高中物理動(dòng)量定理解題技巧及經(jīng)典題型及練習(xí)題(含答案)

1、高中物理動(dòng)量定理解題技巧及經(jīng)典題型及練習(xí)題(含答案)一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1.如圖甲所示，物塊 A、B的質(zhì)量分別是 mA= 4.0kg和mB= 3.0kg。用輕彈簧拴接，放在 光滑的水平地面上，物塊 B右側(cè)與豎直墻壁相接觸。另有一物塊C從t=0時(shí)以一定速度向右運(yùn)動(dòng)，在t= 4s時(shí)與物塊A相碰，并立即與 A粘在一起不再分開(kāi)，C的vt圖象如圖乙所示。求：甲(1) C的質(zhì)量me；(2) t= 8s時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能牛1, 412s內(nèi)墻壁對(duì)物塊B的沖量大小I；(3) B離開(kāi)墻后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧具有的最大彈性勢(shì)能Ep2o【答案】(1) 2kg； (2) 27J, 36N S； (3) 9J【解析

2、】【詳解】(1)由題圖乙知，C與A碰前速度為V1=9m/s,碰后速度大小為 v2=3m/s, C與A碰撞過(guò) 程動(dòng)量守恒mev1 = (mA+ me)v2解得C的質(zhì)量me=2kg。(2) t=8s時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能Ep1= 2 (mA+ me)v22=27J取水平向左為正方向，根據(jù)動(dòng)量定理，412s內(nèi)墻壁對(duì)物塊B的沖量大小I=(mA+mc)V3-(mA+ me) (-V2)=36N S(3)由題圖可知，12s時(shí)B離開(kāi)墻壁，此時(shí) A、C的速度大小V3= 3m/s ,之后A、B、C及 彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能守恒，且當(dāng) A、C與B的速度相等時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能最大(mA+ mc)v3= (mA+ m

3、B+ mc)v4(mA+ mc) v2 = (mA+ mB+ me) v2 + Ep222解得B離開(kāi)墻后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧具有的最大彈性勢(shì)能Ep2=9J。2.如圖甲所示，平面直角坐標(biāo)系中，。今、。或Wl的矩形區(qū)域中存在交變勻強(qiáng)磁場(chǎng)，規(guī)定磁場(chǎng)垂直于紙面向里的方向?yàn)檎较颍渥兓?guī)律如圖乙所示，其中Bo和To均未知。比荷為c的帶正電的粒子在點(diǎn)(0, I)以初速度vo 1&+x方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。(1)若在t=0時(shí)刻，粒子射入；在 小戰(zhàn)的某時(shí)刻，粒子從點(diǎn)(I, 2I)射出磁場(chǎng)，求 Bo大小。(2)若 B0 =2volc,且粒子從042！的任一時(shí)刻入射時(shí)，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置都不在 2軸上，求T

4、0的取值范圍。(3)若B0= 0 , To ，在xl的區(qū)域施加一個(gè)沿-x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在t10時(shí)刻 lcVo4入射的粒子，最終從入射點(diǎn)沿 -x方向離開(kāi)磁場(chǎng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。【答案】(1) Bo 迎；(2) To ; (3) E clV04v22n 1 cln 0,1,2L設(shè)粒子的質(zhì)量為m ,電荷量為q,則由題意得(1) 得：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系和牛頓第二定律R l2 V。 qvB0 m 一 R解得Bo v0 cl(2)設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為 R,由牛頓第二定律得2qVoBo mv0R解得R - 2臨界情況為：粒子從t 0時(shí)刻射入，并且軌跡恰好過(guò)0,2l點(diǎn)，粒

5、子才能從 y軸射出,如圖所示設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén) ,則qBoVo由幾何關(guān)系可知，在 t T0內(nèi)，粒子軌跡轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為2對(duì)應(yīng)粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為ti一T -T22y軸上。分析可知，只要滿足 t1T0,就可以使粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置都不在2聯(lián)立解得T0 T ,即To -;Vo(3)由題意可知，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)周期為 T,則2 mqBolVo在磁場(chǎng)中，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t2,則124T由題意可知，還有To4T04解得ToT ,即ToVo設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,在電場(chǎng)中，設(shè)往復(fù)一次所用的時(shí)間為t3 ,則根據(jù)動(dòng)量定理可得Eqt3 2mvo其中1 _t3n - To n 0,1,2L2

6、解得E4v22n 1 cln 0,1,2L3. 一個(gè)質(zhì)量為60千克的蹦床運(yùn)動(dòng)員從距離水平蹦床網(wǎng)面上3.2米的高處自由下落，觸網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5米高處.已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)候?yàn)?.2秒。求運(yùn)動(dòng)員和網(wǎng)接觸的這段時(shí)間內(nèi)，網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均作用力F （g取10 m/s2）。【答案】1500N,方向豎直向上【解析】【詳解】設(shè)運(yùn)動(dòng)員從h1處下落，剛觸網(wǎng)的速度為v1 . 2ghi 8ms （方向向下）運(yùn)動(dòng)員反彈到達(dá)高度 h2 ,離網(wǎng)時(shí)速度為v22gh2 10ms（方向向上）在接觸網(wǎng)的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員受到向上的彈力F和向下的重力 mg,設(shè)向上方向?yàn)檎蓜?dòng)量定理有F mg t mv2m解得F=15

7、00N ,方向豎直向上。4 .滑冰是青少年喜愛(ài)的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。如圖，兩個(gè)穿滑冰鞋的男孩和女孩一起在滑冰場(chǎng)沿直線水平向右滑行，某時(shí)刻他們速度均為V0=2m/s,后面的男孩伸手向前推女孩一下，作用時(shí)間極短，推完后男孩恰好停下，女孩繼續(xù)沿原方向向前滑行。已知男孩、女孩質(zhì)量均 為m = 50kg,假設(shè)男孩在推女孩過(guò)程中消耗的體內(nèi)能量全部轉(zhuǎn)化為他們的機(jī)械能，求男孩 推女孩過(guò)程中：(1)女孩受到的沖量大小；(2)男孩消耗了多少體內(nèi)能量？【答案】(1) 100N?s (2) 200J【解析】【詳解】(1)男孩和女孩之間的作用力大小相等，作用時(shí)間相等， 故女孩受到的沖量等于男孩受到的沖量，對(duì)男孩，由動(dòng)量定理得

8、：P= 0-mvo=- 50X2= - 100N?s,所以女孩受到的沖量大小為100N?s;(2)對(duì)女孩，由動(dòng)量定理得 100 = mvi-mvo,故作用后女孩 的速度 v1- m/s 4m/s50根據(jù)能量守恒知，男孩消耗的能量為12121E -mv2 2 -mv(2 50 16 50 4 200J -222M =0.5kg的木板左端，足!= 0.4,質(zhì)量為m0 = 5g的,子彈射入后，g取5 .如圖所示，質(zhì)量為 m=245g的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為 夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為子彈以速度V0=300m/s沿水平方向射入木塊并留在其中(時(shí)間極短)10m/s2,

9、求：(1)子彈進(jìn)入木塊后子彈和木塊一起向右滑行的最大速度V1(2)木板向右滑行的最大速度 V2(3)木塊在木板滑行的時(shí)間t【答案】(1) V1= 6m/s (2) v2=2m/s (3) t=1s【解析】【詳解】(1)子彈打入木塊過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律可得：m0V0=(m0+m)v1解得：vi = 6m/s(2)木塊在木板上滑動(dòng)過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律可得：解得:(mo+m)vi=(m o+m+M)V2v2=2m/s(3)對(duì)子彈木塊整體，由動(dòng)量定理得：Mmo+m)gt=(mo+m)(v2 vi)解得：物塊相對(duì)于木板滑行的時(shí)間V2vi1s6.如圖所示，質(zhì)量mA= 10kg的小車(chē)A靜止在光滑水平地面上，

10、其上表面光滑，左端有一 固定擋板?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的小物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量= 5如?，F(xiàn)對(duì)小車(chē)A施加一個(gè)水平向右的恒力 F=20N,作用0.5s后撤去外力，隨后固定擋板與小物塊B發(fā)生碰撞。假設(shè)碰撞時(shí)間極短，碰后 A、B粘在一起，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。求：(1)碰撞前小車(chē)A的速度；(2)碰撞過(guò)程中小車(chē) A損失的機(jī)械能?！敬鸢浮?1) 1m/s (2) 25/9J【解析】【詳解】(1) A上表面光滑，在外力作用下， A運(yùn)動(dòng)，B靜止, 對(duì)A,由動(dòng)量定理得：H =代入數(shù)據(jù)解得：VA = 1 m/s ;(2) A、B碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：mAVA = O丹+加* ,2代入數(shù)據(jù)解得

11、：/二手m/5,碰撞過(guò)程，A損失的機(jī)械能：二產(chǎn)A咸一嚴(yán)月以，代入數(shù)據(jù)解得：叫=娟;7.如圖，有一個(gè)光滑軌道，其水平部分MN段和圓形部分 NPQ平滑連接，圓形軌道的半徑R=0.5m；質(zhì)量為m1=5kg的A球以vo=6m/s的速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，與靜止在水平軌道上質(zhì)量為m2=4kg的B球發(fā)生碰撞，兩小球碰撞過(guò)程相互作用的時(shí)為to=0.02s,碰撞后B小球恰好越過(guò)圓形軌道最高點(diǎn)。兩球可視為質(zhì)點(diǎn)，g=10m/s2。求：(1)碰撞后A小球的速度大小。(2)碰撞過(guò)程兩小球間的平均作用力大小?！敬鸢浮?1)2m/s (2)1000N【解析】【詳解】(1)B小球剛好能運(yùn)動(dòng)到圓形軌道的最高點(diǎn):2 v m2gm2

12、 設(shè)B球碰后速度為v2,由機(jī)械能守恒可知:1m2v； 2m2gR lm2v2 22A、B碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒：m1v0 m1v1m2v2碰后A速度v1 2m/ s(2)A、B碰撞過(guò)程，對(duì) B球：Ft。 m2v2得碰撞過(guò)程兩小球間的平均作用力大小1000N8 .在水平地面的右端 B處有一面墻，一小物塊放在水平地面上的A點(diǎn)，質(zhì)量m=0.5 kg,AB間距離s= 5 m ,如圖所示.小物塊以初速度v0 = 8 m/s從A向B運(yùn)動(dòng)，剛要與墻壁碰撞時(shí)的速度vi=7 m/s,碰撞后以速度(1)小物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)v2= 6 m/s反向彈回.重力加速度g取10 m/s2.求:(2)若碰撞時(shí)間t=0.0

13、5 s,碰撞過(guò)程中墻面對(duì)小物塊平均作用力F的大小.【答案】(1)0.15 (2)130 N【解析】【詳解】1(1)從A至ijB過(guò)程，由動(dòng)能te理，有：一mgs=221mv1 mv02可得：(1= 0.15.(2)對(duì)碰撞過(guò)程，規(guī)定向左為正方向，由動(dòng)量定理，有: 可得：F= 130 N.Ft= mv2 m( v1)9 .用動(dòng)量定理處理二維問(wèn)題時(shí)，可以在相互垂直的所示，質(zhì)量為 m的小球斜射到木板上，入射的角度是X、y兩個(gè)方向上分別進(jìn)行研究。0,碰撞后彈出的角度也是前后的速度大小都是 vo碰撞過(guò)程中忽略小球所受重力。若小球與木板的碰撞時(shí)間為如圖0,碰撞3求木板對(duì)小球的平均作用力的大小和方向?！敬鸢浮縁

14、 2mVCOs ,方向沿y軸正方向 t【解析】【詳解】小球在x方向的動(dòng)量變化為pxmvsinmvsin0小球在y方向的動(dòng)量變化為Pymvcos( mvcos)2mvcos根據(jù)動(dòng)量定理F tPy解得F 2mVCOs ,方向沿y軸正方向 t10 . 一質(zhì)量為1 kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn)，距離A點(diǎn)8 m的位置B處是一面墻,如圖所示.物塊以 vo=5 m/s的初速度從 A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動(dòng)，在與墻壁碰撞前瞬間的速度 為3 m/s,碰后以2 m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止.g取10 m/s2.A枝(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)叵(2)若碰撞時(shí)間為 0.01s,求碰撞過(guò)程中墻面對(duì)物塊平均作用力的大小

15、F;【答案】(1) 0.1 (2) 500N【解析】(1)由動(dòng)能定理，有一mgs= - mv2- -m vo222可得(1= 0.1(2)由動(dòng)量定理，規(guī)定水平向左為正方向，有 FA=mv (-mv)可得F= 500N11 .如圖所示，光滑水平面上放著質(zhì)量都為m的物塊A和B, A緊靠著固定的豎直擋板，A、B間夾一個(gè)被壓縮的輕彈簧(彈簧與 A、B均不拴接)，用手擋住 B不動(dòng)，此時(shí)彈簧壓9產(chǎn)施縮的彈性勢(shì)能為- .在A、B間系一輕質(zhì)細(xì)繩，細(xì)繩的長(zhǎng)略大于彈簧的自然長(zhǎng)度。放手后繩在短暫時(shí)間內(nèi)被拉斷，之后B繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后與向左勻速運(yùn)動(dòng)、速度為vo的物塊C發(fā)生碰撞，碰后 B、C立刻形成粘合體并停止運(yùn)動(dòng)，C的質(zhì)量為2m。求：(1) B、C相撞前一瞬間B的速度大?。?2)繩被拉斷過(guò)程中，繩對(duì) A的沖量I?！敬鸢浮?1)丸=2%1 =叫【解析】(1)由動(dòng)量守恒定律可知：皿也?-2加%=得：91-mvQ2 -mvj2(2)由能量守恒可得：22得：動(dòng)量守恒：沖量：得：12. 一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平桌面上，如圖 1所示，現(xiàn)在對(duì)物體施加一個(gè)水平向 右的拉力F,拉力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖2所示，已知物體在第1s內(nèi)保持靜止?fàn)顟B(tài), 第2s初開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第 3s末撤去拉