2022屆高三物理精準(zhǔn)提升專練10 動(dòng)量和沖量、動(dòng)量定理及其應(yīng)用

1、專練專練10 動(dòng)量和沖量、動(dòng)量定理及其應(yīng)用?？碱}型?？碱}型1.應(yīng)用1.應(yīng)用 動(dòng)量和沖量的應(yīng)用 例1(2020全國I卷14)行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內(nèi)的安全氣囊會(huì)被彈出并瞬間充滿氣體。若碰撞后汽車的速度在很短時(shí)間內(nèi)減小為零，關(guān)于安全氣囊在此過程中的作用，下列說法正確的是( )A增加了司機(jī)單位面積的受力大小B減少了碰撞前后司機(jī)動(dòng)量的變化量C將司機(jī)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換成汽車的動(dòng)能D延長了司機(jī)的受力時(shí)間并增大了司機(jī)的受力面積【解析】因安全氣囊充氣后，受力面積增大，故減小了司機(jī)單位面積的受力大小，故A錯(cuò)誤；有無安全氣囊司機(jī)初動(dòng)量和末動(dòng)量均相同，所以動(dòng)量的改變量也相同，故B錯(cuò)誤；因有安全氣囊的存在，司機(jī)

2、和安全氣囊接觸后會(huì)有一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，不能全部轉(zhuǎn)化成汽車的動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；因?yàn)榘踩珰饽页錃夂竺娣e增大，司機(jī)的受力面積也增大，在司機(jī)擠壓氣囊作用過程中由于氣囊的緩沖故增加了作用時(shí)間，故D正確。【答案】D2.應(yīng)用2.應(yīng)用 動(dòng)量定理的應(yīng)用 例2(2019全國I卷16)最近，我國為“長征九號”研制的大推力新型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)試成功，這標(biāo)志著我國重型運(yùn)載火箭的研發(fā)取得突破性進(jìn)展。若某次實(shí)驗(yàn)中該發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴射的氣體速度約為3 km/s，產(chǎn)生的推力約為4.8106 N，則它在1 s時(shí)間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為( )A1.6102 kg B1.6103 kg C1.6105 kg D1.6106 kg【解析

3、】設(shè)1 s時(shí)間內(nèi)噴出的氣體的質(zhì)量為m，噴出的氣體與該發(fā)動(dòng)機(jī)的相互作用力為F，由動(dòng)量定理有Ftmv0，則meq f(Ft,v)eq f(4.81061,3103) kg1.6103 kg，選項(xiàng)B正確?！敬鸢浮緽對點(diǎn)速練對點(diǎn)速練1(多選)2022年冬奧會(huì)將于2022年2月4日在北京召開，人們習(xí)慣于通過手機(jī)看視頻、直播等水平桌面上，圖為常見的手機(jī)支架，當(dāng)手機(jī)靜止放在支架上時(shí)( )A支架對手機(jī)的作用力方向豎直向上B支架對桌面的壓力大于手機(jī)的重力C手機(jī)一定受到摩擦力的作用D手機(jī)對支架壓力的沖量始終為零【答案】AB【解析】對手機(jī)進(jìn)行受力分析，受到重力、下端支架對手機(jī)的支持力、側(cè)面對手機(jī)的支持力，如圖所示，

4、支架對手機(jī)的作用力是N1、N2的合力，根據(jù)平衡條件，這個(gè)合力和重力是一對平衡力，即支架對手機(jī)的作用力方向豎直向上，所以手機(jī)不受到摩擦力的作用，故A正確，C錯(cuò)誤；支架對桌面的壓力大小等于手機(jī)和支架總的重力，所以支架對桌面的壓力大于手機(jī)的重力，故B正確；手機(jī)對支架的壓力的大小和方向不變，有作用時(shí)間，故D錯(cuò)誤。2運(yùn)動(dòng)員在水上做飛行運(yùn)動(dòng)表演，他操控噴射式懸浮飛行器將水帶豎直送上來的水反轉(zhuǎn)180后向下噴出，令自己懸停在空中，如圖所示。已知運(yùn)動(dòng)員與裝備的總質(zhì)量為90 kg，兩個(gè)噴嘴的直徑均為10 cm，已知重力加速度大小g10 m/s2，水的密度1.0103 kg/m3，則噴嘴處噴水的速度大約為()A2.

5、7 m/s B5.4 m/sC7.6 m/s D10.8 m/s【答案】C【解析】設(shè)t時(shí)間內(nèi)一個(gè)噴嘴中有質(zhì)量為m的水噴出，忽略水的重力沖量，對兩個(gè)噴嘴噴出的水由動(dòng)量定理得Ft2mv，mvteq f(d2,4)，因運(yùn)動(dòng)員懸停在空中，則FMg，聯(lián)立解得v7.6 m/s，故C正確。3(多選)一個(gè)靜止的質(zhì)點(diǎn)在t0到t4 s這段時(shí)間，僅受到力F的作用，F(xiàn)的方向始終在同一直線上，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示。下列說法中正確的是()A在t0到t4 s這段時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)B在t1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量大小為1 kgm/sC在t2 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能最大D在t1 s到t3 s這段時(shí)間，力F的沖量為零【答案】C

6、D【解析】02 s內(nèi)，合力方向不變，知加速度方向不變，物體一直做加速運(yùn)動(dòng)，24 s內(nèi)，合力方向改為反向，則加速度方向相反，物體做減速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)?2 s內(nèi)和24 s內(nèi)加速度大小和方向是對稱的，則4 s末速度為零，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的速度方向不變，一直向前運(yùn)動(dòng)，第4 s末質(zhì)點(diǎn)位移最大，故A錯(cuò)誤；Ft圖象中，圖象與時(shí)間軸圍成的面積表示力的沖量，在t1 s時(shí)，沖量大小I10.5 Ns，根據(jù)動(dòng)量定理可知，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量大小為0.5 kgm/s，故B錯(cuò)誤；由A的分析可知，在t2 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能最大，故C正確；Ft圖象中，圖象與時(shí)間軸圍成的面積表示力的沖量，由圖可知，在t1 s到t3 s這段時(shí)間，力F的沖量為零，

7、故D正確。4質(zhì)量m0.10 kg的小鋼球以v010 m/s的水平速度拋出，下落h5.0 m時(shí)撞擊一鋼板，如圖所示，撞后速度恰好反向，且速度大小不變，已知小鋼球與鋼板作用時(shí)間極短，重力加速度g取10 m/s2，則( )A小鋼球從水平拋出到剛要撞擊鋼板的過程中重力的沖量為2 NsB鋼板與水平面的夾角60C小鋼球剛要撞擊鋼板時(shí)小球動(dòng)量的大小為10 kgm/sD鋼板對小鋼球的沖量大小為2eq r(2) Ns【答案】D【解析】小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，由heq f(1,2)gt2，解得，小鋼球從水平拋出到剛要撞擊鋼板的過程中，根據(jù)動(dòng)量定理得重力的沖量，故A錯(cuò)誤；小球做平拋運(yùn)動(dòng)，落在鋼板上時(shí)小球在豎直

8、方向的分速度為，則，解得，故B錯(cuò)誤；小球落在鋼板上時(shí)的速度，動(dòng)量，取小球反彈的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量定理得鋼板對小球的沖量大小，故D正確，C錯(cuò)誤。5(多選)如圖甲所示，質(zhì)量為m剛性小球從地面上方某一高度由靜止開始下落，地面的風(fēng)洞提供豎直向上的風(fēng)力，小球與地面碰撞的時(shí)間極短，記為t，彈起后上升到某一高度時(shí)速度減為零，規(guī)定豎直向下為正方向，整個(gè)過程的vt圖像如圖乙所示，下降、上升的時(shí)間分別為t1、t2，碰撞時(shí)地面對小球的彈力遠(yuǎn)大于重力與風(fēng)力，空氣對小球的阻力忽略不計(jì)，重力加速度為g，下列說法正確的是( )A若不計(jì)碰撞前后重力沖量的大小，則整個(gè)過程重力的沖量mg(t1t2)B小球的速度大小為v1

9、時(shí)，圖像斜率為k，則此時(shí)的風(fēng)力大小為mgmkC小球與地面碰撞過程，動(dòng)量變化量為mv2mv1D小球與地面碰撞時(shí)間內(nèi)，受地面的平均作用力大小為【答案】BD【解析】整個(gè)過程重力的沖量IGmg(t1t2)，故A錯(cuò)誤；圖像的斜率表示小球的加速度，小球的速度為v1時(shí)，圖像斜率為k，說明小球與地面剛發(fā)生碰撞時(shí)豎直向下的加速度為k，規(guī)定豎直向下為正方向，設(shè)豎直向上風(fēng)力的大小為F風(fēng)，由牛頓第二定律可得mgF風(fēng)ma，解得F風(fēng)mgmk，故B正確；小球與地面碰撞過程，動(dòng)量變化量，故C錯(cuò)誤；由動(dòng)量定理，可得小球與地面碰撞時(shí)間內(nèi)，受地面的平均作用力大小，故D正確。6(多選)一個(gè)籃球被豎直向上拋出后又落回到拋出點(diǎn)。假設(shè)籃球

10、在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力大小與其運(yùn)動(dòng)的速度大小成正比，下列判斷正確的是( )A上升過程中重力的沖量大小等于下降過程中重力的沖量大小B籃球運(yùn)動(dòng)的過程中加速度一直減小C上升過程中空氣阻力做的功等于下降過程中阻力做的功D上升過程中空氣阻力的沖量大小等于下降過程中空氣阻力的沖量大小【答案】BD【解析】根據(jù)牛頓第二定律，上升過程有mgfma1，下降過程有mgfma2，由于阻力大小與其運(yùn)動(dòng)的速度大小成正比，而在運(yùn)動(dòng)過程中，阻力先向下，再向上，故加速度一直減小，故B正確；根據(jù)運(yùn)動(dòng)過程可知，上升過程的平均速度大于下降過程的平均速度，所以有t1t2，故上升過程中重力的沖量大小要小于下降過程中重力的沖量大小，故

11、A錯(cuò)誤；由于阻力隨速度的變化而變化，所以上升過程的平均阻力較大，由于上升和下降過程的位移大小相同，因此阻力做功不同，故C錯(cuò)誤；設(shè)t時(shí)刻物體的速度大小為v，經(jīng)過極短t時(shí)間，空氣阻力的沖量為If，則由題意知，空氣阻力大小為 fkv，Ifftkvtkx；等式兩邊求和，得Ifkxkx，則得Ifkx，因?yàn)樯仙c下降兩個(gè)過程中，物體通過的距離x相等，故知兩個(gè)過程空氣阻力沖量大小相等，故D正確。7一位蹦床運(yùn)動(dòng)員僅在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，彈簧床對運(yùn)動(dòng)員的彈力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律通過傳感器用計(jì)算機(jī)繪制出來，如圖所示，不計(jì)空氣阻力，取重力加速度g10 m/s2，試結(jié)合圖象，求：(1)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量；(2)運(yùn)動(dòng)員跳起的最大

12、高度；(3)在11.512.3 s時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員對彈簧床的平均作用力多大？【解析】(1)由圖象可知：mg500 N，所以m50 kg。(2)由圖象可知，運(yùn)動(dòng)員在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2 s，所以Heq f(1,2)geq blc(rc)(avs4alco1(f(t,2)2eq f(1,2)1012 m5 m。(3)v0vgeq f(t,2)10 m/s以運(yùn)動(dòng)員為研究對象，向上為正，由動(dòng)量定理得：(eq xto(N)mg)tmvm(v0)解得eq xto(N)1750 N由牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對彈簧床的平均作用力為1750 N。8“嫦娥四號”飛船在月球背面著陸過程如下：如圖所示，在反推火箭作用下，飛船

13、在距月面100米處懸停，通過對障礙物和坡度進(jìn)行識別，選定相對平坦的區(qū)域后，開始以a1 m/s2的加速度垂直下降。當(dāng)四條“緩沖腳”觸地時(shí)，反推火箭立即停止工作，隨后飛船經(jīng)2 s減速到0，停止在月球表面上。飛船質(zhì)量m1000 kg，每條“緩沖腳”與地面的夾角為60，月球表面的重力加速度g1.6 m/s2，四條“緩沖腳”的質(zhì)量不計(jì)。求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)(1)飛船垂直下降過程中，火箭推力對飛船做的功；(2)從“緩沖腳”觸地到飛船速度減為0的過程中，每條“緩沖腳”對飛船的沖量大小。【解析】(1)設(shè)飛船懸停時(shí)距月面的距離為h，則h100 m設(shè)飛船加速下降時(shí)火箭推力為F，則mgFma推力對火箭做功

14、為：WFh解得：W6104 J。(2)t2 s，a1 m/s2“緩沖腳”觸地前瞬間，飛船速度大小為：v22ah4Isin 60mgtmv解得：I5103 Ns。9動(dòng)能定理和動(dòng)量定理是解決力學(xué)問題中常用的兩個(gè)重要途徑，教材在推導(dǎo)這兩個(gè)定理時(shí)利用的是質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的運(yùn)動(dòng)情景，針對質(zhì)點(diǎn)在變力作用下的運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)定理也是適用的，只是定理中的力指的是平均力，兩個(gè)定理中的平均力的意義不同，動(dòng)能定理中的平均力F1指的是合力對位移的平均值，動(dòng)量定理中的平均力F2指的是合力對時(shí)間的平均值.(1)若一個(gè)質(zhì)量為2 kg的物體，受到變力的作用由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，在2 s的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)了5 m，速度達(dá)到4 m/s。請分別求出在此過程中的平均力F1和F2的值；(2)若質(zhì)量為m的物體在變力作用下沿直線運(yùn)動(dòng)