新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)專題16 動(dòng)量定理及應(yīng)用（原卷版）

專題16動(dòng)量定理及應(yīng)用1.能用動(dòng)量定理解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象.2.能利用動(dòng)量定理解決相關(guān)問(wèn)題，會(huì)在流體力學(xué)中建立“柱狀”模型．考點(diǎn)一動(dòng)量和沖量1．動(dòng)量(1)定義：物體的質(zhì)量和速度的乘積．(2)表達(dá)式：p＝mv.(3)方向：與速度的方向相同．2．動(dòng)量的變化(1)動(dòng)量是矢量，動(dòng)量的變化量Δp也是矢量，其方向與速度的改變量Δv的方向相同．(2)動(dòng)量的變化量Δp，一般用末動(dòng)量p′減去初動(dòng)量p進(jìn)行矢量運(yùn)算，也稱為動(dòng)量的增量．即Δp＝p′－p.3．沖量(1)定義：力與力的作用時(shí)間的乘積叫作力的沖量．(2)公式：I＝FΔt.(3)單位：N·s.(4)方向：沖量是矢量，其方向與力的方向相同．1．動(dòng)量與動(dòng)能的比較動(dòng)量動(dòng)能物理意義描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量定義式p＝mvEk＝eq\f(1,2)mv2標(biāo)矢性矢量標(biāo)量變化因素合外力的沖量合外力所做的功大小關(guān)系p＝eq\r(2mEk)Ek＝eq\f(p2,2m)變化量Δp＝FtΔEk＝Fl聯(lián)系(1)都是相對(duì)量，與參考系的選取有關(guān)，通常選取地面為參考系(2)若物體的動(dòng)能發(fā)生變化，則動(dòng)量一定也發(fā)生變化；但動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)動(dòng)能不一定發(fā)生變化2.沖量的計(jì)算方法(1)恒力的沖量：直接用定義式I＝Ft計(jì)算．(2)變力的沖量①作出F－t圖線，圖線與t軸所圍的面積即為變力的沖量，如圖所示．②對(duì)于易確定始、末時(shí)刻動(dòng)量的情況，可用動(dòng)量定理求解．【典例1】（2022·江蘇無(wú)錫·高三期末）一質(zhì)量為m的物體靜止放在光滑的水平面上。今以恒力F沿水平方向推該物體，在它做直線運(yùn)動(dòng)的每個(gè)相等的位移間隔內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（）A．物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 B．物體速度的變化量相等C．物體動(dòng)量的變化量相等 D．物體動(dòng)能的變化量相等【典例2】（2021·河北·滄縣中學(xué)高三階段練習(xí)）生活中，高空拋物造成損傷的案例并不少見(jiàn)，高空拋物也因此被稱為“懸在城市上方的痛”和“頭頂上的安全”，是社會(huì)廣為關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。某小孩不慎將一只蘋(píng)果從四樓窗臺(tái)沿墻面方向水平拋出，蘋(píng)果在空中依次飛過(guò)三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3。圖中曲線為蘋(píng)果在空中運(yùn)行的軌跡。若不計(jì)空氣阻力的影響，以下說(shuō)法正確的是（）A．蘋(píng)果通過(guò)第一個(gè)窗戶過(guò)程中重力作用的沖量最大B．蘋(píng)果通過(guò)第二個(gè)窗戶過(guò)程中重力作用的沖量最大C．蘋(píng)果通過(guò)第三個(gè)窗戶過(guò)程中重力作用的沖量最大D．蘋(píng)果通過(guò)各個(gè)窗戶過(guò)程中重力作用的沖量相等【典例3】（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）一質(zhì)點(diǎn)靜止在光滑水平面上，現(xiàn)對(duì)其施加水平外力F，力F隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．第2s末，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量為0B．第2s末，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量方向發(fā)生變化C．第4s末，質(zhì)點(diǎn)回到出發(fā)點(diǎn)D．在1~3s時(shí)間內(nèi)，力F的沖量為0考點(diǎn)二動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用1．內(nèi)容：物體在一個(gè)過(guò)程中所受力的沖量等于它在這個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量．2．公式：Ft＝mv′－mv或I＝p′－p.1．對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)Ft＝p′－p是矢量式，兩邊不僅大小相等，而且方向相同．式中Ft是物體所受的合外力的沖量．(2)Ft＝p′－p除表明兩邊大小、方向的關(guān)系外，還說(shuō)明了兩邊的因果關(guān)系，即合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因．(3)由Ft＝p′－p，得F＝eq\f(p′－p,t)＝eq\f(Δp,t)，即物體所受的合外力等于物體動(dòng)量的變化率．(4)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)包含多個(gè)不同過(guò)程時(shí)，可分段應(yīng)用動(dòng)量定理求解，也可以全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)量定理．2．解題基本思路(1)確定研究對(duì)象．(2)對(duì)物體進(jìn)行受力分析．可先求每個(gè)力的沖量，再求各力沖量的矢量和——合力的沖量；或先求合力，再求其沖量．(3)抓住過(guò)程的初、末狀態(tài)，選好正方向，確定各動(dòng)量和沖量的正負(fù)號(hào)．(4)根據(jù)動(dòng)量定理列方程，如有必要還需要補(bǔ)充其他方程，最后代入數(shù)據(jù)求解．【典例4】（2022·重慶市江津第八中學(xué)校模擬預(yù)測(cè)）氣墊鞋通過(guò)氣墊的緩沖減小地面對(duì)腳的沖擊力，如圖所示。某同學(xué)的體重為G，穿著平底布鞋時(shí)雙腳豎直著地過(guò)程中與地面的作用時(shí)間為SKIPIF1<0，受到地面的平均沖擊力大小為SKIPIF1<0。若腳著地前的速度保持不變，該同學(xué)穿上某型號(hào)的氣墊鞋時(shí)，雙腳豎直著地過(guò)程中與地面的作用時(shí)間變?yōu)镾KIPIF1<0，則該同學(xué)受到地面的平均沖擊力大小變?yōu)椋ǎ〢．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例5】（2022·廣東·模擬預(yù)測(cè)）蹦床是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，我國(guó)蹦床運(yùn)動(dòng)員朱雪瑩在東京奧運(yùn)會(huì)上一舉奪冠，為祖國(guó)爭(zhēng)了光。如圖所示為朱雪瑩比賽時(shí)的情景，比賽中某個(gè)過(guò)程，她自距離水平網(wǎng)面高3.2m處由靜止下落，與網(wǎng)作用后，豎直向上彈離水平網(wǎng)面的最大高度為5m，朱雪瑩與網(wǎng)面作用過(guò)程中所用時(shí)間0.7s。不考慮空氣阻力，重力加速度取SKIPIF1<0，則若朱雪瑩質(zhì)量為60kg，則網(wǎng)面對(duì)她的沖量大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例6】(2022·云南省玉溪第一中學(xué)高三月考)將質(zhì)量為m＝1kg的物塊置于水平地面上，已知物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，現(xiàn)在物塊上施加一個(gè)平行于水平地面的恒力F＝10N，物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，作用4s后撤去F.已知g＝10m/s2，對(duì)于物塊從靜止開(kāi)始到物塊停下這一過(guò)程下列說(shuō)法正確的是()A．整個(gè)過(guò)程物塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為6sB．整個(gè)過(guò)程物塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為8sC．整個(gè)過(guò)程中物塊的位移大小為40mD．整個(gè)過(guò)程中物塊的位移大小為60m考點(diǎn)三應(yīng)用動(dòng)量定理處理“流體模型”的沖擊力問(wèn)題研究對(duì)象流體類(lèi)：液體流、氣體流等，通常已知密度ρ微粒類(lèi)：電子流、光子流、塵埃等，通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n分析步驟①構(gòu)建“柱狀”模型：沿流速v的方向選取一段小柱體，其橫截面積為S②微元研究小柱體的體積ΔV＝vSΔt小柱體質(zhì)量m＝ρΔV＝ρvSΔt小柱體粒子數(shù)N＝nvSΔt小柱體動(dòng)量p＝mv＝ρv2SΔt③建立方程，應(yīng)用動(dòng)量定理FΔt＝Δp研究【典例7】（2022·河南安陽(yáng)·高三階段練習(xí)）絲網(wǎng)版畫(huà)有其獨(dú)特的繪畫(huà)語(yǔ)言，其藝術(shù)水準(zhǔn)可與國(guó)畫(huà)、油畫(huà)等其它藝術(shù)作品相婉美。絲網(wǎng)版畫(huà)在顯影時(shí)需要用高壓水槍沖洗，直至優(yōu)美畫(huà)面顯出，若高壓水槍噴口的出水速度為SKIPIF1<0，水的密度SKIPIF1<0，水與版畫(huà)接觸后沿版畫(huà)平面散開(kāi)，則版畫(huà)單位面積上受到的沖擊力為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【典例8】宇宙飛船在飛行過(guò)程中有很多技術(shù)問(wèn)題需要解決，其中之一就是當(dāng)飛船進(jìn)入宇宙微粒塵區(qū)時(shí)，如何保持速度不變的問(wèn)題．假設(shè)一宇宙飛船以v＝2.0×103m/s的速度進(jìn)入密度ρ＝2.0×10－6kg/m3的微粒塵區(qū)，飛船垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的最大橫截面積S＝5m2，且認(rèn)為微粒與飛船相碰后都附著在飛船上，則飛船要保持速度v不變，所需推力多大？單選題1.（2022·江蘇·揚(yáng)州中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）2021年12月9日下午，航天員王亞平等天空授課時(shí)，在演播室主持人給同學(xué)們提出下列思考題“航天員站在艙外機(jī)械臂上，一只手拿一個(gè)小鋼球，另一只手拿一根羽毛，雙手用同樣的力，向同一方向拋出，預(yù)定距離兩米，小鋼球和羽毛哪個(gè)先抵達(dá)？”假設(shè)力的作用時(shí)間相同，那么正確的結(jié)論是（）A．小鋼球先到達(dá) B．羽毛先到達(dá) C．同時(shí)到達(dá) D．無(wú)法判定2．（2022·廣西柳州·模擬預(yù)測(cè)）一質(zhì)量為2kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開(kāi)始沿直線運(yùn)動(dòng)。F隨時(shí)間t變化的圖像如圖，則（）A．0~2s內(nèi)合外力F的沖量為4N B．t=2s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為2kg·m/sC．0~4s內(nèi)合外力F的沖量為0 D．t=4s時(shí)物塊的速度為零3．（2022·安徽·合肥市第八中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）平底煎鍋正在炸豆子。假設(shè)每個(gè)豆子的質(zhì)量均為m，彈起的豆子均垂直撞擊平板鍋蓋，撞擊速度均為v。每次撞擊后速度大小均變?yōu)镾KIPIF1<0v，撞擊的時(shí)間極短，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為M的鍋蓋剛好被頂起。重力加速度為g，則單位時(shí)間撞擊鍋蓋的豆子個(gè)數(shù)為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<04．（2022·上海徐匯·三模）一列重達(dá)134噸的磁懸浮列車(chē)靜止懸浮在長(zhǎng)直軌道上，已知力量均衡的8名兒童在SKIPIF1<0內(nèi)用力可以拉動(dòng)列車(chē)前進(jìn)SKIPIF1<0?，F(xiàn)換成其中的4名兒童，用比之前更大的力拉整列列車(chē)，SKIPIF1<0內(nèi)，列車(chē)會(huì)（）A．靜止不動(dòng) B．移動(dòng)不超過(guò)3米C．移動(dòng)4~5米 D．移動(dòng)8米以上5．（2022·湖北·恩施市第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）2020年7月23日，中國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。該探測(cè)器經(jīng)過(guò)多次變軌，進(jìn)入環(huán)火軌道，2021年5月?lián)駲C(jī)開(kāi)展著陸，巡視等任務(wù)，進(jìn)行火星科學(xué)探測(cè)。假設(shè)在火星表面完成下面的實(shí)驗(yàn)：在固定的豎直光滑圓軌道內(nèi)部最低點(diǎn)靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），如圖所示，給小球一水平向右的瞬時(shí)沖量I時(shí)，小球恰好能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。若已知圓軌道半徑為r，火星的質(zhì)量為M，火星的球體半徑為R，則萬(wàn)有引力常量G可以表示為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<06．（2022·山東·萊州市第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，密封在真空中的兩塊等大、正對(duì)的金屬板M、N豎直平行放置，間距為d。將金屬板M、N與電源相連，兩板間的電壓大小恒為U。MN可看作平行板電容器，忽略邊緣效應(yīng)。用一束單色平行光照射金屬板M恰好發(fā)生光電效應(yīng)。光電子從金屬板M逸出（不計(jì)初速度），經(jīng)過(guò)兩板間電場(chǎng)加速后打到金屬板N上，電路中微安表的示數(shù)為I，電子打到板N上后速度近似為零。電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略光電子之間的相互作用。則光電子對(duì)板的撞擊力大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．（2022·江蘇蘇州·三模）如圖所示，某同學(xué)將質(zhì)量相同的三個(gè)物體從水平地面上的A點(diǎn)以相同速率沿不同方向拋出，運(yùn)動(dòng)軌跡分別為圖中的1、2、3。若忽略空氣阻力，在三個(gè)物體從拋出到落地過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．2軌跡的物體在最高點(diǎn)的速度最小B．3軌跡的物體在空中飛行時(shí)間最長(zhǎng)C．1軌跡的物體所受重力的沖量最大D．三個(gè)物體單位時(shí)間內(nèi)速度變化量不同8.（2022·湖南·邵陽(yáng)市第二中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，一輛四分之一圓弧小車(chē)停在水平地面上（小車(chē)與地面間摩擦不計(jì)），質(zhì)量為m的小球從靜止開(kāi)始由車(chē)頂無(wú)摩擦滑下，為使小車(chē)始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，某同學(xué)用力F向右推著圓弧小車(chē)。設(shè)小球滑下四分之一圓弧所用時(shí)間為t，該同學(xué)對(duì)小車(chē)的沖量為I。則該同學(xué)對(duì)小車(chē)的推力的平均值和最大值為（重力加速度為g）（）A．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0和SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0和SKIPIF1<09．（2021·全國(guó)·高三專題練習(xí)）一質(zhì)量m=4kg的物體靜置在粗糙的水平地面上，物體與地面的摩擦因數(shù)μ=0.5從t=0時(shí)刻開(kāi)始對(duì)物體施加一水平力F，其大小如圖所示。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2，則在0~1.0s時(shí)間內(nèi)，摩擦力對(duì)物體產(chǎn)生的沖量大小為（）A．10N·s B．16N·s C．20N·s D．25N·s10．（2022·河北邯鄲·二模）如圖1所示，在粗糙的水平面上靜止放置一滑塊，SKIPIF1<0時(shí)刻在滑塊上施加一水平向右的外力F，外力大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示，滑塊的加速度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖3所示，已知滑塊與地面間的滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度g取10SKIPIF1<0。則下列說(shuō)法正確的是（）A．滑塊的質(zhì)量為SKIPIF1<0kg B．4s末滑塊速度的大小為12m/sC．在0~1s的時(shí)間內(nèi)，摩擦力的沖量大小為0 D．在0~4s的時(shí)間內(nèi)，摩擦力的沖量大小為22N·s二、多選題11.（2022·吉林吉林·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，從地面上A點(diǎn)豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小球，小球上升到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與小球上升到最高點(diǎn)后返回至C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相等，B點(diǎn)離地面高度為h，C點(diǎn)離地面高度為SKIPIF1<0，若空氣阻力SKIPIF1<0，大小不變，重力加速度為g，則（）A．小球上升的最大高度為SKIPIF1<0B．小球從最高點(diǎn)落到地面過(guò)程中重力沖量為SKIPIF1<0C．小球下落過(guò)程中從B點(diǎn)到C點(diǎn)機(jī)械能的變化量為SKIPIF1<0D．小球下落過(guò)程中從B點(diǎn)到C點(diǎn)動(dòng)能的變化量為SKIPIF1<012．（2022·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，一輕彈簧的兩端分別與物塊A、B相連接，并靜止在光滑水平面上。物塊A、B的質(zhì)量分別為m、2m?，F(xiàn)使B瞬間獲得一水平向右的速度，從此刻開(kāi)始到彈簧第一次伸長(zhǎng)達(dá)到最大過(guò)程中，彈簧彈力對(duì)B球的沖量大小為SKIPIF1<0、做功為SKIPIF1<0；當(dāng)彈簧由此次最大伸長(zhǎng)到第一次恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，彈簧彈力對(duì)B球的沖量大小為SKIPIF1<0、做功為SKIPIF1<0，則（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0三、解答題13．（2021·福建·福州三中高三階段練習(xí)）一個(gè)鐵球質(zhì)量為SKIPIF1<0，從靜止?fàn)顟B(tài)由SKIPIF1<0高處自由下落，然后陷入泥潭中，從進(jìn)入泥潭到靜止用時(shí)SKIPIF1<0，SKIPIF1<0取SKIPIF1<0。求：（1）從開(kāi)始下落到進(jìn)入泥潭前，重力對(duì)小球的沖量大??；（2）泥潭對(duì)小球的平均作用力大小。14．（2022·湖南·邵陽(yáng)市第二中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）在地球大氣層外的空間中，當(dāng)同步衛(wèi)星在其參考位置附近飄移時(shí)，可以利用離子推進(jìn)器產(chǎn)生的推力進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)的控制和軌道的修正。離子推進(jìn)器的工作原理是先將推進(jìn)劑電離，并在強(qiáng)電場(chǎng)作用下將離子加速噴出，通過(guò)反沖運(yùn)動(dòng)獲得推力。如圖所示為離子推進(jìn)器的示意圖：推進(jìn)劑從P處進(jìn)入，在A處電離成正離子，BC是加速電極，離子在BC間的加速電壓的作用下，從D噴出。已知該正離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后形成電流強(qiáng)度為I的離子束。若離