高考物理动量定理试题(有答案和解析)

高考物理动量定理试题(有答案和解析)

一、高考物理精讲专题动量定理

1．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0

i 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。

2．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

21

1s v v t g

μ-=

=-

3．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/s 2），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 4.0

N 200N 0.01

mv F t ⨯=

== 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。 （2）考虑铁锤受的重力时，设铁锤受到钉子竖直向上的作用力为2F ，取铁锤的速度v 的方向为正方向，由动量定理得

()20mg F t mv -=-

可得

2205N mv

F mg t

=

+= 即考虑铁锤受的重力时，铁锤打打子的平均作用力为2F '=205N ，方向竖直向下。

4．如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A ，质量m A ＝4kg ，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计，可视为质点的物块B 置于A 的上表面，B 的质量m B ＝2kg ，现对A 施加一个水平向右的恒力F ＝10N ，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A 、B 粘合在一起，共同在F 的作用下继续运动，碰撞后经时间t ＝0.6s ，二者的速度达到v ＝2m/s ，求：

（1）A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小； （2）A 、B 碰撞前瞬间，A 的速度v A 的大小。 【答案】（1）1m/s ；（2）1.5m/s 。 【解析】 【详解】

（1）A 、B 碰撞后共同运动过程中，选向右的方向为正， 由动量定理得：Ft ＝（m A +m B ）v t ﹣（m A +m B ）v ， 代入数据解得：v ＝1m/s ；

（2）碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒， 以向右为正方向，由动量守恒定律得：m A v A ＝（m A +m B ）v ， 代入数据解得：v A ＝1.5m/s ；

5．如图所示，质量均为2kg 的物块A 和物块B 静置于光滑水平血上，现让A 以v 0=6m/s 的速度向右运动，之后与墙壁碰撞，碰后以v 1=4m/s 的速度反向运动，接着与物块B 相碰并粘在一起。 g 取10m/s 2.求:

(1)物块A 与B 碰后共同速度大小v ; (2)物块A 对B 的冲量大小I B ;

(3)已知物块A 与墙壁碰撞时间为0.2s, 求墙壁对物块A 平均作用力大小F . 【答案】（1）2m/s （2）4N·s （3）100N 【解析】 【详解】

（1）以向左为正方向，根据动量守恒：1()A A B m v m m v =+ 得：2/v m s =

（2）AB 碰撞过程中，由动量定理得，B 受到冲量：I B =m B v -0 得：I B =4N·

s （3）A 与墙壁相碰后反弹，由动量定理得

10()A A Ft m v m v =--

得：100F N =

6．质量为2kg 的球，从4.05m 高处自由下落到水平钢板上又被竖直弹起，弹起后能达到的最大高度为3.2m ，如果球从开始下落到弹起并达到最大高度所用时间为1.75s ，不考虑空气阻力（g 取10m/s 2），求小球对钢板的作用力的大小和方向． 【答案】700N 【解析】 【详解】

物体从下落到落地过程中经历的时间为1t ，从弹起到达到最高点经历的时间为2t ，则有：

21112h gt =

，22212

h gt = 可得：1122 4.05

s 0.9s 10

h t g ⨯=

==， 2222 3.2s 0.8s 10

h t g ⨯=

== 球与钢板作用的时间：12 1.750.90.8s 0.05s t t t t ∆=--=--=总 由动量定理对全过程可列方程：00mgt F t -∆=-总

可得钢板对小球的作用力210 1.75N 700N 0.05

mgt F t ⨯⨯===∆总，方向竖直向上．

7．如图所示，光滑水平面上小球A 、B 分别以3.2 m/s 、2.0m/s 的速率相向运动，碰撞后A 球静止．已知碰撞时间为0. 05s ，A 、B 的质量均为0.5kg ．求： (1)碰撞后B 球的速度大小；

(2)碰撞过程A 对B 平均作用力的大小．

【答案】（1）1.2m/s ，方向水平向右（2）32N 【解析】 【分析】