高中物理動(dòng)量定理技巧和方法完整版及練習(xí)題

高中物理動(dòng)量定理技巧和方法完整版及練習(xí)題一、高考物理精講專題動(dòng)量定理1.2019年1月3日，嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功著陸在月球背面，并通過(guò) 鵲橋”中繼衛(wèi)星傳回了世界上第一張近距離拍攝月球背面的圖片。此次任務(wù)實(shí)現(xiàn)了人類探測(cè)器首次在月球背面軟著陸、首次在月球背面通過(guò)中繼衛(wèi)星與地球通訊，因而開啟了人類探索月球的新篇章。嫦娥四號(hào)探測(cè)器在靠近月球表面時(shí)先做圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行充分調(diào)整，最終到達(dá)離月球表面很近的著陸點(diǎn)。為了盡可能減小著陸過(guò)程中月球?qū)︼w船的沖擊力，探測(cè)器在距月面非常近的距離處進(jìn)行多次調(diào)整減速，離月面高 h處開始懸停(相對(duì)月球速度為零)，對(duì)障礙物和坡度進(jìn)行識(shí)別，并自主避障。然后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，僅在月球重力作用下豎直下落，探測(cè)器與月面接觸前瞬間相對(duì)月球表面的速度為 v,接觸月面時(shí)通過(guò)其上的四條腿”緩沖，平穩(wěn)地停在月面，緩沖時(shí)間為t,如圖所示。已知月球的半徑 R,探測(cè)器質(zhì)量為mo,引力常量為G。(1)求月球表面的重力加速度;(2)求月球的第一宇宙速度；F的大小。(3)F的大小。2【答案】(1)gv-(2)v2【答案】(1)gv-(2)v2h【解析】【詳解】(1)由自由落體規(guī)律可知：解得月球表面的重力加速度：v22ghm°vmog2v2h(2)做圓周運(yùn)動(dòng)向心力由月表重力提供，則有：2mvmgT解得月球的第一宇宙速度：(3)由動(dòng)量定理可得:(Fm°g)t0(m°v)解得月球?qū)μ綔y(cè)器的平均沖擊力的大小:m0vF-- m0g2.滑冰是青少年喜愛的一項(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 vo=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?。?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： P=0-mv0=-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-mv0,故作用后女孩的速度v1 100—50—2m/s4m/s50根據(jù)能量守恒知，男孩消耗的能量為1 2 1 2 1E-mv12-mv0-5016504200J；2 2 2.質(zhì)量為70kg的人不慎從高空支架上跌落，由于彈性安全帶的保護(hù)，使他懸掛在空中.已知人先自由下落3.2m,安全帶伸直到原長(zhǎng)，接著拉伸安全帶緩沖到最低點(diǎn)，緩沖時(shí)間為1s,取g=10m/s2.求緩沖過(guò)程人受到安全帶的平均拉力的大小.【答案】1260N【解析】【詳解】人下落3.2m時(shí)的速度大小為v?2gh8.0m/s在緩沖過(guò)程中，取向上為正方向，由動(dòng)量定理可得(Fmg)t0(mv)則緩沖過(guò)程人受到安全帶的平均拉力的大小mvF7mg1260N.冬奧會(huì)短道速滑接力比賽中，在光滑的冰面上甲運(yùn)動(dòng)員靜止，以10m/s運(yùn)動(dòng)的乙運(yùn)動(dòng)員從后去推甲運(yùn)動(dòng)員，甲運(yùn)動(dòng)員以 6m/s向前滑行，已知甲、乙運(yùn)動(dòng)員相互作用時(shí)間為1s,甲運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量mi=70kg、乙運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量m2=60kg,求：⑴乙運(yùn)動(dòng)員的速度大??；⑵甲、乙運(yùn)動(dòng)員間平均作用力的大小?！敬鸢浮?1)3m/s(2) F=420N【解析】【詳解】(1)甲乙運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律公式’ ‘miV1m2v2miV1m2v2得：‘v23m/s(2)甲運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化：‘ 一pm|V1-m1v1①對(duì)甲運(yùn)動(dòng)員利用動(dòng)量定理：pFt②由①②式可得：F=420N5.如圖所示，質(zhì)量為m=0.5kg的木塊，以V0=3.0m/s的速度滑上原來(lái)靜止在光滑水平面上的足夠長(zhǎng)的平板車，平板車的質(zhì)量 M=2.0kgo若木塊和平板車表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)斤0.3,重力加速度g=10m/s2,求:而如而多用勿用H出加出明那而(1)平板車的最大速度；(2)平板車達(dá)到最大速度所用的時(shí)間【答案】(1)0.6m/s(2)0.8s【解析】【詳解】(1)木塊與平板車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得:mvo=(M+m)v,解得:v=0.6m/s(2)對(duì)平板車，由動(dòng)量定律得：mg=Mv解得：t=0.8s6.如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車 A,質(zhì)量mA=4kg,上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)，可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊 B置于A的上表面，B的質(zhì)量mB=2kg,現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F=10N,A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間t=0.6s,二者的速度達(dá)到v=2m/s,求：口…,國(guó)，￡：］—*A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大??；A、B碰撞前瞬間，A的速度Va的大小。【答案】(1)1m/s；(2)1.5m/s?！窘馕觥俊驹斀狻?1)A、B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，選向右的方向?yàn)檎?，由?dòng)量定理得：Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v,代入數(shù)據(jù)解得：v=1m/s;(2)碰撞過(guò)程系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，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=(mA+mB)v,代入數(shù)據(jù)解得：va=1.5m/s；7.一質(zhì)量為1kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn)，距離A點(diǎn)8m的位置B處是一面墻,如圖所示.物塊以v0=5m/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3m/s,碰后以2m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止.g取10m/s2.(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 F;【答案】(1)0.1(2)500N【解析】(1)由動(dòng)能定理，有一(imgs=-mv2--mvo22 2可得產(chǎn)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=500N8.如圖，質(zhì)量分別為mi=10kg和m2=2.0kg的彈性小球a、b用彈性輕繩緊緊的把它們捆在一起，使它們發(fā)生微小的形變，該系統(tǒng)以速度 vo=0.10m/s沿光滑水平面向右做直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻輕繩突然自動(dòng)斷開，斷開后，小球 b停止運(yùn)動(dòng)，小球a繼續(xù)沿原方向直線運(yùn)動(dòng)。求：①剛分離時(shí)，小球a的速度大小vi;②兩球分開過(guò)程中，小球a受到的沖量I?！敬鸢浮竣?.12m/s；②Q2NS【解析】【分析】根據(jù)“彈性小球a、b用彈性輕繩緊緊的把它們捆在一起，使它們發(fā)生微小的形變”、“光滑水平面”“某時(shí)刻輕繩突然自動(dòng)斷開”可知，本題考察類“碰撞”問(wèn)題。據(jù)類“碰撞”問(wèn)題的處理方法，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律、動(dòng)量定理等列式計(jì)算?！驹斀狻?jī)尚∏蚪M成的系統(tǒng)在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)所受合外力為零，動(dòng)量守恒，則：(mi+mjjvo=0+mjvi代入數(shù)據(jù)求得：=兩球分開過(guò)程中，對(duì)a,應(yīng)用動(dòng)量定理得：I-/Pi=m(vi- =10x0Q2Ns=020N-s|9.高空作業(yè)須系安全帶.如果質(zhì)量為 m的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對(duì)人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為 h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng)).此后經(jīng)歷時(shí)間 t安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng)，若在此過(guò)程中該作用力始終豎直向上，求：(1)整個(gè)過(guò)程中重力的沖量；(2)該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小.【答案】(1) ' (2)f【解析】試題分析：對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)，有：h=?解得：”二，則整個(gè)過(guò)程中重力的沖量I=mg(t+ti)=mg(t+下)(2)規(guī)定向下為正方向，對(duì)運(yùn)動(dòng)的全程，根據(jù)動(dòng)量定理，有:mg(ti+t)-Ft=0解得：F=^10.如圖，一質(zhì)量為M=1.5kg的物塊靜止在光滑桌面邊緣，桌面離水平面的高度為h=1.25m.一質(zhì)量為m=0.5kg的木塊以水平速度vo=4m/s與物塊相碰并粘在一起，碰撞時(shí)間(2)此后物塊落地點(diǎn)離桌面邊緣的水平距離.【答案】(1)3J(2)0.5m【解析】TOC\o"1-5"\h\z試題分析：(1)對(duì)m與M組成的系統(tǒng)，碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速度為 v,有m丫0=(m+M)y解得v=1m/s 1 o1 o碰撞后系統(tǒng)損失的機(jī)械能 E—mv0—(mM)v2 2解得△E=3J(2)物塊離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)落地點(diǎn)離桌面邊緣的水平距離為 x,有1 2豎直方向作自由洛體： h—gt解得t=0.5s水平方向勻速直線： x=vt=0.5m考點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律；機(jī)械能守恒定律；平拋運(yùn)動(dòng)【名師點(diǎn)睛】本題采用程序法按時(shí)間順序進(jìn)行分析處理，是動(dòng)量守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單的綜合，比較容易.11.柴油打樁機(jī)的重錘由氣缸、活塞等若干部件組成，氣虹與活塞間有柴油與空氣的混合物.在重錘與樁碰攤的過(guò)程中，通過(guò)壓縮使混合物燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，從而使樁向下運(yùn)動(dòng)，錘向上運(yùn)動(dòng).現(xiàn)把柴油打樁機(jī)和打樁過(guò)程簡(jiǎn)化如下：柴油打樁機(jī)重錘的質(zhì)量為m,錘在樁帽以上高度為h處(如圖1)從靜止開始沿豎直軌道自由落下，打在質(zhì)量為

(包括樁帽)的鋼筋混凝土樁子上，同時(shí)，柴油燃燒，產(chǎn)生猛烈推力，錘和樁分離，這過(guò)程的時(shí)間極短.隨后，樁在泥土中向下移動(dòng)一距離 l.已知錘反跳后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，錘與已停下的樁子之間的距離也為h(如圖2).已知3 3m1.010kg,M2.010kg,h2.0m,l0.2m,重力加速度g10m/s,混合物的質(zhì)量不計(jì)，設(shè)樁向下移動(dòng)的過(guò)程中泥土對(duì)樁的作用力 F是恒力，求：(1)重錘m與樁子M發(fā)生碰撞之前的速度v1大??；(2)重錘m與樁子M發(fā)生碰后即將分離瞬間，樁子的速度 V大小;(3)樁向下移動(dòng)的過(guò)程中泥土對(duì)樁的作用力 F的大小.【答案】(1)vi2JT0m/s(2)見解析(3)F2.1105N【解析】(1)錘自由下落，設(shè)碰樁前速度大小為 M,由動(dòng)能定理得：mgh1mv12化簡(jiǎn)彳導(dǎo):v1 ,2gh210m/s即錘與樁碰撞前的瞬間，錘速度的大小為2.10m/s即錘與樁碰撞前的瞬間，錘速度的大小為2.10m/s(2)碰后，設(shè)碰后錘的速度大小為 V2,由動(dòng)能定理得:2mg(hl) mv2化簡(jiǎn)彳導(dǎo):v2\2g(hl)設(shè)碰后樁的速度為V,由動(dòng)量守恒定律得：mv1MVmv2解得V3,10m/s樁下降的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得：1 2 5FlMgl0-MV解得：F2.1105N2即樁向下移動(dòng)的過(guò)程中泥土對(duì)樁的作用力的大小為 2.1105N故本題答案是：(1)v12ji0m/s(2)V3加m/s(3)F2.1105N點(diǎn)睛：利用動(dòng)能定理求解重錘落下的速度以及重錘反彈的速度，，根據(jù)動(dòng)量守恒求木樁下落的速度.12.有一水龍頭以每秒800g水的流量豎直注入盆中，盆放在磅秤上，如圖所示.盆中原來(lái)無(wú)水，盆的質(zhì)量500g,注至5s末時(shí)，磅秤的讀數(shù)為57N,重力加速度g取10m/s2,則此時(shí)