹上升的初速度为 v0，由题给条件有 E＝12mv20，① 设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为 t，由运动学公式有 0－ v0＝－gt，② 联立①②式得 t＝1g 2mE。③ (2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为 h1，由机械能守恒定律有 E＝mgh1，④ 火药爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设炸后瞬间其速度分 别为 v1 和 v2。由题给条件和动量守恒定律有14mv21＋14mv22＝E，⑤ 12mv1＋12mv2＝0，⑥
解析 根据图象可知，碰前 A 球的速度 vA＝－3 m/s，碰前 B 球的速度 vB＝ 2 m/s，碰后 A、B 两球共同的速度 v＝－1 m/s，故碰撞前、后 A 球的动量变化量 为 ΔpA＝mv－mvA＝4 kg·m/s，A 项正确；A 球的动量变化量为 4 kg·m/s，碰撞 过程中动量守恒，B 球的动量变化量为－4 kg·m/s，根据动量定理，碰撞过程中 A 球对 B 球所施的冲量为－4 N·s，B 项正确；由于碰撞过程中动量守恒，有 mvA＋ mBvB＝(m＋mB)v，解得 mB＝43 kg，故碰撞过程中 A、B 两球组成的系统损失的 动能为 ΔE＝12mvA2 ＋12mBv2B－21m＋mBv2＝10 J，D 项正确；A、B 两球碰撞前的 总动量为 p＝mvA＋mBvB＝(m＋mB)v＝－130 kg·m/s，C 项错误。
B．1.6×103 kg
C．1.6×105 kg
D．1.6×106 kg
解析 根据动量定理有 FΔt＝Δmv－0，解得ΔΔmt ＝Fv＝1.6×103 kg/s，所以 B 项正确。
答案 B
考点 动量守恒定律及其应用 解|题|必|备
1．全面理解动量守恒定律 (1)动量守恒条件：系统不受外力或所受外力的矢量和为零。 (2)动量守恒定律的三个性质 ①矢量性：式中速度均为矢量，需规定正方向，将矢量运算转化为代 数运算。 ②相对性：速度具有相对性，式中速度应相对同一参考系，一般以地 面为参考系。 ③同时性：相互作用前(后)的总动量是指相互作用前(后)的同一时刻系 统内各物体的动量的矢量和。
答案 ABD
9．(2018·全国卷Ⅰ)一质量为 m 的烟花弹获得动能 E 后，从地面竖直升空， 当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分， 两部分获得的动能之和也为 E，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加 速度大小为 g，不计空气阻力和火药的质量，求：
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间； (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。
动量的综合问题是指动量定理、动量守恒定律与动力学、动能定理、机械 能守恒定律、功能关系等知识的综合应用。常见的模型有以下几种。
(一)动量守恒与动力学规律的综合问题 【例 1】 如图所示，一质量 m1＝3.0 kg 的长方形木板 B 放在光滑水 平地面上，在其右端放一个质量 m2＝1.0 kg 的小木块 A。给 A 和 B 以大小 均为 4.0 m/s，方向相反的初速度，使 A 开始向左运动，B 开始向右运动， A 始终没有滑离 B 板。在小木块 A 做加速运动的时间内，木板速度大小可 能是( )
解析 当小球与弹簧接触后，小球与槽组成的系统在水平方向所受合外力 不为零，系统在水平方向动量不守恒，故 A 项错误；下滑过程中两物体都有水 平方向的位移，而力是垂直于槽的曲面的，故力和位移不垂直，故两力均做功， 故 B 项错误；全过程小球和槽、弹簧所组成的系统只有重力与弹力做功，系统 机械能守恒，小球与弹簧接触过程系统在水平方向所受合外力不为零，系统水 平方向动量不守恒，故 C 项错误；球在槽上下滑过程系统水平方向不受力，系 统水平方向动量守恒，球与槽分离时两者动量大小相等，由于 m＜M，则小球 的速度大于槽的速度，小球被弹簧反弹后的速度大小等于球与槽分离时的速度 大小，小球将追上槽并沿槽上滑，上滑过程中只有重力对系统做功，机械能守 恒，由于小球与槽组成的系统总动量水平向左，小球滑上槽的最高点时系统速 度水平向左，系统总动能不为零，由机械能守恒定律可知，小球上升的最大高 度小于 h，小球不能回到槽高 h 处，故 D 项正确。
答案 C
2．(多选)将一小球从地面以速度 v0 竖直向上抛出，小球上升到某一高 度后又落回到地面。若该过程中空气阻力不能忽略，且大小近似不变，下 列说法正确的是( )
A．重力在上升过程与下降过程中做的功大小相等 B．重力在上升过程与下降过程中的冲量相同 C．整个过程中空气阻力所做的功等于小球机械能的变化量 D．整个过程中空气阻力的冲量等于小球动量的变化量
题|组|冲|关 4.(多选)如图所示，小车 AB 放在光滑水平面上，A 端固定一个轻弹簧， B 端粘有油泥，AB 总质量为 M，质量为 m 的木块 C 放在小车上，用细绳 连接于小车的 A 端并使弹簧压缩，开始时 AB 和 C 都静止。当突然烧断细 绳时，C 被释放，使 C 离开弹簧向 B 端冲去，并跟 B 端油泥粘在一起，忽 略一切摩擦，以下说法正确的是( )
解析 根据 W＝mgh 可知，重力在上升过程与下降过程中做的功大小相 等，A 项正确；上升过程中的加速度 a 上＝g＋mf 大于下降过程中的加速度 a 下 ＝g－mf ，则上升的时间小于下降的时间，即 t 上<t 下，根据 I＝mgt 可知，重力 在上升过程中的冲量小于下降过程中的冲量，B 项错误；根据功能关系，整个 过程中空气阻力所做的功等于小球机械能的变化量，C 项正确；整个过程中空 气阻力的冲量和重力的冲量之和等于小球动量的变化量，D 项错误。
A．1.5 m/s C．1 m/s
B. 2 m/s D．0.5 m/s
解析 对三物体整体分析，由系统动量守恒有 mv＝(m＋M)v2＋Mv1，解得 v1＝1.5 m/s，A 项正确。
答案 A
考点 1．三个应用实例的对比
碰撞、爆炸和反冲 解|题|必|备
2．碰撞和爆炸 (1)正确应用碰撞中满足的规律，解答碰撞中的多解问题。如题组冲关 7 题，先用动量守恒判断可能正确的选项，再用动能不能增加判断，最后用速度 的合理性判断出正确选项。 (2)碰撞与图象相结合问题，从图象获取碰前和碰后系统内各物体的速度信 息，再用碰撞规律解题。如题组冲关 8 题。 (3)爆炸过程时间极短，内力远大于外力，系统动量守恒。如题组冲关 9 题。
由⑥式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动部分做竖直上抛运动。 设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为 h2，由机械能守恒定律有
14mv12＝12mgh2，⑦ 联立④⑤⑥⑦式得，烟花弹上部分距地面的最大高度为 h＝h1＋h2＝m2Eg。⑧
答案
1 (1)g
பைடு நூலகம்
2E 2E m (2)mg
考点 动量综合问题 解|题|必|备
答案 D
6.如图所示，质量均为 M＝0.4 kg 的两长平板小车 A 和 B 开始时紧靠 在一起都静止于光滑水平面上。小物块(可看成质点)m＝0.2 kg 以初速度 v ＝9 m/s 从最左端滑上小车 A 的上表面，最后停在小车 B 最右端时速度为 v2＝2 m/s，最后 A 的速度 v1 为( )
答案 BC
5.如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为 M 的光滑弧形槽静 止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量为 m(m＜M)的小球 从槽高 h 处开始自由下滑，下列说法正确的是( )
A．在以后的运动过程中，小球和槽在水平方向动量始终守恒 B．在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功 C．全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒，且水平方向动 量守恒 D．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，但小球不能回到槽高 h 处
题|组|冲|关
1．(2018·全国卷Ⅰ)高空坠物极易对行人造成伤害。若一个 50 g 的鸡蛋从
一居民楼的 25 层坠下，与地面的碰撞时间约为 2 ms，则该鸡蛋对地面产生的
冲击力约为( )
A．10 N
B．102 N
C．103 N
D．104 N
解析 设鸡蛋落地瞬间的速度为 v，每层楼的高度大约是 3 m，由机械能 守恒定律得 mgh＝21mv2，解得 v＝ 2gh＝10 15 m/s，规定向上为正，由动量 定理得(N－mg)t＝0－(－mv)，解得 N≈103 N，根据牛顿第三定律可知鸡蛋对 地面产生的冲击力约为 103 N，故 C 正确。
解析 由动量守恒 m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2，可验证四个选项都满足 要求。再看动能情况：系统碰前动能 Ek＝12m1v12＋12m2v22＝27 J，碰后动能 E′k＝12m1v′21＋12m2v′22。由于碰撞过程动能不可能增加，所以应有 Ek≥E′k， 可排除选项 B；选项 C 虽满足 Ek≥E′k，但 A、B 沿同一直线相向运动，发 生碰撞后各自仍能保持原来速度方向(v′1>0，v′2<0)，这显然是不符合实际 的，因此 C 项错误；验证选项 A、D 均满足 Ek≥E′k且速度合理，故答案 为选项 A(完全非弹性碰撞)和选项 D(弹性碰撞)。
A．弹簧伸长过程中 C 向右运动，同时 AB 也向右运动 B．C 与 B 碰前，C 与 AB 的速率之比为 M∶m C．C 与油泥粘在一起后，AB 立即停止运动 D．C 与油泥粘在一起后，AB 继续向右运动
解析 小车、物块和弹簧组成的系统动量守恒，开始总动量为零，当弹簧 伸长的过程中，C 向右运动，则小车向左运动，故 A 项错误；规定向右为正方 向，在 C 与 B 碰前，根据动量守恒定律得，0＝mvC－Mv，解得 vC∶v＝M∶ m，故 B 项正确；因为小车、物块和弹簧组成的系统动量守恒，开始总动量为 零，当 C 与油泥粘在一起时，总动量仍然为零，则小车停止运动，故 C 项正确， D 项错误。
答案 AD
8.(多选)A、B 两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、 后的位移随时间变化的图象，a、b 分别为 A、B 两球碰前的位移随时间变 化的图象，c 为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图象。若 A 球质 量 m＝2 kg，则由图判断下列结论正确的是( )
A．碰撞前、后 A 球的动量变化量为 4 kg·m/s B．碰撞时 A 球对 B 球所施的冲量为－4 N·s C．A、B 两球碰撞前的总动量为 3 kg·m/s D．碰撞中 A、B 两球组成的系统损失的动能为 10 J
专题二 动量和能量 第5讲 动量及其守恒定律
考点 动量 冲量 动量定理 解|题|必|备
1．理解概念、规律，才能正确使用
2．对比法——区分易混易错 动量、冲量、动量定理均为矢量或矢量式，而动能、功、动能定理为标量 或标量式，在应用时常常出现忘记了矢量的方向，或凭空给标量添加了方向。 可采用对比记忆的方法，动量—动能、冲量—功、动量定理—动能定理，在练 习中加深对概念和规律的理解。如题组冲关 2 题。
2．提醒两个常见的错误 (1)判断系统动量是否守恒时，正确选择系统，只分析系统受到的外力， 不必分析内力，内力不会引起系统动量的变化。如题组冲关 6 题，以小物 块和 A 为研究对象，系统动量不守恒，小物块滑上 B 后，小物块与 B 组成 的系统动量守恒，三物体组成的系统全过程中动量守恒。 (2)动量守恒具有方向性，若系统在某个方向上不受外力或合外力为 零，则系统在该方向上满足动量守恒，但不是系统动量守恒。如题组冲关 5 题，小球沿光滑弧形槽下滑过程中系统水平方向动量守恒，但总动量并 不守恒。