第一部分专题二动量与能量
第一篇 专题二 第7讲 动量
第7讲动量命题规律 1.命题角度：(1)动量定理及应用；(2)动量守恒定律及应用；(3)碰撞模型及拓展.2.常用方法：柱状模型法.3.常考题型：选择题、计算题．考点一动量定理及应用1．冲量的三种计算方法公式法I＝Ft适用于求恒力的冲量动量定理法多用于求变力的冲量或F、t未知的情况图像法F－t图线与时间轴围成的面积表示力的冲量．若F－t成线性关系，也可直接用平均力求解2．动量定理(1)公式：FΔt＝m v′－m v(2)应用技巧①研究对象可以是单一物体，也可以是物体系统．②表达式是矢量式，需要规定正方向．③匀变速直线运动，如果题目不涉及加速度和位移，用动量定理比用牛顿第二定律求解更简捷．④在变加速运动中F为Δt时间内的平均冲力．⑤电磁感应问题中，利用动量定理可以求解时间、电荷量或导体棒的位移．3．流体作用的柱状模型对于流体运动，可沿流速v的方向选取一段柱形流体，设在极短的时间Δt内通过某一截面积为S的横截面的柱形流体的长度为Δl，如图所示．设流体的密度为ρ，则在Δt的时间内流过该横截面的流体的质量为Δm＝ρSΔl＝ρS vΔt，根据动量定理，流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的变化量，即FΔt＝ΔmΔv，分两种情况：(以原来流速v的方向为正方向)(1)作用后流体微元停止，有Δv＝－v，代入上式有F＝－ρS v2；(2)作用后流体微元以速率v反弹，有Δv＝－2v，代入上式有F＝－2ρS v2.例1(多选)(2022·广东梅州市一模)如图所示，学生练习用脚顺球．某一次足球由静止自由下落1.25 m，被重新顺起，离开脚部后竖直上升的最大高度仍为1.25 m．已知足球与脚部的作用时间为0.1 s，足球的质量为0.4 kg，重力加速度大小g取10 m/s2，不计空气阻力，则()A．足球下落到与脚部刚接触时动量大小为2 kg·m/sB．足球自由下落过程重力的冲量大小为4 kg·m/sC．足球与脚部作用过程中动量变化量为零D．脚部对足球的平均作用力为足球重力的11倍答案AD解析足球下落到与脚部刚接触时的速度为v＝2gh＝5 m/s，则足球下落到与脚部刚接触时动量大小为p＝m v＝2 kg·m/s，A正确；根据运动的对称性，足球离开脚部时的速度大小也是5 m/s，所以脚部与足球作用过程中，由动量定理得(F－mg)Δt＝m v－m(－v)，解得F＝11mg，足球自由下落过程重力的冲量大小为mg vg＝2 N·s，B错误，D正确；足球与脚部作用过程中动量变化大小为Δp＝m v－m(－v)＝4 kg·m/s，C错误．例2(2022·湖南衡阳市一模)飞船在进行星际飞行时，使用离子发动机作为动力，这种发动机工作时，由电极发射的电子射入稀有气体(如氙气)，使气体离子化，电离后形成的离子由静止开始在电场中加速并从飞船尾部高速连续喷出，利用反冲使飞船本身得到加速．已知一个氙离子质量为m，电荷量为q，加速电压为U，飞船单位时间内向后喷射出的氙离子的个数为N，从飞船尾部高速连续喷出氙离子的质量远小于飞船的质量，则飞船获得的反冲推力大小为()A．1N2qUm B．1NqUm2C．N2qUm D．N qUm 2答案 C解析根据动能定理得qU＝12m v2，解得v＝2qU m，对Δt时间内喷射出的氙离子，根据动量定理，有ΔM v＝FΔt，其中ΔM＝NmΔt，联立有F＝Nm v＝N·m·2qUm＝N2qUm，则根据牛顿第三定律可知，飞船获得的反冲推力大小为F′＝N2qUm，故选C.考点二动量守恒定律及应用1．判断守恒的三种方法(1)理想守恒：不受外力或所受外力的合力为0，如光滑水平面上的板－块模型、电磁感应中光滑导轨上的双杆模型．(2)近似守恒：系统内力远大于外力，如爆炸、反冲．(3)某一方向守恒：系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0，则在该方向上动量守恒，如滑块－斜面(曲面)模型． 2．动量守恒定律的三种表达形式(1)m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′，作用前的动量之和等于作用后的动量之和(常用)． (2)Δp 1＝－Δp 2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向． (3)Δp ＝0，系统总动量的增量为零．例3 (多选)(2020·全国卷Ⅱ·21)水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg 的静止物块以大小为5.0 m/s 的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s 的速度与挡板弹性碰撞．总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s ，反弹的物块不能再追上运动员．不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为( ) A ．48 kg B ．53 kg C ．58 kg D ．63 kg答案 BC解析 设运动员的质量为M ，第一次推物块后，运动员速度大小为v 1，第二次推物块后，运动员速度大小为v 2……第八次推物块后，运动员速度大小为v 8，第一次推物块后，由动量守恒定律知：M v 1＝m v 0；第二次推物块后由动量守恒定律知：M (v 2－v 1)＝m [v 0－(－v 0)]＝2m v 0，……，第n 次推物块后，由动量守恒定律知：M (v n －v n －1)＝2m v 0，整理得v n ＝(2n －1)m v 0M ，则v 7＝260 kg·m/s M ，v 8＝300 kg·m/sM .由题意知，v 7<5.0 m/s ，则M >52 kg ，又知v 8>5.0 m/s ，则M <60 kg ，故选B 、C.例4 (2022·湖南岳阳市二模)如图所示，质量均为m 的木块A 和B ，并排放在光滑水平面上，A 上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O 点系一长为L 的细线，细线另一端系一质量为m 0的球C ，现将球C 拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C ，则下列说法不正确的是(重力加速度为g )( )A ．A 、B 两木块分离时，A 、B 的速度大小均为m 0m mgL2m ＋m 0B ．A 、B 两木块分离时，C 的速度大小为2mgL2m ＋m 0C ．球C 由静止释放到最低点的过程中，A 对B 的弹力的冲量大小为2m 0mgL2m ＋m 0D ．球C 由静止释放到最低点的过程中，木块A 移动的距离为m 0L2m ＋m 0答案 C解析 小球C 下落到最低点时，A 、B 将要开始分离，此过程水平方向动量守恒，根据机械能守恒有：m 0gL ＝12m 0v C 2＋12×2m v AB 2，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得：m 0v C＝2m v AB ，联立解得v C ＝2mgL 2m ＋m 0，v AB ＝m 0m mgL2m ＋m 0，故A 、B 正确；C 球由静止释放到最低点的过程中，选B 为研究对象，由动量定理有I AB ＝m v AB ＝m 0mgL2m ＋m 0，故C 错误；C 球由静止释放到最低点的过程中，系统水平方向动量守恒，设C 对地向左水平位移大小为x 1，A 、B 对地水平位移大小为x 2，则有m 0x 1＝2mx 2，x 1＋x 2＝L ，可解得x 2＝m 0L2m ＋m 0，故D 正确．考点三 碰撞模型及拓展1．碰撞问题遵循的三条原则 (1)动量守恒：p 1＋p 2＝p 1′＋p 2′. (2)动能不增加：E k1＋E k2≥E k1′＋E k2′.(3)速度要符合实际情况：若碰后同向，后方物体速度不大于前方物体速度． 2．两种碰撞特点 (1)弹性碰撞两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒定律和机械能守恒定律．以质量为m 1、速度为v 1的小球与质量为m 2的静止小球发生弹性正碰为例，有 m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′12m 1v 12＝12m 1v 1′2＋12m 2v 2′2 解得v 1′＝(m 1－m 2)v 1m 1＋m 2，v 2′＝2m 1v 1m 1＋m 2.结论：①当m 1＝m 2时，v 1′＝0，v 2′＝v 1，两球碰撞后交换了速度．②当m 1＞m 2时，v 1′>0，v 2′>0，碰撞后两球都沿速度v 1的方向运动． ③当m 1＜m 2时，v 1′<0，v 2′>0，碰撞后质量小的球被反弹回来． ④当m 1≫m 2时，v 1′＝v 1，v 2′＝2v 1. (2)完全非弹性碰撞动量守恒、末速度相同：m 1v 1＋m 2v 2＝(m 1＋m 2)v 共，机械能损失最多，机械能的损失：ΔE ＝12m 1v 12＋12m 2v 22－12(m 1＋m 2)v 共2. 3．碰撞拓展(1)“保守型”碰撞拓展模型图例(水平面光滑)小球－弹簧模型小球－曲面模型达到共速相当于完全非弹性碰撞，系统水平方向动量守恒，满足m v 0＝(m ＋M )v 共，损失的动能最大，分别转化为弹性势能、重力势能或电势能再次分离 相当于弹性碰撞，系统水平方向动量守恒，满足m v 0＝m v 1＋M v 2，能量满足12m v 02＝12m v 12＋12M v 22(2)“耗散型”碰撞拓展模型图例(水平面或水平导轨光滑)达到共速 相当于完全非弹性碰撞，动量满足m v 0＝(m ＋M )v 共，损失的动能最大，分别转化为内能或电能例5 (2022·湖南卷·4)1932年，查德威克用未知射线轰击氢核，发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成．如图，中子以速度v 0分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和氮核的速度分别为v 1和v 2.设碰撞为弹性正碰，不考虑相对论效应，下列说法正确的是( )A．碰撞后氮核的动量比氢核的小B．碰撞后氮核的动能比氢核的小C．v2大于v1D．v2大于v0答案 B解析设中子的质量为m，则氢核的质量也为m，氮核的质量为14m，设中子和氢核碰撞后中子速度为v3，取v0的方向为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律可得m v0＝m v1＋m v3，12m v02＝12m v12＋12m v32，联立解得v1＝v0，设中子和氮核碰撞后中子速度为v4，取v0的方向为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律可得m v0＝14m v2＋m v4，12m v02＝12×14m v22＋12m v42，联立解得v2＝215v0，可得v1＝v0>v2，碰撞后氢核的动量为p H＝m v1＝m v0，氮核的动量为p N＝14m v2＝28m v015，可得p N>p H，碰撞后氢核的动能为E kH＝12m v12＝12m v02，氮核的动能为E kN＝12×14m v22＝28m v02225，可得E kH>E kN，故B正确，A、C、D错误．例6(多选)(2022·河南省名校联盟二模)如图所示，竖直放置的半圆形轨道与水平轨道平滑连接，不计一切摩擦．圆心O点正下方放置为2m的小球A，质量为m的小球B以初速度v0向左运动，与小球A发生弹性碰撞．碰后小球A在半圆形轨道运动时不脱离轨道，则小球B 的初速度v0可能为(重力加速度为g)()A．22gR B.2gRC．25gR D.5gR答案BC解析A与B碰撞的过程为弹性碰撞，则碰撞的过程中动量守恒，设B的初速度方向为正方向，设碰撞后B与A的速度分别为v1和v2，则：m v0＝m v1＋2m v2，由能量守恒得：12m v02＝12m v12＋12·2m v22，联立得：v 2＝2v 03①若小球A 恰好能通过最高点，说明小球到达最高点时恰由小球的重力提供向心力，设在最高点的速度为v min ，由牛顿第二定律得： 2mg ＝2m ·v min 2R②A 在碰撞后到达最高点的过程中机械能守恒，得：2mg ·2R ＝12·2m v 22－12·2m v min 2③联立①②③得：v 0＝1.55gR ，可知若小球A 经过最高点，则需要：v 0≥1.55gR若小球A 不能到达最高点，则小球不脱离轨道时，恰好到达与O 等高处，由机械能守恒定律得：2mg ·R ＝12·2m v 22④联立①④得：v 0＝1.52gR 可知若小球A 不脱离轨道时， 需满足：v 0≤1.52gR由以上的分析可知，若小球不脱离轨道时，需满足：v 0≤1.52gR 或v 0≥1.55gR ，故A 、D 错误，B 、C 正确．例7 (多选)(2022·河北邢台市高三期末)如图所示，在足够大的光滑水平面上停放着装有光滑弧形槽的小车，弧形槽的底端切线水平，一小球以大小为v 0的水平速度从小车弧形槽的底端沿弧形槽上滑，恰好能到达弧形槽的顶端．小车与小球的质量均为m ，重力加速度大小为g ，不计空气阻力．下列说法正确的是( )A ．弧形槽的顶端距底端的高度为v 024gB ．小球离开小车后，相对地面做自由落体运动C ．在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功为12m v 02D ．在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小为m v 0 答案 ABD解析 经分析可知，小球到达弧形槽顶端时，小球与小车的速度相同(设共同速度大小为v )，在小球沿小车弧形槽上滑的过程中，小球与小车组成的系统水平方向上动量守恒，有m v 0＝2m v ，设弧形槽的顶端距底端的高度为h ，根据机械能守恒定律有12m v 02＝12×2m v 2＋mgh ，解得h ＝v 024g ，A 正确；设小球返回弧形槽的底端时，小球与小车的速度分别为v 1、v 2，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，以v 0的方向为正方向，有m v 0＝m v 1＋m v 2，根据机械能守恒定律有12m v 02＝12m v 12＋12m v 22，解得v 1＝0，v 2＝v 0，可知小球离开小车后，相对地面做自由落体运动，B 正确；根据动能定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，小车对小球做的功W ＝0－12m v 02＝－12m v 02，C 错误；根据动量定理，在小球沿小车弧形槽滑行的过程中，合力对小车的冲量大小I ＝m v 2－0＝m v 0，D 正确． 例8 (2022·全国乙卷·25)如图(a)，一质量为m 的物块A 与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上；物块B 向A 运动，t ＝0时与弹簧接触，到t ＝2t 0时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A 、B 的v －t 图像如图(b)所示．已知从t ＝0到t ＝t 0时间内，物块A 运动的距离为0.36v 0t 0.A 、B 分离后，A 滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B 再次碰撞，之后A 再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同．斜面倾角为θ(sin θ＝0.6)，与水平面光滑连接．碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内．求(1)第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值； (2)第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值； (3)物块A 与斜面间的动摩擦因数． 答案 (1)0.6m v 02 (2)0.768v 0t 0 (3)0.45解析 (1)当弹簧被压缩到最短时，弹簧弹性势能最大，此时A 、B 速度相等，即在t ＝t 0时刻，根据动量守恒定律有 m B ·1.2v 0＝(m B ＋m )v 0 根据能量守恒定律有E pmax ＝12m B (1.2v 0)2－12(m B ＋m )v 02联立解得m B ＝5m ，E pmax ＝0.6 m v 02(2)B 接触弹簧后，压缩弹簧的过程中，A 、B 动量守恒，有m B ·1.2v 0＝m B v B ＋m v A 对方程两边同时乘时间Δt ，有 6m v 0Δt ＝5m v B Δt ＋m v A Δt0～t 0之间，根据位移等于速度在时间上的累积，可得6m v 0t 0＝5ms B ＋ms A ， 将s A ＝0.36v 0t 0 代入可得s B ＝1.128v 0t 0则第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值 Δs ＝s B －s A ＝0.768v 0t 0(3)物块A 第二次到达斜面的最高点与第一次相同，说明物块A 第二次与B 分离后速度大小仍为2v 0，方向水平向右，设物块A 第一次滑下斜面的速度大小为v A ′，取向左为正方向，根据动量守恒定律可得m v A ′－5m ·0.8v 0＝m ·(－2v 0)＋5m v B ′ 根据能量守恒定律可得 12m v A ′2＋12·5 m ·(0.8v 0)2 ＝12 m ·(－2v 0)2＋12·5m v B ′2 联立解得v A ′＝v 0方法一：设在斜面上滑行的长度为L ，上滑过程，根据动能定理可得 －mgL sin θ－μmgL cos θ＝0－12m (2v 0)2下滑过程，根据动能定理可得 mgL sin θ－μmgL cos θ＝12m v 02－0联立解得μ＝0.45方法二：根据牛顿第二定律，可以分别计算出滑块A 上滑和下滑时的加速度大小， mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 上 mg sin θ－μmg cos θ＝ma 下上滑时末速度为0，下滑时初速度为0，设在斜面上滑行的位移为L ，由匀变速直线运动的位移速度关系可得2a 上L ＝(2v 0)2－0,2a 下L ＝v A ′2 联立可解得μ＝0.45.1．(2022·广西北海市一模)一辆总质量为M (含人和沙包)的雪橇在水平光滑冰面上以速度v 匀速行驶．雪橇上的人每次以相同的速度3v (对地速度)向行驶的正前方抛出一个质量为m 的沙包．抛出第一个沙包后，车速减为原来的45.下列说法正确的是( )A ．每次抛出沙包前后，人的动量守恒B ．雪橇有可能与拋出的沙包发生碰撞C ．雪橇的总质量M 与沙包的质量m 满足M ∶m ＝12∶1D ．拋出第四个沙包后雪橇会后退 答案 D解析 每次抛出沙包前后，雪橇(含人)和抛出的沙包总动量守恒，故A 错误；抛出沙包后，雪橇的速度不会超过v ，不可能再与抛出的沙包发生碰撞，故B 错误；规定雪橇的初速度方向为正方向，对抛出第一个沙包前后，根据动量守恒定律有M v ＝(M －m )45v ＋m ·3v ，得M ＝11m ，故C 错误；抛出第四个沙包后雪橇速度为v 1，由全过程动量守恒得M v ＝(M －4m )v 1＋4m ·3v ，将M ＝11m 代入得v 1＝－v7，故D 正确．2．(2022·江苏无锡市普通高中高三期末)如图所示，质量为M ＝100 g 的木板左端是一半径为R ＝10 m 的14光滑圆弧轨道，轨道右端与木板上表面在B 处水平相连．质量为m 1＝80 g 的木块置于木板最右端A 处．一颗质量为m 2＝20 g 的子弹以大小为v 0＝100 m/s 的水平速度沿木块的中心轴线射向木块，最终留在木块中没有射出．已知子弹打进木块的时间极短，木板上表面水平部分长度为L ＝10 m ，木块与木板间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g ＝10 m/s 2.(1)求子弹打进木块过程中系统损失的机械能； (2)若木板固定，求木块刚滑上圆弧时对圆弧的压力； (3)若木板不固定，地面光滑，求木块上升的最大高度．答案 (1)80 J (2)4 N ，方向竖直向下 (3)5 m解析 (1)子弹打进木块过程，由动量守恒定律有m 2v 0＝(m 1＋m 2)v 1，解得v 1＝20 m/s ， 由能量守恒定律有ΔE 1＝12m 2v 02 － 12(m 1＋m 2)v 12，解得ΔE 1＝80 J.(2)木块从A 端滑到B 端过程，由动能定理有－ μ(m 1＋m 2)gL ＝12(m 1＋m 2)v 22 － 12(m 1＋m 2)v 12，木块滑到B 端时，由牛顿第二定律有 F N －(m 1＋m 2)g ＝m 1＋m 2R v 22，联立解得F N ＝4 N ，根据牛顿第三定律可得F 压＝F N ＝4 N ，方向竖直向下．(3)从开始至木块在圆弧轨道上滑至最高过程中水平方向系统动量守恒，有m 2v 0＝(m 2＋m 1＋M )v 3， 得v 3＝10 m/s ，子弹打进木块后至木块在圆弧轨道上滑至最高过程中， 根据能量守恒定律有12(m 1＋m 2)v 12＝12(m 2＋m 1＋M )v 32＋(m 1＋m 2)gh ＋μ(m 1＋m 2)gL ， 解得h ＝5 m.专题强化练[保分基础练]1．(2022·福建三明市高三期末)跑鞋的鞋垫通常选择更软、更有弹性的抗压材料，以下说法中错误的是( )A ．鞋垫减小了人与地面的作用力B ．鞋垫减小了人落地过程的动量变化量C ．鞋垫延长了人与地面相互作用的时间D ．鞋垫可将吸收的能量尽可能多地回馈给人 答案 B解析 根据动量定理有(F －mg )t ＝0－(－m v )，解得F ＝m vt ＋mg ，鞋垫的作用是延长了人与地面的作用时间t ，减小了人和地面的作用力F ，鞋垫的作用是将尽可能多的能量反馈给人，A 、C 、D 正确； 鞋垫没有改变人的初动量0，也没有改变人的末动量m v ，人落地过程的动量变化量不变，B 错误．2．(2022·湖南郴州市质检)如图所示，质量分别为m 1、m 2的两个小球A 、B ，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上．突然加一水平向右的匀强电场后，两球A 、B 将由静止开始运动，对两小球A 、B 和弹簧组成的系统，在以后的运动过程中，以下说法正确的是(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用，且弹簧不超过弹性限度)( )A ．系统动量守恒B ．系统机械能守恒C ．弹簧弹力与静电力大小相等时系统机械能最大D ．系统所受合外力的冲量不为零 答案 A解析 加上电场后，两球所带电荷量相等而电性相反，两球所受的静电力大小相等、方向相反，则系统所受静电力的合力为零，系统的动量守恒，由动量定理可知，合外力冲量为零，故A 正确，D 错误；加上电场后，静电力分别对两球做正功，两球的动能先增加，当静电力和弹簧弹力平衡时，动能最大，然后弹力大于静电力，两球的动能减小，直到动能均为0，弹簧最长为止，但此过程中系统机械能一直都在增加，故B 、C 错误．3．(2022·湖北卷·7)一质点做曲线运动，在前一段时间内速度大小由v 增大到2v ，在随后的一段时间内速度大小由2v 增大到5v .前后两段时间内，合外力对质点做功分别为W 1和W 2，合外力的冲量大小分别为I 1和I 2.下列关系式一定成立的是( ) A ．W 2＝3W 1，I 2≤3I 1 B ．W 2＝3W 1，I 2≥I 1 C ．W 2＝7W 1，I 2≤3I 1 D ．W 2＝7W 1，I 2≥I 1答案 D解析 根据动能定理有W 1＝12m (2v )2－12m v 2＝32m v 2，W 2＝12m (5v )2－12m (2v )2＝212m v 2，可得W 2＝7W 1；由于速度是矢量，具有方向，当初、末速度方向相同时，动量变化量最小，方向相反时，动量变化量最大，因此冲量的大小范围是m v ≤I 1≤3m v ，3m v ≤I 2≤7m v ，可知I 2≥I 1，故选D.4．(多选)(2022·河南省大联考)如图甲所示，质量均为m 的A 、B 两物块连接在劲度系数为k 的轻质弹簧两端，放置在光滑的水平面上处于静止状态，从t ＝0时刻开始，给A 一个水平向右、大小为v 0的初速度，A 、B 运动的v －t 图像如图乙所示，已知两物块运动的v －t 图像具有对称性，且为正、余弦曲线．弹簧的弹性势能与劲度系数和弹簧的形变量之间的关系为E p ＝12kx 2，弹簧始终在弹性限度内，结合所给的信息分析，下列说法正确的是( )A ．t 1时刻弹簧处于伸长状态，t 2时刻弹簧的压缩量最大B ．在0～t 2的时间内，弹簧对B 做的功为m v 024C ．t 1时刻，若A 的速度v 1与B 的速度v 2之差为Δv ，则此时A 与B 的动能之差为12m v 0ΔvD ．t 2时刻弹簧的形变量为v 02m k答案 AC解析 分析A 、B 的运动过程，可知t 1时刻A 、B 间的距离正在增大，弹簧处于伸长状态，t 2时刻A 、B 间的距离最小，弹簧的压缩量最大，A 正确；t 2时刻A 、B 达到共同速度，由动量守恒定律可得m v 0＝2m v 共，0～t 2时间内，对B 运用动能定理有W ＝12m v 共2＝m v 028，B 错误；0～t 1时间内，由动量守恒定律有m v 0＝m v 1＋m v 2，A 与B 的动能之差ΔE k ＝12m v 12－12m v 22，结合v 1－v 2＝Δv ，可得ΔE k ＝12m v 0Δv ，C 正确；t 2时刻，由能量守恒定律可得弹簧的弹性势能E p ＝12m v 02－12m v 共2，结合v 共＝v 02，E p ＝12kx 2，解得弹簧的形变量x ＝v 023mk，D 错误． 5．(多选)(2022·山东烟台市高三期末)如图所示，质量为3m 的小球B 静止在光滑水平面上，质量为m 、速度为v 的小球A 与小球B 发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此碰撞后小球B 的速度可能有不同的值．碰撞后小球B 的速度大小可能是( )A ．0.2vB ．0.4vC ．0.5vD ．0.6v答案 BC解析 若A 、B 发生的是弹性碰撞，对A 、B 碰撞过程由动量守恒定律可得m v ＝m v 1＋3m v 2，则由机械能守恒定律可得12m v 2＝12m v 12＋12·3m v 22，解得碰撞后小球B 的速度大小为v 2＝2mm ＋3m v ＝12v ；若A 、B 发生的是完全非弹性碰撞，则碰后两者共速，根据动量守恒定律可得m v ＝(m ＋3m )v ′，解得碰撞后小球B 的速度大小为v ′＝14v ，即碰撞后小球B 的速度大小范围为14v ≤v B ≤12v ，故选B 、C. 6．(多选)(2022·山东济南市、聊城市等高三学情检测)如图所示，金属块内有一个半径为R 的光滑圆形槽，金属块放在光滑水平面上且左边挨着竖直墙壁．一质量为m 的小球(可视为质点)从离金属块左上端R 处静止下落，沿圆槽切线方向进入圆槽内，小球到达最低点后继续向右运动，恰好不能从圆形槽的右端冲出．已知重力加速度为g ，不计空气阻力．下列说法正确的是( )A ．小球第一次到达最低点时，小球对金属块的压力大小为5mgB ．金属块的质量为mC ．小球第二次到达最低点时的速度大小为2gRD ．金属块运动过程中的最大速度为2gR 答案 ABD解析 小球从静止到第一次到达最低点的过程，根据动能定理有mg ·2R ＝12m v 02，小球刚到最低点时，根据圆周运动和牛顿第二定律有F N －mg ＝m v 02R ，根据牛顿第三定律可知小球对金属块的压力大小为F N ′＝F N ，联立解得F N ′＝5mg ，A 正确；小球第一次到达最低点至小球到达圆形槽右端过程，小球和金属块水平方向动量守恒，则有m v 0＝(m ＋M )v ，根据能量守恒定律有mgR ＝12m v 02－12(m ＋M )v 2，解得M ＝m ，B 正确；小球第二次到达最低点的过程中，水平方向动量守恒，即有m v 0＝M v 1＋m v 2，又由能量守恒可得12m v 02＝12M v 12＋12m v 22，M ＝m ，解得v 1＝v 0＝2gR ，v 2＝0，C 错误，D 正确．[争分提能练]7.(多选)(2022·山东省实验中学高三检测)在足够长的光滑水平面上，物块A 、B 、C 位于同一直线上，A 位于B 、C 之间，A 的质量为m ，B 、C 的质量都为M ，且m ＝12M ，若开始时三者均处于静止状态，现给A 一个向右的冲量I ，物块间的碰撞都可以看作是弹性碰撞，关于A 与B 、C 间发生碰撞的分析正确的是( )A ．A 与B 、C 之间只能各发生一次碰撞B ．A 、B 之间只能发生一次碰撞，A 、C 之间可以发生两次碰撞 C ．A 、C 之间只能发生一次碰撞，A 、B 之间可以发生两次碰撞D ．A 、C 第一次碰撞后，C 速度大小为v C 1＝2m m ＋M ·Im答案 AD解析 选取向右为正方向，设A 、C 碰撞之前A 的速度为v A ，第一次A 、C 碰撞之后，A 的速度为v A 1，C 的速度为v C 1，对物块A ，根据动量定理有I ＝m v A ，A 、C 发生弹性碰撞，碰撞过程由系统的动量守恒有m v A ＝m v A 1＋M v C 1，由能量守恒有12m v A 2＝12m v A 12＋12M v C 12，又有m ＝12M ，联立解得v A 1＝m －M m ＋M v A ＝－I 3m ，v C 1＝2m m ＋M v A ＝2m m ＋M ·I m ＝2I3m ，故D 正确；由上述分析可知，A 、C 碰撞之后，A 反向弹回，则A 和B 可以发生碰撞，同理可得，A 和B 碰撞之后，A 和B 的速度分别为v B 1＝2m m ＋M v A 1＝－2I 9m ，v A 2＝m －M m ＋M v A 1＝I 9m ，则v A 2<v C 1，则A 和C 不能发生第二次碰撞，要想A 和B 发生第二次碰撞，A 和C 必须发生第二次碰撞，故B 、C 错误，A 正确．8．(多选)(2021·湖南卷·8)如图(a)，质量分别为m A 、m B 的A 、B 两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F 作用在A 上，系统静止在光滑水平面上(B 靠墙面)，此时弹簧形变量为x .撤去外力并开始计时，A 、B 两物体运动的a －t 图像如图(b)所示，S 1表示0到t 1时间内A 的a －t 图线与坐标轴所围面积大小，S 2、S 3分别表示t 1到t 2时间内A 、B 的a －t 图线与坐标轴所围面积大小．A在t1时刻的速度为v0.下列说法正确的是()A．0到t1时间内，墙对B的冲量等于m A v0B．m A>m BC．B运动后，弹簧的最大形变量等于xD．S1－S2＝S3答案ABD解析由于在0～t1时间内，物体B静止，则对B受力分析有F墙＝F弹，则墙对B的冲量大小等于弹簧对B的冲量大小，而弹簧既作用于B也作用于A，则可将研究对象转换为A，撤去F后A水平方向只受弹力作用，则根据动量定理有I＝m A v0(方向向右)，则墙对B的冲量与弹簧对A的冲量大小相等、方向相同，A正确；由a－t图像可知t1后弹簧被拉伸，在t2时刻弹簧的伸长量达到最大，根据牛顿第二定律有F弹＝m A a A＝m B a B，由题图(b)可知a B>a A，则m B<m A，B正确；由题图(b)可得，t1时刻B开始运动，此时A速度为v0，之后A、B动量守恒，A、B和弹簧整个系统能量守恒，则m A v0＝m A v A＋m B v B，可得A、B整体的动能不等于0，即弹簧的弹性势能会转化为A、B系统的动能，弹簧的形变量小于x，C错误；由a－t图像可知t1后B脱离墙壁，且弹簧被拉伸，在t1～t2时间内A、B组成的系统动量守恒，且在t2时刻弹簧的伸长量达到最大，A、B共速，由a－t图像中图线与横轴所围的面积表示Δv可知，在t2时刻A、B的速度分别为v A＝S1－S2，v B＝S3，A、B共速，则S1－S2＝S3，D正确．9．(2021·浙江1月选考·12)在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪．爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2∶1、初速度均沿水平方向的两个碎块．遥控器引爆瞬间开始计时，在5 s末和6 s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声．已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，忽略空气阻力．下列说法正确的是()A．两碎块的位移大小之比为1∶2。
动量与能量综合专题
动量与能量综合专题一、动量守恒定律动量守恒定律是物理学中的一个重要定律，它表述的是物体动量的变化遵循一定的规律。
当两个或多个物体相互作用时，它们的总动量保持不变。
这个定律的适用范围非常广泛，从微观粒子到宏观宇宙，只要有物体之间的相互作用，就可以应用动量守恒定律来描述。
在理解动量守恒定律时，需要注意以下几点：1、系统：动量守恒定律适用于封闭的系统，即系统内的物体之间相互作用，不受外界的影响。
2、总动量：动量的变化是指物体之间的总动量的变化，而不是单个物体的动量变化。
3、方向：动量是矢量，具有方向性。
在计算动量的变化时，需要考虑动量的方向。
二、能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的另一个重要定律，它表述的是能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
这个定律的适用范围同样非常广泛，从微观粒子到宏观宇宙，只要有能量的转化和转移，就可以应用能量守恒定律来描述。
在理解能量守恒定律时，需要注意以下几点：1、封闭系统：能量守恒定律适用于封闭的系统，即系统内的能量之间相互转化和转移，不受外界的影响。
2、转化与转移：能量的转化和转移是不同的。
转化是指一种形式的能量转化为另一种形式的能量，而转移是指能量从一个物体转移到另一个物体。
3、方向：能量的转化和转移是有方向的。
在计算能量的变化时，需要考虑能量的方向。
三、动量与能量的综合应用在实际问题中，动量和能量往往是相互的。
当一个物体受到力的作用时，不仅会引起物体的运动状态的变化，还会引起物体能量的变化。
因此，在解决复杂问题时，需要综合考虑动量和能量的因素。
例如，在碰撞问题中，两个物体相互作用后可能会发生弹射、粘合、破碎等情况。
这些情况的发生不仅与物体的动量有关，还与物体的能量有关。
如果两个物体的总动量不为零，它们将会继续运动；如果两个物体的总能量不为零，它们将会继续发生能量的转化和转移。
因此，在解决碰撞问题时，需要综合考虑物体的动量和能量因素。
四、总结动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中的两个重要定律，它们分别描述了物体动量的变化和能量的转化和转移遵循的规律。
高考二轮总复习课件物理(适用于老高考旧教材)专题2能量与动量第1讲 动能定理机械能守恒定律功能关系的
(1)建立运动模型。
(2)抓住运动过程之间运动参量的联系。
(3)分阶段或全过程列式计算。
(4)对于选定的研究过程,只考虑初、末位置而不用考虑中间过程。
注意摩擦力做功特点
深化拓展
应用动能定理解题应注意的三个问题
(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时间,比
动力学研究方法要简捷。
则重力的瞬时功率不为0,C错误;随着运动员在圆弧跳台上升高,速率逐渐
减小,所需要的向心力也在减小,向心力由台面的支持力与重力垂直接触面
向下的分力提供,由牛顿第二定律有FN-mgcos θ=m
大,v在减小,所以FN在减小,D正确。
2
,随着高度升高,θ在增
2.(命题角度1、2)(多选)一个质量为5 kg静止在水平地面上的物体,某时刻
能定理
1
Pt-W=2 m 2 ,则这一过程中小汽车克服阻力做的功为
D 错误。
W=Pt- 2 ,率启动
1
a-图像和
1
a-v 图像
1
F-图像问题
恒定加速度启动
1
F-v 图像
恒定功率启动
1
a- 图像
v
恒定加速度启动
1
F- 图像
v
①AB 段牵引力不变,做匀加速直线运动;
1
1
2
由动能定理得-mg·2r-W=2 2 − 2 1 2 ,联立解得小球克服阻力做的功
W=mgr,A 错误,B 正确;设再一次到达最低点时速度为 v3,假设空气阻力做
功不变,从最高点到最低点根据动能定理得
最低点,根据牛顿第二定律
1
mg·2r-W= 3 2
最新专题二动量能量
专题二 动量能量命题趋势本专题涉及的内容是动力学内容的继续和深化，其中的动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广泛，是自然界中普遍适用的基本规律，因此是高中物理的重点，也是高考考查的重点之一。
高考中年年有，且常常成为高考的压轴题。
如2002年、2003年理综最后一道压轴题均是与能量有关的综合题。
但近年采用综合考试后，试卷难度有所下降，因此动量和能量考题的难度也有一定下降。
要更加关注有关基本概念的题、定性分析现象的题和联系实际、联系现代科技的题。
试题常常是综合题，动量与能量的综合，或者动量、能量与平抛运动、圆周运动、热学、电磁学、原子物理等知识的综合。
试题的情景常常是物理过程较复杂的，或者是作用时间很短的，如变加速运动、碰撞、爆炸、打击、弹簧形变等。
教学目标：1．通过专题复习，掌握动量、能量综合问题的分析方法和思维过程，提高解决学科内综合问题的能力。
2．能够从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力。
教学重点：掌握动量、能量综合问题的分析方法和思维过程，提高解决学科内综合问题的能力。
教学难点：从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力。
教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程：一、知识概要冲量是力对时间的积累，其作用效果是改变物体的动量；功是力对位移的积累，其作用效果是改变物体的能量；冲量和动量的变化、功和能量的变化都是原因和结果的关系，对此，要像熟悉力和运动的关系一样熟悉。
在此基础上，还很容易理解守恒定律的条件，要守恒，就应不存在引起改变的原因。
能量还是贯穿整个物理学的一条主线，从能量角度分析思考问题是研究物理问题的一个重要而普遍的思路。
动能定理21222121mv mv W A -=动量 p =mv力的积累和效力对时间的积累效应力对位移功：W=FS cos α 瞬时功率：P =Fv cos α平均功率：αcos v F tW P ==动能系统所受合力为零或不受外力牛顿第二定律F=ma冲量 I =Ft动量定理Ft =mv 2-mv 1动量守恒定律m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1’+m 2v 2’应用动量定理和动能定理时，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统，而应用动量守恒定律和机械能守恒定律时，研究对象必定是系统；此外，这些规律都是运用于物理过程，而不是对于某一状态（或时刻）。
最新动量和能量专题幻灯片
⑸图象描述
v vm0
vmt d vMt
0 t0
t
“子弹”穿出“木
块” v
vm0
v vm0
≤d mvm/M+m
0 t0
t
v “子弹”未穿出“木块”
vm0
0
t0
t mvm/M+m Δsm
(mvmo-MvM0)/M+m Δs
0
t
vM0
“子弹”迎击“木块” 未穿出
“子弹”与“木块” 间恒作用一对力
练习
例：如图所示,质量M的平板小车左端放着m 的铁块，它与车之间的动摩擦因数为μ.开始时 车与铁块同以v0的速度向右在光滑水平地面上 前进,并使车与墙发生正碰.设碰撞时间极短,碰 撞时无机械能损失,且车身足够长,使铁块始终 不能与墙相碰.求: 铁块在小车上滑行的总路程. (g=10m/s2)
△E=m3g(x1+x2)－m1g(x1+x2) ③ C换成D后，当B刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同，由能 量关系得
1 2 ( m 3 m 1 ) v 2 1 2 m 1 v 2 ( m 3 m 1 ) g ( x 1 x 2 ) m 1 g ( x 1 x 2 ) E ④
由③④式得 1 2(2m 1m 3)v2m 1g(x1x2)
（1）动量守恒定律： 适用条件——系统不受外力或所受外力之和为零 公式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2 ′ 或 p=p ′ （2）机械能守恒定律： 适用条件——只有重力（或弹簧的弹力）做功 公式：Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 或 ΔEp= －ΔEk
例：图示:质量为M的滑槽静止在光滑的水平面滑槽的
典型情景
规律种种 ⑴动力学规律：两物体的加速度大小与质量成反比． ⑵运动学规律：两个作匀变速运动物体的追及问题、相
高中物理选必一第一章动量守恒定律(1动量2动量定理)
第一章动量守恒定律第1节动量知识点一、动量(1)定义：物体质量和速度的乘积，用字母p 表示，p ＝m v .(2)动量的矢量性：动量既有大小，又有方向，是矢量．动量的方向与速度的方向一致，运算遵循矢量运算法则．(3)单位：国际单位是千克·米每秒，符号是kg·m/s.(4)动量具有相对性：选取不同的参考系，同一物体的速度可能不同，物体的动量也就不同，即动量具有相对性．通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指相对地面的动量．知识点二、动量与速度、动能的区别和联系动量与速度动量与动能区别①动量在描述物体运动方面更进一步，更能体现运动物体的作用效果②速度描述物体运动的快慢和方向①动量是矢量，从运动物体的作用效果方面描述物体的状态②动能是标量，从能量的角度描述物体的状态联系①动量和速度都是描述物体运动状态的物理量，都是矢量，动量的方向与速度方向相同，且p ＝mv ②动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，且p ＝2mE k 或E k ＝p 22m知识点三、动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差，即Δp ＝p ′－p(2)动量的变化量Δp 也是矢量，其方向与速度的改变量Δv 相同．(3)因为p ＝m v 是矢量，只要m 的大小、v 的大小和v 的方向三者中任何一个发生了变化，动量p 就发生变化．(4)动量变化量Δp 的计算①当物体做直线运动时，只需选定正方向，与正方向相同的动量取正，反之取负．若Δp 是正值，就说明Δp 的方向与所选正方向相同；若Δp 是负值，则说明Δp 的方向与所选正方向相反．②当初、末状态动量不在一条直线上时，可按平行四边形定则求Δp 的大小和方向．典例分析一、对动量和动量增量的理解例1关于动量变化，下列说法正确的是()A ．做直线运动的物体速度增大时，动量的增量Δp 的方向与运动方向相同B ．做直线运动的物体，速度减小时，动量增量Δp 的方向与运动方向相反C ．物体的速度大小不变时，动量的增量Δp 为零D ．物体做平抛运动时，动量的增量一定不为零二、动量变化量的计算例2羽毛球是速度最快的球类运动之一，林丹扣杀羽毛球的速度可达到342km/h，假设球飞来的速度为90km/h，林丹将球以342km/h的速度反向击回．设羽毛球质量为5g,试求：(1)林丹击球过程中羽毛球的动量变化量．(2)在林丹的这次扣杀中，羽毛球的速度变化、动能变化各是多少？专题一对动量及动量变化的理解例3关于动量的变化，下列说法正确的是()A．做直线运动的物体速度增大时，动量的增量Δp的方向与运动方向相同B．做直线运动的物体速度减小时，动量的增量Δp的方向与运动方向相反C．物体的速度大小不变时，动量的增量Δp为零D．物体做曲线运动时，动量的增量一定不为零专题二对动量及动量变化的计算例4羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342km/h，假设球飞来的速度为90km/h，运动员将球以342km/h的速度反向击回．设羽毛球的质量为5g，试求(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量．(2)在运动员的这次扣杀中，羽毛球的速度变化、动能变化各是多少？专题三碰撞中的动量变化例5质量为0.1kg的小球从1.25m高处自由落下，与地面碰撞后反弹回0.8m高处．取竖直向下为正方向，且g ＝10m/s2.求：(1)小球与地面碰前瞬间的动量；(2)球与地面碰撞过程中动量的变化．第2节动量定理知识点一、冲量(1)概念：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量．(2)定义式：I＝Ft.(3)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量，力越大，作用时间越长，冲量就越大．(4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号为N·s.知识点二、冲量的理解(1)冲量的绝对性．由于力和时间均与参考系无关，所以力的冲量也与参考系的选择无关．(2)冲量是矢量．冲量的运算服从平行四边形定则，合冲量等于各外力的冲量的矢量和，若整个过程中，不同阶段受力不同，则合冲量为各阶段冲量的矢量和．(3)冲量是过程量，它是力在一段时间内的积累，它取决于力和时间这两个因素．所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量．知识点三、冲量的计算(1)恒力的冲量：公式I＝Ft适用于计算某个恒力的冲量，这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力方向一致．若力为同一方向均匀变化的力，该力的冲量可以用平均力计算，若力为一般变力则不能直接计算冲量．(2)变力的冲量①变力的冲量通常可利用动量定理I＝Δp求解．②可用图象法计算如图所示变力冲量，若某一力方向恒定不变，那么在F－t图象中，图中阴影部分的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．知识点四、冲量与功(1)联系：冲量和功都是力作用过程的积累，是过程量．(2)区别：冲量是矢量，是力在时间上的积累，具有绝对性；功是标量，是力在位移上的积累，有相对性．知识点四、动量定理1．内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量．这个关系叫做动量定理．2．表达式：I＝Δp或Ft＝m v′－m v.3．对动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．(2)动量定理的表达式是矢量式，它说明合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等，而且方向相同．(3)动量的变化率和动量的变化量由动量定理可得出F＝p′－pt，它说明动量的变化率决定于物体所受的合外力．而由动量定理I＝Δp可知动量的变化量取决于合外力的冲量，它不仅与物体的受力有关，还与力的作用时间有关．(4)动量定理具有普遍性，即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，不论作用力是恒力还是变力，不论几个力的作用时间是相同还是不同都适用．4．动量定理的应用(1)定性分析有关现象由F＝Δpt可知：①Δp一定时，t越小，F越大；t越大，F越小．②Δp越大，而t越小，F越大．③Δp越小，而t越大，F越小．(2)应用动量定理解决问题的一般步骤①审题，确定研究对象：对谁、对哪一个过程．②对物体进行受力分析，分析力在过程中的冲量，或合力在过程中的冲量．③抓住过程的初、末状态，选定参考方向，对初、末状态的动量大小、方向进行描述．④根据动量定理，列出动量定理的数学表达式．⑤写清各物理量之间关系的补充表达式．⑥求解方程组，并分析作答．典例分析一、冲量的理解例1如图所示，质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中，重力、弹力的冲量各是多大？二、平均冲量的计算例2如图所示，质量为m＝1kg的小球由高h1＝0.45m处自由下落，落到水平地面后，反弹的最大高度为h2＝0.2m，从小球下落到反弹到最高点经历的时间为Δt＝0.6s，g取10m/s2.求：小球撞击地面过程中，球对地面的平均压力F的大小．三、合力冲量的计算例3质量为1.0kg的小球从20m高处自由下落到软垫上，反弹后上升的最大高度为5.0m，小球与软垫接触时2)()间为1.0s，在接触时间内小球受到的合力的冲量大小为(空气阻力不计，g＝10m/sA．10N·s B．20N·s C．30N·s D．40N·s四、冲量的综合应用例4用0．5kg的铁锤把钉子钉进木头里，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，那么：(1)不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？(2)考虑铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大？(g取10m/s2)(3)比较(1)和(2)，讨论是否要计铁锤的重力。
高考物理二轮复习第一部分专题二能量与动量第三讲碰撞与动量守恒定律课件.ppt
2019-9-12
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考点 1 冲量与动量定理的应用
2019-9-12
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(多选)(2017·全国卷Ⅲ)一质量为 2 kg 的物块 在合外力 F 的作用下从静止开始沿直线运动．F 随时间 t 变化的图线如图所示，则( )
A．t＝1 s 时物块的速率为 1 m/s
B．t＝2 s 时物块的动量大小为 4 kg·m/s
A．重力的冲量
B．合力的冲量
C．刚到达底端时的动量
D．刚到达底端时的动能
2019-9-12
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解析：设斜面的高度为 h，倾角为 θ，则物体沿斜面 下滑的位移 s＝sinh θ，下滑的加速度 a＝gsin θ.由 s＝12at2 得，物体沿斜面下滑的时间 t＝ gs2inh2θ.重力的冲量 IG ＝mgt＝simn θ 2gh，方向竖直向下．因为两斜面的倾角 θ 不同，所以两物体重力的冲量大小不相等，但方向相同， A 错误．物体所受合力的冲量 I 合＝mgsin θ·t＝m 2gh，
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解决本讲的问题，要紧扣命题特点， 高考中主要以 两种命题形式出现：一是综合应用动能定理、机械能守 恒定律和动量守恒定律，结合动力学方法解决多运动过 程问题：二是运用动能定理和能量守恒定律解决电场、 磁场内带电粒子运动或电磁感应问题．因此要在审题上 狠下功夫，弄清运动情景，挖掘隐含条件，有针对性地 选择相应的规律和方法．
明小球所受重力与水平恒力的合力充当向心力．
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解析：(1)在 C 点的合力 tan α＝mFg0 ＝34， F 合＝ （mg）2＋F20＝54mg， 在 C 点合力提供向心力 F 合＝mvR2C， 解得 F0＝34mg，vC＝ 5g2R. (2)从 A 到 C 由动能定理得 －mg(R＋Rcos α)－F0Rsin α＝12mv2C－12mv2A，
动量和能量PPT课件
f ·l = mv02/2 - mv12/2
v02 v02 / 4 v02 v22
3 2
v02 v02 / v02 v12
4
3 1
v1
3 2
v0
v2
2 2
v0
六合实验高中
析与解 (2)由动量定理: f t1 = mv0 - mv1
动量和能量
f t2 = mv1 – mv2 f t3 = mv2 – mv0/2
可认为是圆滑的，滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不
动．则下列说法中正确的是 (
)
A．甲在B点的速率一定大于乙在B1点的速率
B．甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程
C．甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移
D．甲在B点的动能一定大于乙在B1点的动能
六合实验高中
例与练
动量和能量
4、如图所示，三块完全相同的木块固定在水平地面上，
C. 动量守恒，机械能不守恒
D. 动量不守恒，机械能不守恒
析与解
子弹射入木块过程系统要克服介质阻力做功，机 械能不守恒；整个过程墙壁对弹簧有向右的弹力， 系统合外力不为0，动量不守恒。
六合实验高中
例与练
动量和能量
9、如图示:质量为M的滑槽静止在光滑的水平面滑槽的 AB部分是半径为R的1/4的光滑圆弧,BC部分是水平面,
设质((12))点速子子，度弹弹子为穿穿弹v过0过子射三A弹出木和穿木块穿过块的过木C时B时块间时速时之的度受比速变到t度1为的∶vv1阻t=02/∶?力2t.一3求v=样2：?=，? 子弹可视为
析与解 (1)由动能定理:
f ·3l = mv02/2 - m(v0 /2) 2/2
V0 A B C
老高考适用2023版高考物理二轮总复习第1部分题突破方略专题2能量与动量第1讲功和能课件
专题突破方略
专题二 能量与动量 第1讲 功和能
真题速练·明考情 核心知识·固双基 命题热点·巧突破 应用创新·提素养
真题速练·明考情
1．(多选)(2022·广东高考)如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小
车，在水平MN段以恒定功率200 W、速度5 m/s匀速行驶，在斜坡PQ段
以恒定功率570 W、速度2 m/s匀速行驶．已知小车总质量为50 kg，MN
③摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热．
2．几个重要的功能关系 (1)重力的功等于重力势能的减少量，即WG＝－ΔEp． (2)弹力的功等于弹性势能的减少量，即W弹＝－ΔEp． (3)合力的功等于动能的变化，即W＝ΔEk． (4)重力和系统内弹簧弹力之外的其他力的功等于机械能的变化，即 W其他＝ΔE． (5) 系 统 内 一 对 滑 动 摩 擦 力 做 的 功 是 系 统 内 能 改 变 的 量 度 ， 即 Q ＝
v1＝
P额＝1 200 Tm 300
m/s
＝4 m/s，此过程所用时间和上升高度分别为 t1＝va11＝45 s＝0.8 s，h1＝2va211
＝2×42 5
m＝1.6
m，重物以最大速度匀速时，有
vm＝PT额＝
P额 ＝1 200 mg 200
m/s
＝6 m/s，重物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上升高度分别为
做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最
大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度
刚好为零，重物在第一阶段做匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得
a1＝
Tm－mg＝ m
300－20×10 20
m/s2＝5
m/s2，
高三物理动量和能量PPT教学课件 (2)
之间的动摩擦因数μ = 0.2。取重加速度g = 10m/s²。
A、B均可视为质点。求
（1）A与B碰撞前瞬间的速度大小vA； （2）碰后瞬间，A、B共同的速度大小v； c
（3）在半圆形轨道的最高点c，轨道对A、B
的作用力N的大小。
A v0
R B
a
s
b
解：（1） A做匀减速运动 amgg
m vA²– v0²= –2as
023.中山市华侨中学第三次模考卷9 9．对一个质量不变的物体，下列说法正确的是 （ACD ） A．物体的动能发生变化，其动量必定变化。 B．物体的动量发生变化，其动能必定变化。 C．物体所受合外力不为零，物体的动量必发生变化，
但物体的动能不一定变化。 D．物体所受的合外力为零时，物体的动量一定不发
剪断细线，求：
⑴滑块P滑上乙车前的瞬时速度的大小；
⑵滑块P滑上乙车后最终未滑离乙 车，滑块P在乙车上滑行的距离． （取g=10m/s2）
P 甲乙
解：⑴设滑块P滑上乙车前的速度为v， 对整体应用动量守恒和能量关系有：
mv－2MV = 0
E01 2m2v1 22M2V 解之得v = 4m/s V=1m/s
2mg N
求出 N = 8N
011.08届启东市第一次调研测试卷15
15．如图所示, 光滑水平面上放置质量均为M=2kg
的甲、乙两辆小车，两车之间通过一感应开关相连
（当滑块滑过感应开关时，两车自动分离），甲车上
表面光滑，乙车上表面与滑块P之间的动摩擦因数 μ=0.5．一根通过细线拴着且被压缩的轻质弹簧固定在 甲车的左端，质量为m=1kg的滑块P(可视为质点)与弹 簧的右端接触但不相连，此时弹簧的弹性势能E0=10J， 弹簧原长小于甲车长度，整个系统处于静止状态．现
(新高考适用)2023版高考物理二轮总复习专题2 能量与动量 第2讲 动量 动量守恒定律
第一部分 专题二 第2讲基础题——知识基础打牢1. (多选)(2022·广东汕头二模)科学家常在云室中加入铅板以降低运动粒子的速度．图示为物理学家安德森拍下的正电子在云室中运动的径迹，已知图示云室加垂直纸面方向的匀强磁场，由图可以判定( BC )A ．匀强磁场方向向外B ．正电子由上而下穿过铅板C ．正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同D ．正电子在铅板上、下磁场运动中动量大小相等【解析】 正电子在匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，则有qvB ＝m v 2r 解得r ＝mv qB，由于正电子经过铅板后速度会减小，可知正电子经过铅板后的轨迹半径减小，从图中可以看出正电子在铅板上方轨迹半径比下方轨迹半径大，故正电子由上而下穿过铅板，由左手定则判断匀强磁场方向向里，A 错误，B 正确；正电子经过铅板后速度会减小，则正电子经过铅板后动量减小，正电子在铅板上、下磁场运动中动量大小不相等，D 错误；正电子在磁场中做圆周运动的角速度为ω＝v r ＝qBm可知正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同，C 正确．故选BC.2. (多选)(2022·重庆八中模拟)2022北京冬奥会期间，校园陆地冰壶也在积极的参与中．如图所示，某次投掷时，冰壶A 以速度v ＝3 m/s 与冰壶B 发生正碰，碰撞前后的速度均在同一直线上，若A 、B 的质量均为1 kg ，则下列说法正确的是( CD )A ．碰撞后A 的速度可能为2 m/sB ．碰撞后B 的速度可能为1 m/sC ．碰撞后A 不可能反向运动D ．碰撞后B 的速度可能为2.5 m/s【解析】 设A 、B 的质量为m ，若发生弹性碰撞，根据动量守恒得mv ＝mv A ＋mv B ，根据机械能守恒得12mv 2＝12mv 2A ＋12mv 2B ，解得A 、B 的速度分别为v A ＝0，v B ＝v ＝3 m/s ，若发生完全非弹性碰撞，则mv ＝(m ＋m )v 共，解得A 、B 的共同速度为v 共＝1.5 m/s ，所以碰撞后A 、B 球的速度范围分别为0～1.5 m/s,1.5 m/s ～3 m/s ，故选CD.3. (2022·广东汕头二模)汕头市属于台风频发地区，图示为风级(0～12)风速对照表．假设不同风级的风迎面垂直吹向某一广告牌，且吹到广告牌后速度立刻减小为零，则“12级”风对广告牌的最大作用力约为“4级”风对广告牌最小作用力的( A )C ．27倍D ．9倍【解析】 设空气的密度为ρ，广告牌的横截面积为S ，经过Δt 时间撞击在广告牌上的空气质量为Δm ＝ρΔV ＝ρSv Δt ，根据动量定理可得F Δt ＝Δmv ，解得F ＝ρSv 2，根据牛顿第三定律可知，风对广告牌作用力为F ′＝F ＝ρSv 2∝v 2，则“12级”风对广告牌的最大作用力与“4级”风对广告牌最小作用力的比值为F 12′F 4′＝36.925.52≈45，故选A.4. (2022·江苏连云港模拟)离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机，这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等．某航天器质量M ，单个离子质量m ，带电量q ，加速电场的电压为U ，高速离子形成的等效电流强度为I ，根据以上信息计算该航天器发动机产生的推力为( B )A ．I mU qB ．I 2mUqC ．I3mUqD ．I5mUq【解析】 对离子，根据动能定理有qU ＝12mv 2，解得v ＝2qUm，根据电流的定义式则有I ＝Q Δt ＝Nq Δt ，对离子，根据动量定理有F ·Δt ＝Nmv ，解得F ＝Nmv Δt ＝mvIq＝I 2Um q，根据牛顿第三定律，推进器获得的推力大小为F ′＝I2Umq，故B 正确，A 、C 、D 错误．5. (多选)(2022·湖南长郡中学月考)如图所示，质量为m 的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB 长度为2R ，现将质量也为m 的小球从距A 点正上方h 0高处由静止释放，然后由A 点经过半圆轨道后从B 冲出，在空中能上升的最大高度为h 02(不计空气阻力)．则下列说法错误的是( ACD )A ．小球和小车组成的系统动量守恒B ．小车向左运动的最大距离为RC ．小球从B 点离开小车不会再落回轨道内D ．小球从B 点离开小车后又会从B 点落回轨道，再次恰好到达A 点时速度为零不会从A 点冲出【解析】 小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，所以只是系统水平方向动量守恒，故A 错误；系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：mv －mv ′＝0，m2R －x t ＝m xt解得x ＝R ，故B 正确；由于小球第二次在车中滚动时，对应位置的速度减小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，克服摩擦力做的功小于12mgh 0，因此小球一定能从A 点冲出，故D 错误；小球与小车组成的系统水平方向上动量守恒，则知小球由B 点离开小车时水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度均为零，小球离开小车后竖直上抛运动，最后又从B 点落回，故C 错误．故选ACD.6. (多选)(2022·湖南长沙二模)如图所示一平板车A 质量为2m ，静止于光滑水平面上，其右端与竖直固定挡板相距为L .小物块B 的质量为m ，以大小为v 0的初速度从平板车左端开始向右滑行，一段时间后车与挡板发生碰撞，已知车碰撞挡板时间极短，碰撞前后瞬间的速度大小不变但方向相反．A 、B 之间的动摩擦因数为μ，平板车A 表面足够长，物块B 总不能到平板车的右端，重力加速度大小为g .L 为何值，车与挡板能发生3次及以上的碰撞( CD )A ．L ＝v20μgB ．L ＝v2032μgC ．L ＝v2065μgD ．L ＝v2096μg【解析】 在车与挡板碰撞前，有mv 0＝2mv A ＋mv B ，如果L 为某个值L 1，使A 与挡板能发生二次碰撞，从A 开始运动到与挡板第一次碰撞前瞬间，对A 由动能定理可得μmgL 1＝12·2mv 2A ，设A 第二次与挡板碰撞前瞬间A 、B 的速度大小分别为v A ′、v B ′，从A 与挡板第一次碰撞后瞬间到第二次碰撞前瞬间，由动量守恒定律可得mv B －2mv A ＝2mv A ′＋mv B ′且第二次碰撞前，A 、B 未达到共同速度，A 在这段时间内先向左后向右运动，加速度保持不变，根据匀变速直线运动的对称性可知v A ′＝v A ，A 与挡板第二次碰撞后经一段时间后A 、B 同时停止运动，即mv B ′－2mv A ′＝0，联立解得L 1＝v2064μg ，车与挡板能发生3次及以上的碰撞的条件L <v 2064μg，故C 、D 可能，A 、B 不可能．7. (多选)(2022·江西贵溪二模)如图所示，在光滑水平面上放置一个质量为M 的滑块，滑块的一侧是一个14弧形凹槽OAB ，凹槽半径为R ，A 点切线水平，另有一个质量为m (m >M )的小球以速度v 0从A 点冲上凹槽，重力加速度大小为g ，不计摩擦．下列说法中正确的是( AB )A ．当v 0＝2gR 时，小球不可能到达B 点B ．当v 0＝2gR 时，小球在弧形凹槽上运动的过程中，滑块的动能一直增大C ．如果小球的速度足够大，小球将从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上D ．当v 0＝gR 时，小球返回A 点后可能做自由落体运动【解析】 当小球能够恰好到达B 点时，设小球和滑块达到共同速度v ，根据动量守恒定律有mv 0＝(m ＋M )v ，根据机械能守恒定律有12mv 20＝12(m ＋M )v 2＋mgR ，联立以上两式解得v 0＝2M ＋mMgR >2gR ，所以当v 0＝2gR 时，小球不能到达B 点，A 正确；当v 0＝2gR 时，小球未到达B 点，小球从进入凹槽至最高点的过程中，小球对滑块的作用力始终做正功，所以滑块的动能一直增大，B 正确；如果小球的初速度足够大，小球将从B 点冲出，由于B 点的切线方向竖直，小球离开滑块时，二者水平方向的速度相同，小球相对滑块做竖直上抛运动，最后将从B 再次进入凹槽，最后从滑块的右侧离开，C 错误；当v 0＝gR 时，小球再次回到凹槽底部时的速度为v 1，凹槽的速度为v 2，根据系统机械能守恒和水平方向动量守恒可得12mv 20＝12mv 21＋12Mv 22，mv 0＝mv 1＋Mv 2，解得v 1＝m －M m ＋M v 0，因为m >M ，则可知v 1＝m －M m ＋M v 0>0，小球返回A 点后做平抛运动，而不是自由落体运动，D 错误．故选AB.应用题——强化学以致用8. (多选)(2022·重庆二诊)喷丸处理是一种表面强化工艺，即使用丸粒轰击工件表面，提升工件疲劳强度的冷加工工艺．用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀性等．某款喷丸发射器采用离心的方式发射喷丸，转轮直径为530 mm ，角速度为230 rad/s ，喷丸离开转轮时的速度与转轮上最大线速度相同．喷丸撞击到器件表面后发生反弹，碰撞后垂直器件方向的动能变为碰撞前动能的81%，沿器件表面方向的速度不变．一粒喷丸的质量为3.3×10－5kg ，若喷丸与器件的作用时间相同，且不计喷丸重力，则关于图甲、乙所示的两种喷射方式的说法正确的是( AD )A ．喷丸发出过程喷丸发射器对一粒喷丸做的功约为0.06 JB ．喷丸发出过程喷丸发射器对一粒喷丸做的功约为0.12 JC ．图甲、乙所示一粒喷丸对器件表面的平均作用力之比为2∶1D ．图甲、乙所示一粒喷丸对器件表面的平均作用力之比为2∶ 3【解析】 喷丸离开转轮时的速度与转轮上最大线速度相同，转轮上线速度的最大值为v ＝ωr ＝60.95 m/s ，则喷丸发出过程喷丸发射器对喷丸做的功约为W ＝12mv 2≈0.06 J，选项A 正确，B 错误；结合题述可知，喷丸碰撞后垂直器件表面的速度大小变为碰撞前的90%，设喷丸速度为v ，垂直喷射时有F 1＝0.9mv －－mvt，以60°角喷射时，有F 2＝0.9×32mv －⎝ ⎛⎭⎪⎫－32mv t，解得F 1F 2＝23，选项C 错误，D 正确．故选AD.9. (多选)(2022·河北衡水四调)质量为3m 足够长的木板静止在光滑的水平面上，木板上依次排放质量均为m 的木块1、2、3，木块与木板间的动摩擦因数均为μ.现同时给木块1、2、3水平向右的初速度v 0、2v 0、3v 0，已知重力加速度为g .则下列说法正确的是( BCD )A ．木块1相对木板静止前，木板是静止不动的B ．木块1的最小速度是12v 0C ．木块2的最小速度是56v 0D ．木块3从开始运动到相对木板静止时对地位移是4v 2μg【解析】 木块1在木板上向右减速运动，该过程木板向右做加速运动，当木块1与木板速度相等时相对木板静止，由此可知，木块1相对静止前木板向右做加速运动，故A 错误；木块与木板组成的系统所受合外力为零，当木块1与木板共速时木板的速度最小，设木块与木板间的摩擦力为f ，则木块1的加速度a 1＝f m 做匀减速运动，而木板a ＝3f 3m ＝fm做匀加速运动，则v 1＝v 0－a 1t ＝at ，v 1＝12v 0，故B 正确；设木块2的最小速度为v 2，此时木块2与木板刚刚共速，木块2此时速度的变量为2v 0－v 2，则木块3此时速度为3v 0－(2v 0－v 2)＝v 0＋v 2，由动量守恒定律得：m (v 0＋2v 0＋3v 0)＝5mv 2＋m (v 0＋v 2)，解得v 2＝56v 0，故C 正确；木块与木板组成的系统动量守恒，以向右为正方向，木块3相对木板静止过程，由动量守恒定律得m (v 0＋2v 0＋3v 0)＝(3m ＋3m )v 3，解得v 3＝v 0，对木块3，由动能定理得－μmgx ＝12mv 23－12m (3v 0)2，解得x ＝4v20μg，故D 正确．故选BCD.10. (2022·辽宁沈阳二模)如图(a)，质量分别为m A 、m B 的A 、B 两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F 作用在A 上，系统静止在光滑水平面上(B 靠墙面)，此时弹簧形变量为x .撤去外力并开始计时，A 、B 两物体运动的a t 图像如图(b)所示，S 1表示0到t 1时间内A的a t 图线与坐标轴所围面积大小，S 2、S 3分别表示t 1到t 2时间内A 、B 的a t 图线与坐标轴所围面积大小．A 在t 1时刻的速度为v 0.下列说法正确的是( C )A ．m A <mB B ．S 1＋S 2＝S 3C ．0到t 1时间内，墙对B 的冲量大小等于m A v 0D ．B 运动后，弹簧的最大形变量等于x【解析】 a t 图线与坐标轴所围图形的面积大小等于物体速度的变化量，因t ＝0时刻A 的速度为零，t 1时刻A 的速度大小v 0＝S 1，t 2时刻A 的速度大小v A ＝S 1－S 2，B 的速度大小v B＝S3，由图(b)所示图像可知，t1时刻A的加速度为零，此时弹簧恢复原长，B开始离开墙壁，到t2时刻两者加速度均达到最大，弹簧伸长量达到最大，此时两者速度相同，即v A＝v B，则S1－S2＝S3，t1到t2时间内，A与B组成的系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得m A v0＝(m A＋m B)v A，联立解得m A∶m B＝S3∶S2，由图知S3>S2，所以m A>m B，故A、B错误；撤去外力后A受到的合力等于弹簧的弹力，0到t1时间内，对A，由动量定理可知，合力即弹簧弹力对A的冲量大小I＝m A v0，弹簧对A与对B的弹力大小相等、方向相反、作用时间相等，因此弹簧对B的冲量大小与对A的冲量大小相等、方向相反，即弹簧对B的冲量大小I弹簧＝m A v0，对B，以向右为正方向，由动量定理得I墙壁－I弹簧＝0，解得，墙对B的冲量大小I墙壁＝m A v0，方向水平向右，故C正确；B运动后，当A、B速度相等时弹簧形变量(伸长量或压缩量)最大，此时A、B的速度不为零，A、B的动能不为零，由能量守恒定律可知，B运动后弹簧形变量最大时A、B的动能与弹簧的弹性势能之和与撤去外力时弹簧的弹性势能相等，则B 运动后弹簧形变量最大时弹簧弹性势能小于撤去外力时弹簧的弹性势能，即B运动后弹簧形变量最大时弹簧的形变量小于撤去外力时弹簧的形变量x，故D错误．11. (2022·山东押题练)2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手谷爱凌以188.25分的成绩获得金牌．北京冬奥会报道中利用“Al＋8K”技术，把全新的“时间切片”特技效果首次运用在8K直播中，更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间，给观众带来全新的视觉体验．将谷爱凌视为质点，其轨迹视为一段抛物线图．图(a)是“时间切片”特技的图片，图(b)是谷爱凌从3 m高跳台斜向上冲出的运动示意图，图(c)是谷爱凌在空中运动时离跳台底部所在水平面的高度y随时间t变化的图线．已知t＝1 s时，图线所对应的切线斜率为4(单位：m/s)，重力加速度g取10 m/s2，忽略空气阻力．(1)求谷爱凌冲出跳台时竖直速度的大小；(2)求谷爱凌离跳台底部所在水平面的最大高度；(3)若谷爱凌从空中落到跳台底部所在水平地面时与地面的碰撞时间Δt＝0.4 s，经缓冲没有脱离地面，水平速度不受影响，求碰撞过程中谷爱凌受到地面的平均作用力大小与自身重力大小的比值．【答案】(1)14 m/s (2)12.8 m (3)5【解析】(1)运动员竖直方向做匀减速直线运动，有v y＝v y0－gty t 图线斜率表示竖直分速度，t ＝1 s 时v y ＝4 m/s解得谷爱凌冲出跳台时的竖直分速度v y 0＝14 m/s 谷爱凌冲出跳台时竖直速度的大小为14 m/s.(2)最高点竖直分速度为0，竖直方向做匀减速直线运动，设离开跳台可以上升h 高度，则0－v 2y 0＝－2gh代入数据解得h ＝9.8 m 跳台离地面高度y 0＝3 m解得离跳台底部所在水平面的最大高度为y ＝h ＋y 0＝12.8 m.(3)谷爱凌落到跳台底部所在水平面的竖直分速度大小v yt ＝2gy ＝16 m/s落在水平地面时，在竖直方向上，运动员受重力和水平地面的作用力，水平方向速度不变，以竖直向上为正方向，由动量定理得(F －mg )Δt ＝0－(－mv yt )代入数据解得Fmg＝5.12. (2021·浙江6月选考)如图所示，水平地面上有一高H ＝0.4 m 的水平台面，台面上竖直放置倾角θ＝37°的粗糙直轨道AB 、水平光滑直轨道BC 、四分之一圆周光滑细圆管道CD 和半圆形光滑轨道DEF ，它们平滑连接，其中管道CD 的半径r ＝0.1 m 、圆心在O 1点，轨道DEF 的半径R ＝0.2 m 、圆心在O 2点，O 1、D 、O 2和F 点均处在同一水平线上．小滑块从轨道AB 上距台面高为h 的P 点由静止下滑，与静止在轨道BC 上等质量的小球发生弹性碰撞，碰后小球经管道CD 、轨道DEF 从F 点竖直向下运动，与正下方固定在直杆上的三棱柱G 碰撞，碰后速度方向水平向右，大小与碰前相同，最终落在地面上Q 点．已知小滑块与轨道AB 间的动摩擦因数μ＝112，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2.(1)若小滑块的初始高度h ＝0.9 m ，求小滑块到达B 点时速度v 0的大小； (2)若小球能完成整个运动过程，求h 的最小值h min ；(3)若小球恰好能过最高点E ，且三棱柱G 的位置上下可调，求落地点Q 与F 点的水平距离x 的最大值x max .【答案】 (1)4 m/s (2)0.45 m (3)0.8 m【解析】 (1)小滑块在AB 轨道上运动，根据动能定理得mgh －μmg cos θ·hsin θ＝12mv 20，解得v 0＝4 m/s.(2)小滑块与小球碰撞后动量守恒，机械能守恒，因此有mv 0min ＝mv 块＋mv 球min ，12mv 20min ＝12mv 2块＋12mv 2球min ， 解得v 块＝0，v 球min ＝v 0min ，小球沿CDEF 轨道运动，在最高点可得mg ＝m v 2E minR，从C 点到E 点由机械能守恒可得 12mv 2E min ＋mg (R ＋r )＝12mv 2球min ， 由(1)问可知，小滑块提供给小球的初速度v 0min ＝43gh min ，解得h min ＝0.45 m.(3)设F 点到G 点的距离为y ，小球从E 点到G 点的运动，由动能定理得mg (R ＋y )＝12mv2G －12mv 2E min ， 由平抛运动可得x ＝v G t ，H ＋r －y ＝12gt 2，联立可得水平距离为x ＝20.5－y0.3＋y ，由数学知识可得当0.5－y ＝0.3＋y ，x 取最大值，最大值为x max ＝0.8 m.。
老高考适用2023版高考物理二轮总复习第1部分题突破方略专题2能量与动量第2讲动量’量守恒定律课件
(D )
【解析】 设 t 时间内有体积为 V 的水打在钢板上，则这些水的质
量 m＝ρV＝ρSvt＝14πd2ρvt，以这部分水为研究对象，它受到钢板的作用 力为 F，以水运动的方向为正方向，由动量定理得 Ft＝0－mv，解得 F ＝－14πd2ρv2，水流速度 v＝QS＝π4dQ2，得 F＝－4πρdQ22，根据牛顿第三定律， 钢板受到水的冲力 F′＝4πρdQ22，故选 D．
1．(2022·辽宁押题卷)气垫鞋指的是鞋底上部和鞋底下部之间设置 有可形成气垫的储气腔的鞋子，通过气垫的缓冲减小地面对脚的冲击 力．某同学的体重为G，穿着平底布鞋时双脚竖直着地过程中与地面的 作用时间为t0．
受到地面的平均冲击力大小为2.4G．若脚着地前的速度保持不变，
该同学穿上某型号的气垫鞋时，双脚竖直着地过程中与地面的作用时间
(2)碰撞模型 ①可熟记一些特例：例如“一动一静”模型中，两物体发生弹性正 碰后的速度满足：v1′＝mm11－＋mm22v1，v2′＝m12＋m1m2v1． ②熟记弹性正碰的一些结论，例如，当两球质量相等时，两球碰撞 后交换速度；当 m1≫m2，且 v2＝0 时，碰后质量大的速率不变，质量小 的速率为 2v1；当 m1≪m2，且 v2＝0 时，碰后质量小的球原速率反弹．
3 ． (2022·北 京 房 山 区 二 模 )2022 年 2 月 北 京 举 办 了 第 24 届 冬 季 奥 运 会，苏翊鸣夺得男子单板滑雪大跳台项目金牌，成为中国首个单板滑雪 奥运冠军．图甲是一观众用手机连拍功能拍摄苏翊鸣从起跳到落地的全 过程的合成图．图乙为首钢滑雪大跳台的赛道的示意图，分为助滑区、 起跳台、着陆坡和终点四个部分，运动员从一百多米的助滑跑道滑下， 腾空高度平均可达7 m，落地前的速度与着陆坡之间有一定的夹角．
高中物理动量和能量专题 课件.ppt
例3. 在光滑的水平面上停放着质量为m、带有弧 形槽的小车，现有一质量也为m的小球以v0 的水平 速度沿槽口向小车滑去（不计摩擦），到达某一高 度后，小球又返回车右端，则 ( B C )
A. 小球离车后，对地将向右做平抛运动
B. 小球离车后，对地将做自由落体运动
C. 此过程小球对车做功为mv0 2 / 2
D. 小球沿弧形槽上升的最大高度为v0 2 / 2g
例4. 电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l, ad=h,质量为m,自某一高度自由落体,通过一匀强 磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为 h ,如图,若线框恰好以恒定速度通过磁场,线框内 a b 产生的焦耳热等于 2mgh . h (不考虑空气阻力) 解: 由能量守恒定律, 线框通过磁场时减少的 重力势能转化为线框的内能,
F
= 1/2× mv2 + 1/2×μ mgv t=mv2
练习、 上题中，若物体m以水平向左的速度v 轻轻地放置 在木板上的P点处 ，那么F 对木板做的功有多大？ 解：物体m 在摩擦力作用下向左做匀减速运动，经时间t 速 度减为0到达Q点，又 在摩擦力作用下向右做匀加速运动， 经时间t 速度达到v ，
相加得
在此过程中，木板B 的位移为S，小木块C 的位移为S+x．
1 mgs 2 MV 2 2 2
Mv0 x (2M m) g
C
2
2
②
解①、②两式得
代入数值得
③ A x
C
v0
x 1 .6 m
B
S B
④
题目 上页 下页
V
A
x 比B 板的长度l 大．这说明小物块C不会停在B板上， 而要滑到A 板上．设C 刚滑到A 板上的速度为v1，此时A、B 板的速度为V1，如图示： mv0 mv 则由动量守恒得 ⑤ 1 2MV 1 1 1 1 2 由功能关系得 mv 0 mv12 2MV12 mgl ⑥ 2 2 2 以题给数据代入解得
动量和能量问题PPT教学课件
力为重力mg和支持力FN,且FN=mg,电动机通过扶梯的支持 力FN对顾客做功,对每一位顾客做功的功率为
P1=Fnvcosa=mgvcos(900－300)=120W,则同时乘载的最多人
数 n = p
p = 3000 1
120 = 25
人
专题聚焦 例3.(04全国2)柴油打桩机的重锤由气缸、
活塞等若干部件组成,气缸与活塞间有柴油与空气的混合物.在 重锤与桩碰撞的过程中,通过压缩使混合物燃烧,产生高温高压 气体,从而使桩向下运动,锤向上运动.现把柴油打桩机和打桩过 程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为m,锤在桩帽以上高度 为h处从静止开始沿竖直轨道自由落下,打在质量为M(包括桩 帽)的钢筋混凝土桩子上.同时,柴油燃烧,产生猛烈推力,锤和桩 分离,这一过程的时间极短.随后,桩在泥土中向下
b、摩擦力做功情况：一对静摩擦力不会产生热量，一个 做正功，另一个必做等量的负功, 只有机械能的互相转移， 而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传 递机械能的作用；一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负， 总使系统机械能减少并转化为内能，即“摩擦生热”，且 有Q＝△E＝F·△s。
专题解说
c、一对相互作用力做功的情况：(1)作用力做正功时，反 作用力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；作用 力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此.(2)一对作用 力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是 负功,还可以零． d、求功的几种基本方法：
下方，运动员重力势能的增加量略小于mgh。运动员在起
跳时做的功应等于重力势能的增加量，故C正确。
专题聚焦 例5、在水平光滑细杆上穿着A、B两个
刚性小球，两球间距离为L，用两根长度同为L的不可伸
长的轻绳与C球连接，开始时三球静止二绳伸直，然后同
高三物理专题二 动量与能量(学生版)
专题二动量与能量①灵活性强，难度较大，能力要求高，内容极丰富，多次出现在两个守恒定律网络交汇的综合计算中；②题型全，年年有，不回避重复考查，平均每年有3—6道题，是区别考生能力的重要内容；③两个守恒定律不论是从内容上看还是从方法上看都极易满足理科综合试题的要求，经常与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学和近代物理知识综合运用，在高考中所占份量相当大．从考题逐渐趋于稳定的特点来看，我们认为：对两个守恒定律的考查重点仍放在分析问题和解决问题的能力上．因此在第二轮复习中，还是应在熟练掌握基本概念和规律的同时，注重分析综合能力的培养，训练从能量、动量守恒的角度分析问题的思维方法．【典型例题】【例1】（理科综合）下列是一些说法：①一质点受到两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一段时间内的冲量一定相同；②一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速），这两个力在同一时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反；③在同样时间内，作用力力和反作用力的功大小不一定相等，但正负符号一定相反；④在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，正负号也不一定相反．以上说法正确的是（）A．①②B．①③C．②③D．②④【例2】（石家庄）为了缩短航空母舰上飞机起飞前行驶的距离，通常用弹簧弹出飞机，使飞机获得一定的初速度，进入跑道加速起飞．某飞机采用该方法获得的初速度为v0，之后，在水平跑道上以恒定功率P沿直线加速，经过时间t，离开航空母舰且恰好达到最大速度v m．设飞机的质量为m，飞机在跑道上加速时所受阻力大小恒定．求：（1）飞机在跑道上加速时所受阻力f的大小；（2）航空母舰上飞机跑道的最小长度s．【例3】如下图所示，质量为m=2kg的物体，在水平力F=8N的作用下，由静止开始沿水平面向右运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2．若F作用t1=6s后撤去，撤去F后又经t2=2s物体与竖直墙壁相碰，若物体与墙壁作用时间t3=0.1s，碰墙后反向弹回的速度v'=6m/s，求墙壁对物体的平均作用力（g 取10m/s2）．【例4】有一光滑水平板，板的中央有一小孔，孔内穿入一根光滑轻线，轻线的上端系一质量为M的小球，轻线的下端系着质量分别为m1和m2的两个物体，当小球在光滑水平板上沿半径为R的轨道做匀速圆周运动时，轻线下端的两个物体都处于静止状态（如下图）．若将两物体之间的轻线剪断，则小球的线速度为多大时才能再次在水平板上做匀速圆周运动？【例5】 如图所示，水平传送带AB 长l =8.3m ，质量为M =1kg 的木块随传送带一起以v 1=2m/s 的速度向左匀速运动（传送带的传送速度恒定），木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5．当木块运动至最左端A 点时，一颗质量为m =20g 的子弹以0v -=300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度u =50m/s ，以后每隔1s 就有一颗子弹射向木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同，g 取10m/s ．求：（1）在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离A 点的最大距离？ （2）木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中？（3）从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中，子弹、木块和传送带这一系统产生的热能是多少？（g 取10m/s ）【例6】 质量为M 的小车静止在光滑的水平面上，小车的上表面是一光滑的曲面，末端是水平的，如下图所示，小车被挡板P 挡住，质量为m 的物体从距地面高H 处自由下落，然后沿光滑的曲面继续下滑，物体落地点与小车右端距离s 0，若撤去挡板P ，物体仍从原处自由落下，求物体落地时落地点与小车右端距离是多少？【例7】 如下图所示，一辆质量是m =2kg 的平板车左端放有质量M =3kg 的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.4，开始时平板车和滑块共同以v 0=2m/s 的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反．平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端．（取g =10m/s 2）求：v 0 m ABM（1）平板车每一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离． （2）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v ．（3）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？【例8】 如图所示，光滑水平面上有一小车B ，右端固定一个砂箱，砂箱左侧连着一水平轻弹簧，小车和砂箱的总质量为M ，车上放有一物块A ，质量也是M ，物块A 随小车以速度v 0向右匀速运动．物块A 与左侧的车面的动摩擦因数为 ，与右侧车面摩擦不计．车匀速运动时，距砂面H 高处有一质量为m 的泥球自由下落，恰好落在砂箱中，求：（1）小车在前进中，弹簧弹性势能的最大值．（2）为使物体A 不从小车上滑下，车面粗糙部分应多长？专题二 《动量与能量》专题训练和高考预测1．如图所示，半径为R ，内表面光滑的半球形容器放在光滑的水平面上，容器左侧靠在竖直墙壁．一个质量为m 的小物块，从容器顶端A 无初速释放，小物块能沿球面上升的最大高度距球面底部B 的距离为Mmv 0mHABv 034R ．求： （1）竖直墙作用于容器的最大冲量； （2）容器的质量M ．2．离子发动机是一种新型空间发动机，它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力，其中有一种离子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子，使之电离，产生的氙离子经加速电场加速后从尾喷管喷出，从而使卫星获得反冲力，这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率，能准确获得所需的纠偏动力．假设卫星（连同离子发动机）总质量为M ，每个氙离子的质量为m ，电量为q ，加速电压为U ，设卫星原处于静止状态，若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为F 的动力，则发动机单位时间内应喷出多少个氙离子？此时发动机动发射离子的功率为多大？3．如图所示，粗糙的斜面AB 下端与光滑的圆弧轨道BCD 相切于B ，整个装置竖直放置，C 是最低点，圆心角∠BOC =37°，D 与圆心O 等高，圆弧轨道半径R =0.5m ，斜面长L =2m ，现有一个质量m =0.1kg 的小物体P 从斜面AB 上端A 点无初速下滑，物体P 与斜面AB 之间的动摩擦因数为 =0.25．求： （1）物体P 第一次通过C 点时的速度大小和对C 点处轨道的压力各为多大？（2）物体P 第一次离开D 点后在空中做竖直上抛运动，不计空气阻力，则最高点E 和D 点之间的高度差为多大？（3）物体P 从空中又返回到圆轨道和斜面，多次反复，在整个运动过程中，物体P 对C 点处轨道的最小压力为多大？4．如图所示，光滑水平面AB 与竖直面内的半圆形导轨在B 点衔接，导轨半径为R ．一个质量为m 的静止物块在A 处压缩弹簧，在弹力的作用下获一向右的速度，当它经过B 点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C 点．求： （1）弹簧对物块的弹力做的功．（2）物块从B至C克服阻力做的功．（3）物块离开C点后落回水平面时其动能的大小．5．如图所示，质量M=0.45kg的带有小孔的塑料块沿斜面滑到最高点C时速度恰为零，此时与从A点水平射出的弹丸相碰，弹丸沿着斜面方向进入塑料块中，并立即与塑料块有相同的速度．已知A点和C点距地面的高度分别为：H=1.95m，h=0.15m，弹丸的质量m=0.050kg，水平初速度v0=8m/s，取g=10m/s2．求：（1）斜面与水平地面的夹角θ．（可用反三角函数表示）（2）若在斜面下端与地面交接处设一个垂直于斜面的弹性挡板，塑料块与它相碰后的速率等于碰前的速率，要使塑料块能够反弹回到C点，斜面与塑料块间的动摩擦因数可为多少？6．图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平直导轨上，弹簧处在原长状态．另一质量与B相同的滑块A，从导轨上的P点以某一初速度向B滑行．当A滑过距离l1时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连．已知最后A恰好返回到出发点P并停止．滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为 ，运动过程中弹簧最大形变量为l2，重力加速度为g．求A从P点出发时的初速度v 0．7．如下图所示，A 、B 是静止在水平地面上完全相同的两块长木板．A 的左端和B 的右面端相接触．两板的质量皆为M =2.0kg ，长度皆为l =1.0m ．C 是一质量为m =1.0kg 的小物块．现给它一初速度v 0=2.0m/s ，使它从B 板的左端开始向右滑动，已知地面是光滑的，而C 与A 、B 之间的动摩擦因数为 =0.10．求最后A 、B 、C 各以多大的速度做匀速运动．（取重力加速度g =10m/s 2）BAv 0 C。
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第一部分
专题突破方略
等领域中问题的重要依据.运用动量和能量的观
点分析解决问题时，可以不涉及过程中力的作
用及运动细节，关心的只是过程中动量和能量
转化的关系和过程的始末状态，往往能抓住问 题的实质，使解决问题的思路变得简捷，并能 解决一些利用牛顿定律无法解决的问题.
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专题二
动量与能量
第一部分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
专题突破方略
模块定位 动量守恒定律比牛顿定律的适用范围更广泛，是
自然界普遍适用的规律之一.功和能的概念是物理
学中重要的基本概念，能的转化和守恒定律是自 然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律.功和 能量转化的关系不仅为解决力学问题开辟了一条 新的重要途径，同时也是分析解决电磁学、热学