高三物理10 - 冲量与动量动量定理知识点解析解题方法考点突破例(3)

2019-01-26 15:14

【达标测试答案】

1、解析:I=Ft.与物体的运动情况无关。 答案:BD

2、解析:动量是矢量,动能是标量,动量与物体的质量、速度大小、方向有关,而动能只与物体质量和速度大小有关. 当仅有速度方向发生变化时,物体的动量发生变化,而动能并不发生变化。

答案:BC

3、解析:由动量定理得

F1t1+F2t2+F3t3=mv-0 v=

F1t1?F2t2?F3t34?3?2?2?1?1m/s=5 m/s ?m3答案:D

4、解析:由牛顿第二定律知,两质点运动的加速度 a=

F=2 m/s2 m对a,由动量定理得 Fta=mv1,得va=8 m/s 对b,由动能定理得 Fs=

1mvb2,vb=4 m/s,va>vb,Ia>Ib 2a走过的位移 sa=

12

at=16 m>4 m 2∴sa>sb,∴Wa>Wb Wa=Fsa,Wb=Fsb 答案:AC

5、解析:由动量定理I合=Δp.

注意题设中,时间极短,则重力冲量忽略不计,题目给定的是速度大小,故选D. 6、解析:Δp=F合t=mgΔt=1×10×1kg·m/s=10kg·m/s 方向为合外力方向。 答案:10kg· m/s

7、解析:对AB整体用动量定理 ?mgt1=(mA+mB)vA-0 t1=

(mA?mB)vA

?mgC滑过B过程中,用动量定理 ?mgt2=mBvB-mBvA t2=

mBvB?mBvA?mg

答案:

(mA?mB)vAmB(vB?vA);

?mg?mg

8、解析:小球在自由落体过程中h=

122hgt1,t1==0.4 s 2g对小球整个过程用动量定理

IN +mg(t1+t2)=0 IN =-mg(t1+t2)=-0.1×10×(0.4+0.2)N·s=-0.6 N·s 9、解析:由A到B过程中Wf =mg(h1-h2) 而由B到A过程中Wf ' =mg(h1-h2) 势能增加量ΔEp=mg(h1-h2)

由能量关系,从B到A过程,Ek≥2mg(h1-h2) 即

1mvmin2=2mg(h1-h2) 2

vmin=2g(h1?h2)I冲=Δp=mvmin=2mg(h1?h2)10、解析:(1)小球在绳被拉直前做平抛运动 v0t=Lsin60°

12Lgt+=Lcos60° 24解得:t=

1L,v0=

22g6gL

(2)在绳被拉紧前瞬间,小球速度水平分量为v0,竖直分量为vy=gt=v合=v0?vy?22gL 22gL

速度与竖直方向夹角为?tan?=

v0?3,?=60° vy恰好与绳在一条直线上,绳不可伸长,则速度由2gL减到零。 则O点所受冲量即绳子拉直前一瞬时小球动量I=Ft=mv=m2gL

(3)以后小球做摆动,由机械能守恒,小球到最低点时动能

1mv' 2=mg(L-Lcos60°) 2

由牛顿定律有

T-mg=mv' 2/L 由①②得

T=mg+mv' 2/L=2mg

11、解释:两次碰地(或碰塑料垫)瞬间鸡蛋的初速度相同,而末速度都是零也相同,所以两次碰撞过程鸡蛋的动量变化相同。根据Ft=Δp,第一次与地板作用时的接触时间短,作用力大,所以鸡蛋被打破;第二次与泡沫塑料垫作用的接触时间长,作用力小,所以鸡蛋没有被打破。

【综合测试答案】

1、解析:冲量的方向与力的方向相同,动量的方向与速度方向相同,动量增量的方向与冲量的方向相同,动量方向与冲量方向间无必然的联系。动量变化率(Δp/Δt)的方向与力的方向相同,力的方向与速度方向间无必然的联系。正确答案是C。

2、解析:三个小球都只有竖直方向的动量变化,从动量定理考虑重力的冲量来比较动量的变化,正确答案为C。

3、解析:虽然它们所受的重力相同,但它们在斜面上运动的时间不同,所受的合外力的大小和方向均不同,到达斜面底端时速度的方向不同,物体到达斜面底端的速度可由机械能守恒定律mgh?1mv2得出v?2gh,与斜面倾角无关,正确答案为D。 2?p知图线斜率代表物体所受的合力,得出F1>F2,答案为A。 ?t4、解析:由图看出两物体动量变化量的大小相同,由动量定理I??p知两物体所受合力冲量相同;由于F?5、解析:对物体A动量定理为IF?mgt?mv,对物体B动量定理为Mgt?Mu,解得

IF?mv?mgt?mv?mu,答案是D。

6、解析:因物体在水平面上运动,故只需考虑物体在水平方向上受力即可,在撤去力F前,物体在水平方向上还受方向与物体运动方向相反的滑动摩擦力f,撤去力F后,物体只受摩擦力f。取物体运动方向为正方向。对物体整个运动过程应用动量定理有

(F-f)t1+(-f)t2=0,

Ft1?2N。解得f?t1?t2小结:动量定理适用于变力作用过程,合外力在一段时间t内的冲量等于这段时间t内各分段时间内冲量的矢量和,又等于这段时间内各外力对物体冲量的矢量和。

7、解析:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的最低点为C。 (1)在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1+t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:

mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得:F?mg?t1?t2?

t2 (2)仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间

内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:

mgt1-I=0,∴I=mgt1

A B C 8、解析:以小球为研究对象,从开始下落到反跳到最高点的全过程动量变化为零,根据

下降、上升高度可知其中下落、上升分别用时t1=0.3s和t2=0.2s,因此与地面作用的时间必

为t3=0.1s。由动量定理得:mgΔt-Ft3=0 得F=60N。

9、解析:以汽车和拖车系统为研究对象,全过程系统受的合外力始终为?M?m?a,该过程经历时间为v0/μg,末状态拖车的动量为零。全过程对系统用动量定理可得: ?M?m?a?v0?Mv???M?m?v0,?v???M?m??a??g?v0

?g?Mg 这种方法只能用在拖车停下之前。因为拖车停下后,系统受的合外力中少了拖车受到的摩擦力,因此合外力大小不再是?M?m?a。

10、解析:射向煤层的水流受到煤层的作用水平速度(因而动量)变为零后随即顺壁流下,

如能求出此过程中煤层对水流的作用力,根据牛顿第三定律即可求出水对煤层的作用力,从而求水对煤层的压强。

设射向煤层水流截面为S,在时间Δt内有质量为ρSv·Δt的水撞击煤层,动量变为零,设煤层对水流作用力为F。

取煤层对水作用力方向为正,对于上述这部分水由动量定理有 F·Δt=0-(-ρSvΔt·v) 得F=ρSv2。

由牛顿第三定律知,水对煤层作用力大小 F′=F=ρSv2

所以煤层表面受到水流压强为p?F'??v2。 S小结:解决流体产生的持续作用问题时,关键在于:①正确选取研究对象——Δt时间内动量发生变化的物质;②根据题意正确地表示出其质量及动量变化量。

11、解释:物体动量的改变不是取决于合力的大小,而是取决于合力冲量的大小。在水平方向上,第一次木块受到的是滑动摩擦力,一般来说大于第二次受到的静摩擦力;但第一次力的作用时间极短,摩擦力的冲量小,因此木块没有明显的动量变化,几乎不动。第二次摩擦力虽然较小,但它的作用时间长,摩擦力的冲量反而大,因此木块会有明显的动量变化。


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