高考物理專題44動量定理及應用練習含解析

PAGEPAGE1專題44動量定理及應用1．注意動量的矢量性及動量變化量的矢量性；動量定理Ft＝p′－p中“Ft”為合外力的沖量；要明確過程的初、末狀態(tài).2.解決“流體問題”“粒子流問題”等持續(xù)作用情況，需以流體為研究對象，建立“柱狀”模型．1．(2020·廣西桂林市第一次聯(lián)合調(diào)研)材料相同、質(zhì)量不同的兩滑塊，以相同的初動能在同一水平面上運動，最后都停了下來．下列說法正確的是()A．質(zhì)量大的滑塊摩擦力做功多B．質(zhì)量大的滑塊運動的位移大C．質(zhì)量大的滑塊運動的時間長D．質(zhì)量大的滑塊所受摩擦力的沖量大答案D解析滑塊做勻減速直線運動直到停下的過程，根據(jù)動能定理有Wf＝－μmgx＝0－Ek，得x＝eq\f(Ek,μmg)，摩擦力做功相同，質(zhì)量大的滑塊位移小，故A、B錯誤；根據(jù)動量定理有I＝－μmgt＝0－eq\r(2mEk)，故質(zhì)量大的滑塊受到的摩擦力的沖量大，運動時間短，故C錯誤，D正確．2.(2019·河南高考適應性測試)如圖1所示，跳樓機是常見的大型機動游樂設備．這種設備的座艙裝在豎直柱子上，由升降機送至高處后使其自由下落(不計阻力)，一段時間后，啟動制動系統(tǒng)，座艙勻減速運動到地面時剛好停下．下列說法正確的是()圖1A．自由下落階段和制動階段乘客機械能的變化量相等B．自由下落階段和制動階段，乘客所受合力的沖量相同C．自由下落階段和制動階段，乘客所受重力做的功一定相等D．整個下落過程中，乘客的最大速度是全程平均速度的兩倍答案D解析自由下落階段乘客的機械能不變，制動階段乘客機械能減小，選項A錯誤；自由下落階段和制動階段，乘客的動量變化等大反向，則乘客所受合力的沖量大小相同，方向相反，選項B錯誤；自由下落階段和制動階段下降的距離不一定相同，則乘客所受重力做的功不一定相等，選項C錯誤；整個下落過程中，若乘客的最大速度是v，則自由下落階段的平均速度為eq\f(v,2)，制動階段的平均速度也是eq\f(v,2)，即最大速度是全程平均速度的兩倍，選項D正確．3.(2019·福建三明市上學期期末)用豆粒模擬氣體分子，可以模擬氣體壓強產(chǎn)生的原理．如圖2所示，從距秤盤80cm高處把1000粒的豆粒連續(xù)均勻地倒在秤盤上，持續(xù)作用時間為1s，豆粒彈起時豎直方向的速度大小變?yōu)榕銮暗囊话?，方向相反．若每個豆粒只與秤盤碰撞一次，且碰撞時間極短(在豆粒與秤盤碰撞極短時間內(nèi)，碰撞力遠大于豆粒受到的重力)，已知1000粒的豆粒的總質(zhì)量為100g．不計空氣阻力，則在碰撞過程中秤盤受到的壓力大小約為()圖2A．0.2N B．0.6NC．1.0N D．1.6N答案B解析設豆粒從80cm高處下落到秤盤上時的速度大小為v1，則有v12＝2gh，可得v1＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×0.8)m/s＝4m/s設豎直向上為正方向，根據(jù)動量定理：Ft＝mv2－mv1則F＝eq\f(mv2－mv1,t)＝eq\f(0.1×2－0.1×－4,1)N＝0.6N，故B正確，A、C、D錯誤．4．(多選)(2020·山東泰安市期末)人們對手機的依賴性越來越強，有些人喜歡躺著玩手機，經(jīng)常出現(xiàn)手機砸傷人臉的情況．若手機的質(zhì)量為150g，從離人臉約20cm的高度無初速度掉落，砸到人臉后手機未反彈，人臉受到手機的沖擊時間約為0.1s，重力加速度g＝10m/s2，下列計算正確的是()A．手機與人臉作用過程中，手機的動量變化量大小約為0.3kg·m/sB．人臉對手機的沖量大小約為0.3N·sC．人臉對手機的沖量大小約為1.0N·sD．手機對人臉的平均沖力大小約為4.5N答案AD解析下落速度v＝eq\r(2gh)＝2m/s，動量變化Δp＝0－mv＝－0.30kg·m/s，A項正確．由I－mgt＝Δp，得I＝0.45N·s，B、C項錯誤．又由I＝Ft，F(xiàn)＝4.5N，D項正確．5．(2020·山東濟一次到達最低點過程中受到的平均沖擊力為()圖3A．2100N B．1500NC．840N D．600N答案A解析根據(jù)動量定理有mgt1－Ft2＝0，其中t1＝7.0s，t2＝2.0s，所以F＝2100N，A正確．6．(2020·河南平頂山市二調(diào))一質(zhì)量為m的小球被水平拋出，經(jīng)過一段時間后小球的速度大小為v，若此過程中重力的沖量大小為I，重力加速度為g，不計空氣阻力，則小球拋出時的初速度大小為()A．v－eq\f(I,m) B．v－eq\f(I,mg)C.eq\r(v2－\f(I2,m2)) D.eq\r(v2－\f(I2,m2g2))答案C解析由題意可知：I＝mgt，則t＝eq\f(I,mg)，經(jīng)過t時間，小球在豎直方向上的速度大小為vy＝gt＝eq\f(I,m)，根據(jù)速度的分解可知，初速度大小為v0＝eq\r(v2－\f(I2,m2))，故選C.7.使用高壓水槍作為切割機床的切刀具有獨特優(yōu)勢，得到廣泛應用．如圖4所示，若水柱截面為S，水流以速度v垂直射到被切割的鋼板上，之后水速減為零，已知水的密度為ρ，則水對鋼板的沖力大小為()圖4A．ρSvB．ρSv2C.eq\f(1,2)ρSv2D.eq\f(1,2)ρSv答案B解析在t時間內(nèi)射到被切割的鋼板上的水流的質(zhì)量m＝vtSρ，設鋼板對水流的作用力大小為F，根據(jù)動量定理Ft＝mv，解得F＝ρSv2，根據(jù)牛頓第三定律，水對鋼板的沖力大小為ρSv2，選項B正確．8.如圖5所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m的物體，它受到水平向右的力F的作用．力F分別按下圖A、B、C、D所示的四種方式隨時間t變化(圖中縱坐標是F與mg的比值，力沿水平向右為正方向)．已知物體在t＝0時速度為零，若用v1、v2、v3、v4分別表示上述四種受力情況下物體在2s末的速率，則這四個選項中速率最大的是()圖5答案A解析物體運動過程中，受重力、支持力、拉力作用，合力大小等于拉力大小，根據(jù)動量定理，有：I＝mv－0，故力F的沖量最大時，末速度最大；圖中eq\f(F,mg)－t圖線與t軸包圍的“面積”與沖量大小成正比，t軸上方?jīng)_量為正，下方?jīng)_量為負，由于A圖中沖量的矢量和最大，故A圖中物體的末速度最大，故選A.9.(2020·湖北武漢二中檢測)某運動員在水上做飛行運動表演，他操控的噴射式懸浮飛行器將水帶豎直送上來的水以原速率向下噴出，可以使運動員懸停在空中，如圖6所示．已知運動員與裝備的總質(zhì)量為90kg，兩個噴嘴的直徑均為10cm，已知重力加速度g＝10m/s2，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，則噴嘴處噴水的速度大約為()圖6A．2.7m/s B．5.4m/sC．7.6m/s D．10.8m/s答案C解析設Δt時間內(nèi)每個噴嘴有質(zhì)量為m的水射出，對這部分水由動量定理得FΔt＝2mv，m＝ρvΔt·πeq\f(d2,4)，運動員懸停在空中，所以有F＝Mg，聯(lián)立解得v≈7.6m/s，故C正確．10．(多選)(2020·超級全能生1月聯(lián)考)如圖7甲所示，質(zhì)量為m的物塊在t＝0時刻受沿固定斜面向上的恒力F1作用，從足夠長的傾角為θ的光滑斜面底端由靜止向上滑行，在t0時刻撤去恒力F1加上反向恒力F2(F1、F2大小未知)，物塊的速度－時間(v－t)圖象如圖乙所示，2t0時刻物塊恰好返回到斜面底端，已知物體在t0時刻的速度為v0，重力加速度為g，則下列說法正確的是()圖7A．物塊從t＝0時刻開始到返回斜面底端的過程中重力的沖量大小為2mgt0sinθB．物塊從t0時刻開始到返回斜面底端的過程中動量的變化量大小為3mv0C．F1的沖量大小為mgt0sinθ＋mv0D．F2的沖量大小為3mgt0sinθ－3mv0答案BC解析重力沖量大小為IG＝mg·2t0＝2mgt0，故A項錯誤；0～t0時間內(nèi)和t0～2t0時間內(nèi)物塊的位移大小相等、方向相反，故有eq\f(v0t0,2)＝－eq\f(v0＋v,2)t0，得2t0時刻的速度v＝－2v0，故物塊從t0時刻到返回斜面底端的過程中動量的變化量Δp＝mv－mv0＝－3mv0，故B項正確；0～t0時間內(nèi)，以沿斜面向上為正方向，由動量定理得IF1－mgsinθt0＝mv0，得IF1＝mgt0sinθ＋mv0，故C項正確；t0～2t0時間內(nèi)，由動量定理得－IF2－mgt0sinθ＝－m·2v0－mv0，得IF2＝3mv0－mgt0sinθ，故D項錯誤．11．(2019·山東濟南市質(zhì)檢)在高速公路上，一輛轎車強行超車時，與另一輛迎面駛來的轎車相撞，兩車相撞后，兩車車身因相互擠壓，均縮短了0.5m．兩車相撞時，可以看成人與車一起做勻減速運動直到停止，據(jù)測算兩車相撞前速度均約為30m/s.(1)試求車禍中車內(nèi)質(zhì)量約60kg的人受到的平均沖力；(2)若此人系有安全帶，安全帶在車禍過程中與人體的作用時間是1s，求這時人體受到的平均沖力大?。鸢?1)5.4×104N(2)1.8×103N解析(1)設運動的時間為t，根據(jù)x＝eq\f(v0,2)t，得t＝eq\f(2x,v0)＝eq\f(1,30)s，根據(jù)動量定理有Ft＝Δp＝mv0，得人受到的平均沖力大小F＝eq\f(mv0,t)＝eq\f(60×30,\f(1,30))N＝5.4×104N.(2)若此人系有安全帶，則人體受到的平均沖力大小F′＝eq\f(mv0,t′)＝eq\f(60×30,1)N＝1.8×103N.12．(2019·山東濟南市上學期期末)某研究小組經(jīng)查閱資料了解到，在空氣中低速下落的物體所受的空氣阻力可認為與物體速度大小成正比關系，因此下落的物體最終會達到一個恒定的速度，稱之為收尾速度．如圖8所示為小球由靜止開始，在低速下落過程中速度隨時間變化的一部分圖象．圖中作出了t＝0.5s時刻的切線，小球的質(zhì)量為0.5kg，重力加速度g取10m/s2，求：圖8(1)小球在t＝0.5s時刻的加速度大??；(2)小球最終的收尾速度大?。?3)小球在0～0.5s內(nèi)的位移大?。鸢?1)4m/s2(2)eq\f(20,3)m/s(3)eq\f(2,3)