最新物理动量定理练习题20篇

最新物理动量定理练习题20篇

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

22

02v v aL -=

可解得:22

1002v 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：2C

v N mg m R

-= 从B 运动到C 由动能定理可知：

221122

C 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，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 p1，4~12s 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＝

1

2

(m A ＋m C )v 22=27J 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·S

（3）由题图可知，12s 时B 离开墙壁，此时A 、C 的速度大小v 3＝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 )v 3＝(m A ＋m B ＋m C )v 4

12(m A ＋m C )23v ＝12

(m A ＋m B ＋m C )2

4v ＋E p2 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 。

3．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 B 2=2a 1x 1； 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=0.4s

4．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。

【答案】（1）2

5(22

+（2）62.5J 【解析】 【详解】

（1）设小球在圆弧轨道1最低点时速度大小为0v ，根据动量定理有

0I mv =

解得05m /s v =

在轨道最低端，根据牛顿第二定律，

20

v F mg m R

-=

解得252N 2F ⎛⎫

=+ ⎪ ⎪⎝⎭

根据牛顿第三定律知，小球对轨道的压力大小为252N 2F '

⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝

⎭ （2）设小球从轨道1抛出到达轨道2曲面经历的时间为t ， 水平位移：

0x v t =

竖直位移：

212

y gt =

由勾股定理：

222x y R +=

解得1s t = 竖直速度：

10m /s y v gt ==

可得小球的动能

()22k y 021162.5J 22

v E mv m v =

=+=

5．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】