高考物理專題44動(dòng)量定理及應(yīng)用練習(xí)含解析

PAGEPAGE1專題44動(dòng)量定理及應(yīng)用1．注意動(dòng)量的矢量性及動(dòng)量變化量的矢量性；動(dòng)量定理Ft＝p′－p中“Ft”為合外力的沖量；要明確過(guò)程的初、末狀態(tài).2.解決“流體問(wèn)題”“粒子流問(wèn)題”等持續(xù)作用情況，需以流體為研究對(duì)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(dòng)能在同一水平面上運(yùn)動(dòng)，最后都停了下來(lái)．下列說(shuō)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(yùn)動(dòng)的位移大C．質(zhì)量大的滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)直到停下的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)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(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)間短，故C錯(cuò)誤，D正確．2.(2019·河南高考適應(yīng)性測(cè)試)如圖1所示，跳樓機(jī)是常見(jiàn)的大型機(jī)動(dòng)游樂(lè)設(shè)備．這種設(shè)備的座艙裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送至高處后使其自由下落(不計(jì)阻力)，一段時(shí)間后，啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停下．下列說(shuō)法正確的是()圖1A．自由下落階段和制動(dòng)階段乘客機(jī)械能的變化量相等B．自由下落階段和制動(dòng)階段，乘客所受合力的沖量相同C．自由下落階段和制動(dòng)階段，乘客所受重力做的功一定相等D．整個(gè)下落過(guò)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(jī)械能不變，制動(dòng)階段乘客機(jī)械能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；自由下落階段和制動(dòng)階段，乘客的動(dòng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；自由下落階段和制動(dòng)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(xiàng)C錯(cuò)誤；整個(gè)下落過(guò)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(dòng)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(xiàng)D正確．3.(2019·福建三明市上學(xué)期期末)用豆粒模擬氣體分子，可以模擬氣體壓強(qiáng)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(shí)間為1s，豆粒彈起時(shí)豎直方向的速度大小變?yōu)榕銮暗囊话?，方向相反．若每個(gè)豆粒只與秤盤碰撞一次，且碰撞時(shí)間極短(在豆粒與秤盤碰撞極短時(shí)間內(nèi)，碰撞力遠(yuǎn)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(jì)空氣阻力，則在碰撞過(guò)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(shè)豆粒從80cm高處下落到秤盤上時(shí)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(shè)豎直向上為正方向，根據(jù)動(dòng)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(cuò)誤．4．(多選)(2020·山東泰安市期末)人們對(duì)手機(jī)的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，有些人喜歡躺著玩手機(jī)，經(jīng)常出現(xiàn)手機(jī)砸傷人臉的情況．若手機(jī)的質(zhì)量為150g，從離人臉約20cm的高度無(wú)初速度掉落，砸到人臉后手機(jī)未反彈，人臉受到手機(jī)的沖擊時(shí)間約為0.1s，重力加速度g＝10m/s2，下列計(jì)算正確的是()A．手機(jī)與人臉作用過(guò)程中，手機(jī)的動(dòng)量變化量大小約為0.3kg·m/sB．人臉對(duì)手機(jī)的沖量大小約為0.3N·sC．人臉對(duì)手機(jī)的沖量大小約為1.0N·sD．手機(jī)對(duì)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(dòng)量變化Δp＝0－mv＝－0.30kg·m/s，A項(xiàng)正確．由I－mgt＝Δp，得I＝0.45N·s，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤．又由I＝Ft，F(xiàn)＝4.5N，D項(xiàng)正確．5．(2020·山東濟(jì)一次到達(dá)最低點(diǎn)過(guò)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(dòng)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(guò)一段時(shí)間后小球的速度大小為v，若此過(guò)程中重力的沖量大小為I，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則小球拋出時(shí)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(guò)t時(shí)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(jī)床的切刀具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，得到廣泛應(yīng)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(duì)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(shí)間內(nèi)射到被切割的鋼板上的水流的質(zhì)量m＝vtSρ，設(shè)鋼板對(duì)水流的作用力大小為F，根據(jù)動(dòng)量定理Ft＝mv，解得F＝ρSv2，根據(jù)牛頓第三定律，水對(duì)鋼板的沖力大小為ρSv2，選項(xiàng)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(shí)間t變化(圖中縱坐標(biāo)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(shí)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(gè)選項(xiàng)中速率最大的是()圖5答案A解析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)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(dòng)量定理，有：I＝mv－0，故力F的沖量最大時(shí)，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(fù)，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(cè))某運(yùn)動(dòng)員在水上做飛行運(yùn)動(dòng)表演，他操控的噴射式懸浮飛行器將水帶豎直送上來(lái)的水以原速率向下噴出，可以使運(yùn)動(dòng)員懸停在空中，如圖6所示．已知運(yùn)動(dòng)員與裝備的總質(zhì)量為90kg，兩個(gè)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(shè)Δt時(shí)間內(nèi)每個(gè)噴嘴有質(zhì)量為m的水射出，對(duì)這部分水由動(dòng)量定理得FΔt＝2mv，m＝ρvΔt·πeq\f(d2,4)，運(yùn)動(dòng)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(jí)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(shí)刻受沿固定斜面向上的恒力F1作用，從足夠長(zhǎng)的傾角為θ的光滑斜面底端由靜止向上滑行，在t0時(shí)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(shí)間(v－t)圖象如圖乙所示，2t0時(shí)刻物塊恰好返回到斜面底端，已知物體在t0時(shí)刻的速度為v0，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()圖7A．物塊從t＝0時(shí)刻開(kāi)始到返回斜面底端的過(guò)程中重力的沖量大小為2mgt0sinθB．物塊從t0時(shí)刻開(kāi)始到返回斜面底端的過(guò)程中動(dòng)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(xiàng)錯(cuò)誤；0～t0時(shí)間內(nèi)和t0～2t0時(shí)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(shí)刻的速度v＝－2v0，故物塊從t0時(shí)刻到返回斜面底端的過(guò)程中動(dòng)量的變化量Δp＝mv－mv0＝－3mv0，故B項(xiàng)正確；0～t0時(shí)間內(nèi)，以沿斜面向上為正方向，由動(dòng)量定理得IF1－mgsinθt0＝mv0，得IF1＝mgt0sinθ＋mv0，故C項(xiàng)正確；t0～2t0時(shí)間內(nèi)，由動(dòng)量定理得－IF2－mgt0sinθ＝－m·2v0－mv0，得IF2＝3mv0－mgt0sinθ，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．11．(2019·山東濟(jì)南市質(zhì)檢)在高速公路上，一輛轎車強(qiáng)行超車時(shí)，與另一輛迎面駛來(lái)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(shí)，可以看成人與車一起做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止，據(jù)測(cè)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(guò)程中與人體的作用時(shí)間是1s，求這時(shí)人體受到的平均沖力大?。鸢?1)5.4×104N(2)1.8×103N解析(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(dòng)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(jì)南市上學(xué)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(rèn)為與物體速度大小成正比關(guān)系，因此下落的物體最終會(huì)達(dá)到一個(gè)恒定的速度，稱之為收尾速度．如圖8所示為小球由靜止開(kāi)始，在低速下落過(guò)程中速度隨時(shí)間變化的一部分圖象．圖中作出了t＝0.5s時(shí)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(shí)刻的加速度大小；(2)小球最終的收尾速度大??；(3)小球在0～0.5s內(nèi)的位移大小．答案(1)4m/s2(2)eq\f(20,3)m/s(3)eq\f(2,3)