(物理)物理動量定理練習題20篇及解析

（物理）物理動量定理練習題20篇及解析一、高考物理精講專題動量定理1．如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的4光滑圓弧軌道AB與粗糙水平地面BC相切于B點。質(zhì)量m=0.1kg的滑塊甲從最高點A由靜止釋放后沿軌道AB運動,最終停在水平地面上的C點?，F(xiàn)將質(zhì)量m=0.3kg的滑塊乙靜置于B點,仍將滑塊甲從A點由靜止釋放結(jié)果甲在B點與乙碰撞后粘合在一起,最終停在D點。已知B、C兩點間的距離x=2m,甲、乙與地面間的動摩擦因數(shù)分別為=0.4、=0.2,取g=10m/s,兩滑塊均視為質(zhì)點。求:(1)圓弧軌道AB的半徑R;(2)甲與乙碰撞后運動到D點的時間t【答案】(1)(2)【解析】【詳解】（1）甲從B點運動到C點的過程中做勻速直線運動，有：vB2=2a1x1；根據(jù)牛頓第二定律可得：對甲從A點運動到B點的過程，根據(jù)機械能守恒：解得vB=4m/s；R=0.8m；（2）對甲乙碰撞過程，由動量守恒定律：；若甲與乙碰撞后運動到D點，由動量定理：解得t=0.4s2．如圖甲所示，物塊A、B的質(zhì)量分別是mA＝4.0kg和mB＝3.0kg．用輕彈簧拴接，放在光滑的水平地面上，物塊B右側(cè)與豎直墻壁相接觸．另有一物塊C從t＝0時以一定速度向右運動，在t＝4s時與物塊A相碰，并立即與A粘在一起不分開，C的v－t圖象如圖乙所示．求：（1）C的質(zhì)量mC；（2）t＝8s時彈簧具有的彈性勢能Ep1（3）4—12s內(nèi)墻壁對物塊B的沖量大小I【答案】(1)2kg(2)27J(3)【解析】【詳解】（1）由題圖乙知，C與A碰前速度為v1＝9m/s，碰后速度大小為v2＝3m/s，C與A碰撞過程動量守恒mCv1＝(mA＋mC)v2解得C的質(zhì)量mC＝2kg．（2）t＝8s時彈簧具有的彈性勢能Ep1＝(mA＋mC)v22=27J（3）取水平向左為正方向，根據(jù)動量定理，4~12s內(nèi)墻壁對物塊B的沖量大小I=(mA＋mC)v3-(mA＋mC)（-v2）=36N·s3．一質(zhì)量為m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一傾角為30°的固定斜面上，并立即沿反方向彈回．已知反彈速度的大小是入射速度大小的.求在碰撞過程中斜面對小球的沖量的大?。敬鸢浮縨v0【解析】【詳解】小球在碰撞斜面前做平拋運動，設(shè)剛要碰撞斜面時小球速度為v，由題意知v的方向與豎直線的夾角為30°，且水平分量仍為v0，由此得v＝2v0.碰撞過程中，小球速度由v變?yōu)榉聪虻膙，碰撞時間極短，可不計重力的沖量，由動量定理，設(shè)反彈速度的方向為正方向，則斜面對小球的沖量為I＝m－m·(－v)解得I＝mv0.4．在距地面20m高處，某人以20m/s的速度水平拋出一質(zhì)量為1kg的物體，不計空氣阻力（g取10m/s2）。求（1）物體從拋出到落到地面過程重力的沖量；（2）落地時物體的動量。【答案】（1）20N?s，方向豎直向下（2），與水平方向的夾角為45°【解析】【詳解】（1）物體做平拋運動，則有：解得：t=2s則物體從拋出到落到地面過程重力的沖量I=mgt=1×10×2=20N?s方向豎直向下。（2）在豎直方向，根據(jù)動量定理得I=py-0?？傻?，物體落地時豎直方向的分動量py=20kg?m/s物體落地時水平方向的分動量px=mv0=1×20=20kg?m/s故落地時物體的動量設(shè)落地時動量與水平方向的夾角為θ，則θ=45°5．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，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，接著拉伸安全帶緩沖到最低點，緩沖時間為1s，取g=10m/s2．求緩沖過程人受到安全帶的平均拉力的大?。敬鸢浮?260N【解析】【詳解】人下落3.2m時的速度大小為在緩沖過程中，取向上為正方向，由動量定理可得則緩沖過程人受到安全帶的平均拉力的大小6．質(zhì)量為m=0.2kg的小球豎直向下以v1=6m/s的速度落至水平地面，再以v2=4m/s的速度反向彈回，小球與地面的作用時間t=0.2s，取豎直向上為正方向，（取g=10m/s2）．求（1）小球與地面碰撞前后的動量變化？（2）小球受到地面的平均作用力是多大？【答案】（1）2kg?m/s，方向豎直向上；（2）12N．【解析】（1）取豎直向上為正方向，碰撞地面前小球的動量碰撞地面后小球的動量小球與地面碰撞前后的動量變化方向豎直向上（2）小球與地面碰撞，小球受到重力G和地面對小球的作用力F，由動量定理得小球受到地面的平均作用力是F=12N7．質(zhì)量m=0.60kg的籃球從距地板H=0.80m高處由靜止釋放，與水平地板撞擊后反彈上升的最大高度h=0.45m，從釋放到彈跳至h高處經(jīng)歷的時間t=1.1s，忽略空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2，求：（1）籃球與地板撞擊過程中損失的機械能ΔE；（2）籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅Φ拇笮。敬鸢浮浚?）（2），方向向下【解析】【詳解】（1）籃球與地板撞擊過程中損失的機械能為（2）設(shè)籃球從H高處下落到地板所用時間為，剛接觸地板時的速度為；反彈離地時的速度為，上升的時間為，由動能定理和運動學公式下落過程解得上升過程解得籃球與地板接觸時間為設(shè)地板對籃球的平均撞擊力為F，取向上為正方向，由動量定理得解得根據(jù)牛頓第三定律，籃球?qū)Φ匕宓钠骄矒袅?，方向向下．點睛：本題主要考查了自由落體運動的基本規(guī)律，在與地面接觸的過程中，合外力對物體的沖量等于物體動量的變化量，從而求出地板對籃球的作用力．8．如圖所示，光滑水平面上小球A、B分別以3.2m/s、2.0m/s的速率相向運動，碰撞后A球靜止．已知碰撞時間為0.05s，A、B的質(zhì)量均為0.5kg．求：(1)碰撞后B球的速度大??；(2)碰撞過程A對B平均作用力的大?。敬鸢浮浚?）1.2m/s，方向水平向右（2）32N【解析】【分析】【詳解】（1）A.B系統(tǒng)動量守恒，設(shè)A的運動方向為正方向由動量守恒定律得mvA?mvB=0+mv′B解得

v′B=1.2m/s，方向水平向右（2）對B，由動量定理得F△t=△pB=mv′B-（-mvB）解得F=32N【點睛】根據(jù)動量守恒定律求碰撞后B球的速度大?。粚，利用動量定理求碰撞過程A對B平均作用力的大小．9．某汽車制造商研制開發(fā)了發(fā)動機額定功率P=30kW的一款經(jīng)濟實用型汽車，在某次性能測試中，汽車連同駕乘人員的總質(zhì)量m=2000kg，在平直路面上以額定功率由靜止啟動，行駛過程中受到大小f=600N的恒定阻力.(1)求汽車的最大速度v；(2)若達到最大速度v后，汽車發(fā)動機的功率立即改為P′=18kW，經(jīng)過一段時間后汽車開始以不變的速度行駛，求這段時間內(nèi)汽車所受合力的沖量I.【答案】（1）（2）方向與初速度的方向相反【解析】【詳解】（1）汽車勻速運動時，牽引力等于阻力，有：F=f=600N根據(jù)

P=Fv

代入數(shù)據(jù)解得：v=50m/s(2)設(shè)功率改為

P′=18kW

時，則有：=30m/s根據(jù)動量定理得：I=mv′?mv代入數(shù)據(jù)得：I=?4.0×104kg·m/s，負號表示方向與初速度的方向相反【點睛】（1）汽車勻速運動時，牽引力等于阻力，根據(jù)P=Fv求解速度；（2）根據(jù)P=Fv求出功率改為P′=18kW的速度，然后根據(jù)動量定理求出合外力的沖量．10．質(zhì)量是40kg的鐵錘從5m高處落下，打在水泥樁上，與水泥樁撞擊的時間是0.05s．重力加速度g=10m/s2（不計空氣阻力）（1）撞擊水泥樁前鐵錘的速度為多少？（2）撞擊時，樁對鐵錘的平均沖擊力的大小是多少？【答案】（1）10m/s（2）8400N【解析】試題分析：根據(jù)勻變速直線運動的速度位移公式求出鐵錘與樁碰撞前的速度，結(jié)合動量定理求出樁對錘的作用力，從而根據(jù)牛頓第三定律求出撞擊過程中鐵錘對水泥樁的平均沖擊力．（1）撞擊前，鐵錘只受重力作用，機械能守恒，因此可以求出撞擊水泥樁前鐵錘的速度設(shè)樁對鐵錘的沖擊力大小為F，取豎直向下為正方向，根據(jù)動量定理，有解出11．根據(jù)牛頓第二定律及運動學相關(guān)方程分別推導動能定理和動量定理的表達式．【答案】該推導過程見解析【解析】設(shè)一個質(zhì)量為m的物體，初速度為，在水平合外力F（恒力）的作用下，運動一段距離x后，速度變?yōu)椋玫臅r間為t則根據(jù)牛頓第二定律得：，根據(jù)運動學知識有，聯(lián)立得到，即為動能定理．根據(jù)運動學知識：，代入牛頓第二定律得：，即為動量定理．12．一位足球愛好者，做了一個有趣的實驗：如圖所示，將一個質(zhì)量為m、半徑為R的質(zhì)量分布均勻的塑料彈性球框靜止放在粗糙的足夠大的水平臺面上，質(zhì)量為M（M＞m）的足球（可視為質(zhì)點）以某一水平速度v0通過球框上的框口，正對球框中心射入框內(nèi)，不計足球運動中的一切阻力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當足球與球框發(fā)生第一次碰撞后到第二次碰撞前足球恰好不會從右端框口穿出。假設(shè)足球與球框內(nèi)壁的碰撞為彈性碰撞，只考慮球框與臺面之間的摩擦，求：（1）人對足球做的功和沖量大小；（2）足球與球框發(fā)生第一次碰撞后，足球的速度大??；（3）球框在臺面上通過的位移大小。【答案】（1）；Mv0；（2）（3）【解析】（1）人對足球做的功W＝?jīng)_量：I＝Mv0（2）足球的初速度為v0，第一次碰撞后，設(shè)足球的速度為v1，球框的