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文檔簡介
第7講動量定理和動量守恒定律高考專題輔導(dǎo)與測試·物理目錄CONTENTS01構(gòu)建·知識網(wǎng)絡(luò)鎖定主干知識02試做·高考真題探明高考考向03洞悉·高頻考點精研典型例題04培優(yōu)·提能加餐
拓展思維空間05演練·分層強化提升關(guān)鍵能力
構(gòu)建·知識網(wǎng)絡(luò)
鎖定主干知識01
試做·高考真題
探明高考考向02
1.
(2024·江蘇高考9題)如圖所示,在水平面上靜止有一個U形滑板A,A
的上表面有一個靜止的物體B,左側(cè)用輕彈簧連接在滑板A的左端,右
側(cè)用一根細(xì)繩連接在滑板A的右端,開始時彈簧處于拉伸狀態(tài),各表面
均光滑,剪斷細(xì)繩后,則(
)A.
彈簧恢復(fù)原長時A的動能最大B.
彈簧壓縮至最短時A的動量最大C.
整個系統(tǒng)動量變大D.
整個系統(tǒng)機械能變大√
2.
(多選)(2024·廣東高考10題)如圖所示,光滑斜坡上,可視為質(zhì)點
的甲、乙兩個相同滑塊,分別從H甲、H乙高度同時由靜止開始下滑。斜
坡與水平面在O處平滑相接,滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,乙在
水平面上追上甲時發(fā)生彈性碰撞。忽略空氣阻力。下列說法正確的有
(
)A.
甲在斜坡上運動時與乙相對靜止B.
碰撞后瞬間甲的速度等于碰撞前瞬間乙的速度C.
乙的運動時間與H乙無關(guān)√√√
3.
(2024·江蘇高考14題)嫦娥六號探測器于5月3日在中國文昌航天發(fā)射
場發(fā)射升空并進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,探測器經(jīng)過軌道修正、近月制動,順
利進(jìn)入環(huán)月軌道飛行。此后,探測器經(jīng)歷著陸器和上升器組合體、軌道
器和返回器組合體的分離。已知嫦娥六號在軌速度為v0,著陸器對應(yīng)的
組合體A與軌道器對應(yīng)的組合體B分離時間為Δt,分離后B的速度為vB,
且與v0同向,A、B的質(zhì)量分別為m、M。求:(1)分離后A的速度vA;解析:
A、B組成的系統(tǒng)沿速度方向動量守恒,由動量守恒
定律有(m+M)v0=MvB+mvA
(2)分離時A對B的推力大小。
解析:
A、B分離的過程,對B由動量定理有FΔt=MvB-Mv0
洞悉·高頻考點精研典型例題03
考點一動量定理的應(yīng)用1.
沖量的三種計算方法公式法I=Ft適用于求恒力的沖量動量定理法多用于求變力的沖量或F、t未知的情況圖像法F-t圖線與時間軸圍成的面積表示力的沖量,若F與t成線性關(guān)
系,也可直接用平均力求解(1)公式:FΔt=mv'-mv(2)應(yīng)用技巧①研究對象可以是單個物體,也可以是多個物體組成的系統(tǒng)。②表達(dá)式是矢量式,需要規(guī)定正方向。③勻變速直線運動,如果題目不涉及加速度和位移,用動量定理
比用牛頓第二定律求解更簡捷。④在變加速運動中F為Δt時間內(nèi)的平均力。⑤電磁感應(yīng)問題中,利用動量定理可以求解時間、電荷量或?qū)w
棒的位移。2.
動量定理【例1】
(2024·北京海淀三模)使甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離,靜
止于水平桌面上,甲的N極正對著乙的S極,甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量,兩者
與桌面之間的動摩擦因數(shù)相等?,F(xiàn)同時釋放甲和乙,在它們相互接近過程
中的任一時刻(
)A.
甲的速度大小比乙的大B.
甲的加速度大小比乙的加速度小C.
甲的動量大小比乙的大D.
甲合力沖量與乙合力沖量大小相等答案:B
【例2】
(2024·廣東汕頭一模)某實驗小組用電池、電動機等器材自制
風(fēng)力小車,如圖所示,葉片勻速旋轉(zhuǎn)時將空氣以速度v向后排開,葉片旋轉(zhuǎn)
形成的圓面積為S,空氣密度為ρ,下列說法正確的是(
)A.
風(fēng)力小車的原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為小車的動能B.
t時間內(nèi)葉片排開的空氣質(zhì)量為ρSvC.
葉片勻速旋轉(zhuǎn)時,空氣對小車的推力為ρSv2
答案:C
用動量定理求解“流體”問題的方法1.
建立“柱狀”模型,沿流速v的方向選取一段柱形流體,其橫截面積
為S。2.
隔離微元研究,作用時間Δt內(nèi)的一段柱形流體的長度為vΔt,對應(yīng)質(zhì)量
為Δm=ρSvΔt,求小柱體的動量變化Δp=vΔm=ρv2SΔt。3.
應(yīng)用動量定理FΔt=Δp研究這段柱狀流體,列方程求解?!纠?】
(多選)(2024·浙江6月選考15題)如圖所示,一根固定的足夠
長的光滑絕緣細(xì)桿與水平面成θ角。質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小球套
在細(xì)桿上。小球始終處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,磁場方向垂
直細(xì)桿所在的豎直面,不計空氣阻力。小球以初速度v0沿細(xì)桿向上運動至
最高點,則該過程(
)A.
合力沖量大小為mv0
cos
θB.
重力沖量大小為mv0
sin
θ
答案:CD
1.
用動量定理解題的基本思路2.
對過程較復(fù)雜的運動,可分段用動量定理,也可整個過程用動量定理??键c二動量守恒定律的應(yīng)用動量守恒定律的三種表達(dá)形式(1)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',作用前的動量之和等于作用后的動量
之和。(2)Δp1=-Δp2,相互作用的兩個物體動量的變化量等大反向。(3)Δp=0,系統(tǒng)總動量的變化量為零?!纠?】如圖所示,我國自行研制的第五代隱形戰(zhàn)機“殲-20”以速度v0
水平向右勻速飛行,到達(dá)目標(biāo)地時,將戰(zhàn)機上質(zhì)量為M的導(dǎo)彈自由釋放,
導(dǎo)彈向后噴出質(zhì)量為m、對地速率為v1的燃?xì)?,則對噴氣后瞬間導(dǎo)彈的速
率下列表述正確的是(
)答案:A
【例5】如圖所示,甲、乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲。甲
和他的冰車總質(zhì)量為M,乙和他的冰車總質(zhì)量也為M,游戲時,甲推著一
個質(zhì)量為m的箱子和他一起以v0的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑
來。為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處,乙迅速
抓住。不計冰面摩擦:(1)若甲將箱子以速度v推出,甲的速度變?yōu)槎嗌伲?/p>
(2)設(shè)乙抓住迎面滑來的速度為v的箱子后反向運動,乙抓住箱子后的速
度變?yōu)槎嗌伲?/p>
(3)若甲、乙分別和他的冰車總質(zhì)量均為M=30
kg,箱子質(zhì)量m=10
kg,v0=6
m/s,為使甲、乙最后不相撞,則箱子被推出的速度至少
多大(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。答案:
21.43
m/s
考點三碰撞與反沖問題1.
碰撞問題遵循的三條原則2.
反沖的兩條規(guī)律(1)總的機械能增加:反沖運動中,由于有其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機
械能,所以總機械能增加。
【例6】
(2024·山東濟寧一模)目前我國空間實驗已走在世界的前列,
神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮在空間站內(nèi)做了鋼球相互碰撞
的實驗。桂海潮用質(zhì)量較小的鋼球以0.6
m/s水平向左的速度與靜止的質(zhì)量
較大的鋼球正碰,碰后小鋼球與大鋼球速度大小分別為v1、v2,較小鋼球
的質(zhì)量為較大鋼球質(zhì)量的一半,兩鋼球的碰撞可視為彈性碰撞。下列說法
正確的是(
)A.
v1=0.2
m/s,方向水平向左B.
v1=0.2
m/s,方向水平向右C.
v2=0.2
m/s,方向水平向左D.
v2=0.1
m/s,方向水平向左√
答案:B【例7】噴氣背包曾經(jīng)是宇航員艙外活動的主要動力裝置。假定宇航員
與空間站保持相對靜止。啟動噴氣背包后,橫截面積為S的噴口以速度v
(以空間站為參考系)持續(xù)向后噴出密度為ρ的氣體。已知宇航員連同整
套艙外太空服的質(zhì)量為M(含背包及其內(nèi)氣體),則啟動噴氣背包,經(jīng)過
時間t后宇航員相對空間站的速度大小為(
)答案:D
【例8】
(2024·吉林高考14題)如圖,高度h=0.8
m的水平桌面上放置
兩個相同物塊A、B,質(zhì)量mA=mB=0.1
kg。A、B間夾一壓縮量Δx=0.1
m
的輕彈簧,彈簧與A、B不拴接。同時由靜止釋放A、B,彈簧恢復(fù)原長時A
恰好從桌面左端沿水平方向飛出,水平射程xA=0.4
m;B脫離彈簧后沿桌
面滑行一段距離xB=0.25
m后停止。A、B均視為質(zhì)點,取重力加速度g=
10
m/s2。不計空氣阻力,求:(1)脫離彈簧時A、B的速度大小vA和vB;答案:
1
m/s
1
m/s
解得vB=1
m/s。(2)物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ;答案:
0.2
(3)整個過程,彈簧釋放的彈性勢能ΔEp。答案:
0.12
J
培優(yōu)·提能加餐拓展思維空間04
歸納法解決多次碰撞問題當(dāng)兩個物體之間或物體與擋板之間發(fā)生多次碰撞時,因碰撞次數(shù)較
多,過程復(fù)雜,在求解多次碰撞問題時,通??捎玫揭韵聝煞N方法:數(shù)學(xué)歸納法先利用所學(xué)知識把前幾次碰撞過程理順,分析透徹,根據(jù)前幾
次數(shù)據(jù),利用數(shù)學(xué)歸納法,可寫出以后碰撞過程中對應(yīng)規(guī)律或
結(jié)果,通常會出現(xiàn)等差、等比數(shù)列,然后可以利用數(shù)學(xué)數(shù)列求
和公式計算全程的路程等數(shù)據(jù)圖像法通過分析前幾次碰撞情況,畫出物體對應(yīng)的v-t圖像,通過圖像
可使運動過程清晰明了,并且可通過圖像與t軸所圍面積求出物
體的位移【典例】
(2024·山東聊城二模)如圖所示,長木板在光滑水平面上
以v0=2
m/s的速度做勻速直線運動,長木板質(zhì)量M=0.5
kg,某時刻
在長木板的右端輕放一個可視為質(zhì)點的小物塊,小物塊的質(zhì)量m=1.5
kg,長木板右側(cè)有一固定擋板,擋板下方留有僅允許長木板通過的缺
口,小物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,小物塊與擋板發(fā)生正
碰,碰撞是彈性碰撞。假設(shè)長木板右端到擋板的距離足夠大。重力加
速度取g=10
m/s2,求:(1)若要小物塊不從長木板上滑下,求長木板的長度至少是多少?
答案:
0.625
m
(2)若長木板足夠長,質(zhì)量變?yōu)?.5
kg,求:①小物塊和擋板第一次相碰后向左運動的時間。②小物塊與擋板第n次碰撞到第n+1次碰撞過程中,相對于長木板的
位移是多少?
解析:
①更換長木板后,設(shè)長木板與小物塊第一次共速時速度為v,由動量守恒定律可得M'v0=(M'+m)v,小物塊與擋板發(fā)生第一次彈
性碰撞后,速度反向,大小不變,其向左運動過程中,由動量定理
可得-μmgt=0-mv,解得t=1.5
s。
演練·分層強化
提升關(guān)鍵能力
05
1.
(2024·河南鄭州三模)如圖所示,某同學(xué)利用平板車將貨物沿斜坡向
上勻速運送,貨物與小車之間始終沒有發(fā)生相對滑動,則平板車與貨物
組成的系統(tǒng)(
)A.
動量增大B.
機械能不變C.
所受合外力的沖量為零D.
所受推力做功為零1234567891011√解析:
平板車將貨物沿斜坡向上勻速運送,速度不變,動量不變,
根據(jù)動量定理可知所受合外力的沖量為零,A錯誤,C正確;平板車將
貨物沿斜坡向上勻速運送,平板車與貨物組成的系統(tǒng)動能不變,重力勢
能增加,則機械能增加,B錯誤;同學(xué)利用平板車將貨物沿斜坡向上勻
速運送,推力不為零,位移不為零,則所受推力做功不為零,D錯誤。12345678910112.
(2023·貴州安順一模)有些太空探測器裝配有離子發(fā)動機,其工作原
理是將被電離后的正離子從發(fā)動機尾部高速噴出,從而為探測器提供推
力。若發(fā)動機向后噴出的離子的速率為25
km/s(遠(yuǎn)大于探測器的飛行速
率)時,探測器獲得的推力大小為0.1
N,則該發(fā)動機1
s時間內(nèi)噴出離
子的質(zhì)量為(
)A.4×10-4
kgB.4×10-5
kgC.4×10-6
kgD.4×10-7
kg√1234567891011
12345678910113.
烏賊在無脊椎動物中游泳最快,被稱為“水中火箭”。一只懸浮在水中
的烏賊,吸滿水時的質(zhì)量為3
kg,遇到危險時,烏賊通過體管在0.1
s時
間內(nèi)將0.4
kg的水向后以90
m/s的速度噴出,從而獲得極大的逃竄速
度,則烏賊在向后噴水的時間內(nèi),獲得的向前平均推力約為(
)A.360
NB.560
NC.640
ND.2
700
N
√12345678910114.
(2024·山西一模)在近地圓軌道上繞地球做勻速圓周運動的天宮號空
間站中,宇航員進(jìn)行了奇妙的“乒乓球”實驗。實驗中,朱楊柱做了一
顆實心水球,桂海潮取出一塊用毛巾包好的普通乒乓球拍,球拍擊打水
球后,水球被彈開了,則水球在與球拍作用過程中及被擊打后的一小段
時間內(nèi),水球(
)A.
與球拍作用過程中它們組成的系統(tǒng)動量守恒B.
與球拍作用過程中水球受地球引力的沖量為零C.
被擊打后水球相對地球做變速曲線運動D.
被擊打后水球相對天宮做勻速圓周運動√1234567891011解析:
水球與球拍作用過程中,把水球與球拍作為系統(tǒng),受到手對
系統(tǒng)的作用力,所以系統(tǒng)動量不守恒,故A錯誤;由沖量公式I=Ft可知
與球拍作用過程中水球受地球引力并且其作用時間不為0,所以它的沖
量不為零,故B錯誤;實驗艙內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài),航天員會觀
察到水球離開球拍后相對天宮號空間站做勻速直線運動,被擊打后水球
相對地球做變速曲線運動,故C正確,D錯誤。12345678910115.
水蠆(chǎi),就是蜻蜓的幼蟲,會將腹部所吸的水迅速向后噴出,所
產(chǎn)生的反推力會帶動它們向前飛速移動以起到避害的作用。一只懸浮在
水中的水蠆,當(dāng)吸滿水后,它的總質(zhì)量約為0.5
g,遇到危險時,通過
短漏斗狀的體管在極短時間內(nèi)將水向后高速噴出,從而迅速逃竄,瞬時
速度可達(dá)15
m/s。已知噴射出水的質(zhì)量約為0.2
g,則噴射水的瞬時速度
約為(
)A.20
m/sB.22.5
m/sC.37.5
m/sD.45
m/s√1234567891011
12345678910116.
如圖所示,靜止在光滑水平面上的A、B、C三個質(zhì)量均為2
kg的物體緊
貼著放在一起,A、B之間有微量炸藥。炸藥爆炸后三個物體均沿水平
方向運動且B對C做的功為16
J,若炸藥爆炸過程釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為
三個物體的動能,則炸藥爆炸過程中釋放出的能量為(
)A.48
JB.64
JC.96
JD.108
J√1234567891011
12345678910117.
有一條捕魚小船停靠在湖邊碼頭,小船又窄又長(估計一噸左右),一
位同學(xué)想用一個卷尺粗略測定它的質(zhì)量。他進(jìn)行了如下操作:首先將船
平行碼頭自由停泊,輕輕從船尾上船,走到船頭后停下來,而后輕輕下
船。用卷尺測出船后退的距離為d,然后用卷尺測出船長L,已知他自身
的質(zhì)量為m,則漁船的質(zhì)量M為(
)√
1234567891011
8.
(2024·山東菏澤三模)風(fēng)箏在我國已存在兩千年之久,又有紙鳶、鷂
子之稱。如圖所示,某時刻風(fēng)箏靜止在空中,風(fēng)箏面與水平面夾角為
θ,牽引線與豎直方向夾角為2θ。已知風(fēng)箏質(zhì)量為m,垂直于風(fēng)箏面的風(fēng)
速大小為v,風(fēng)箏面的面積為S,重力加速度為g,則風(fēng)箏所在高度空氣
密度為(
)√1234567891011
1234567891011
A.
該未知粒子的質(zhì)量約為α粒子質(zhì)量的2倍C.
t2時刻兩粒子相距最近√1234567891011
123456789101110.
(2024·江蘇南師附中三模)如圖所示,人坐在滑車上在冰面上以速度
v0=4
m/s向右滑行,人與滑車總質(zhì)量m1=100
kg,與冰面摩擦不計,
在O點靜止一質(zhì)量m2=20
kg的木箱,木箱與冰面間動摩擦因數(shù)μ=
0.2,當(dāng)人到達(dá)O點時,將木箱相對地以速度v=5
m/s水平向右推出。
此后人在A點
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