高中物理动量定理解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析

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(2)小球与地面碰撞,小球受到重力 G 和地面对小球的作用力 F,
由动量定理 F Gt p
得小球受到地面的平均作用力是 F=12N
7.质量为 60 kg 的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护,使他悬挂起来;
已知弹性安全带的缓冲时间是 1.2 s,安全带长 5 m,(安全带伸长量远小于其原长)不计
F 16.5N 根据牛顿第三定律,篮球对地板的平均撞击力 F F 16.5N ,方向向下.
点睛:本题主要考查了自由落体运动的基本规律,在与地面接触的过程中,合外力对物体
的冲量等于物体动量的变化量,从而求出地板对篮球的作用力.
9.一质量为 1 kg 的小物块放在水平地面上的 A 点,距离 A 点 8 m 的位置 B 处是一面墙, 如图所示.物块以 v0=5 m/s 的初速度从 A 点沿 AB 方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度 为 3 m/s,碰后以 2 m/s 的速度反向运动直至静止.g 取 10 m/源自文库2.
下落过程
mgH
1 2
mv12
解得
v1 4m/s
t1
v1 g
0.4s
上升过程
mgh
0
1 2
mv2
2
解得
v2 3m/s
t2
v2 g
0.3s
篮球与地板接触时间为
t t t1 t2 0.4s 设地板对篮球的平均撞击力为 F,取向上为正方向,由动量定理得
(F mg)t mv2 ( mv1)
解得
t
1.2
则安全带对人的平均作用力的大小为 1100N,方向竖直向上。
8.质量 m=0.60kg 的篮球从距地板 H=0.80m 高处由静止释放,与水平地板撞击后反弹上升 的最大高度 h=0.45m,从释放到弹跳至 h 高处经历的时间 t=1.1s,忽略空气阻力,取重力 加速度 g=10m/s2,求: (1)篮球与地板撞击过程中损失的机械能 ΔE; (2)篮球对地板的平均撞击力的大小.
(3)小球在最低点的受力如图所示
由牛顿第二定律可得: N mg m vC2 R
从 B 运动到 C 由动能定理可知:
mgh
1 2
mvC2
1 2
mvB2
解得; N 3900N 故本题答案是:(1) L 100m (2) I 1800N s (3) N 3900N
点睛:本题考查了动能定理和圆周运动,会利用动能定理求解最低点的速度,并利用牛顿 第二定律求解最低点受到的支持力大小.
高中物理动量定理解题技巧讲解及练习题(含答案)及解析
一、高考物理精讲专题动量定理
1.2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.某 滑道示意图如下,长直助滑道 AB 与弯曲滑道 BC 平滑衔接,滑道 BC 高 h=10 m,C 是半 径 R=20 m 圆弧的最低点,质量 m=60 kg 的运动员从 A 处由静止开始匀加速下滑,加速 度 a=4.5 m/s2,到达 B 点时速度 vB=30 m/s.取重力加速度 g=10 m/s2. (1)求长直助滑道 AB 的长度 L; (2)求运动员在 AB 段所受合外力的冲量的 I 大小; (3)若不计 BC 段的阻力,画出运动员经过 C 点时的受力图,并求其所受支持力 FN 的大 小.
【答案】(1) v1= 6m/s (2) v2=2m/s (3) t=1s 【解析】
【详解】
(1)子弹打入木块过程,由动量守恒定律可得:
解得:
m0v0=(m0+m)v1
v1= 6m/s (2)木块在木板上滑动过程,由动量守恒定律可得:
解得:
(m0+m)v1=(m0+m+M)v2
v2=2m/s (3)对子弹木块整体,由动量定理得:
解:(1)碰撞过程根据动量守恒及能量守恒得: mv0 mvA MvB
1 2
mv02
1 2
mvA2
1 2
MvB2
联立可解得: vB 1m/s , vA 1m/s 负号表示方向水平向左
(2)碰撞过程对 B 应用动量定理可得: I MvB 0
可解得: I 3N s 方向水平向右
4.如图所示,在倾角 θ=37°的足够长的固定光滑斜面的底端,有一质量 m=1.0kg、可视为 质点的物体,以 v0=6.0m/s 的初速度沿斜面上滑。已知 sin37º=0.60,cos37º=0.80,重力加 速度 g 取 10m/s2,不计空气阻力。求: (1)物体沿斜面向上运动的加速度大小; (2)物体在沿斜面运动的过程中,物体克服重力所做功的最大值; (3)物体在沿斜面向上运动至返回到斜面底端的过程中,重力的冲量。
可得 F=500N
10.质量为 200g 的玻璃球,从 1.8m 高处自由下落,与地面相碰后,又弹起 1.25m,若球
与地面接触的时间为 0.55s,不计空气阻力,取 g=10m/s2。求:
(1)在与地面接触过程中,玻璃球动量变化量的大小和方向;
(2)地面对玻璃球的平均作用力的大小。
【答案】(1)
解得:
ICA
3 2
mv0

A、C
碰过程中
C

A
的冲量大小为
3 2
mv0

方向为负.
考点:动量守恒定律
【名师点睛】 本题考查了求木板、木块速度问题,分析清楚运动过程、正确选择研究对象与运动过程是
解题的前提与关键,应用动量守恒定律即可正确解题;解题时要注意正方向的选择.
3.如图所示,一光滑水平轨道上静止一质量为 M=3kg 的小球 B.一质量为 m=1kg 的小
W
0
1 2
mvm2
解得
W=18J; (3)物体沿斜面上滑和下滑的总时间为:
重力的冲量:
t 2v0 2 6 2s a6
方向竖直向下。
IG mgt 20N s
5.如图所示,质量为 m=245g 的木块(可视为质点)放在质量为 M=0.5kg 的木板左端,足 够长的木板静止在光滑水平面上,木块与木板间的动摩擦因数为 μ= 0.4,质量为 m0 = 5g 的 子弹以速度 v0=300m/s 沿水平方向射入木块并留在其中(时间极短),子弹射入后,g 取 10m/s2,求: (1)子弹进入木块后子弹和木块一起向右滑行的最大速度 v1 (2)木板向右滑行的最大速度 v2 (3)木块在木板滑行的时间 t
本题关键是明确乒乓球上升和下降过程机械能守恒,然后结合机械能守恒定律和动量定理
列式求解,注意正方向的选取.
11.花样滑冰赛场上,男女运动员一起以速度 v0=2 m/s 沿直线匀速滑行,不计冰面的摩 擦,某时刻男运动员将女运动员以 v1=6 m/s 的速度向前推出,已知男运动员的质量为 M=60 kg,女运动员的质量为 m=40 kg,求: (1)将女运动员推出后,男运动员的速度; (2)在此过程中,男运动员推力的冲量大小;
【答案】(1)100 m (2)1800 N s (3)3 900 N
【解析】 (1)已知 AB 段的初末速度,则利用运动学公式可以求解斜面的长度,即
v2 v02 2aL 可解得: L v2 v02 100m
2a
(2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以
I mvB 0 1800N s
【答案】(1)6.0m/s2(2)18J(3)20N·s,方向竖直向下。 【解析】
【详解】
(1)设物体运动的加速度为 a,物体所受合力等于重力沿斜面向下的分力为:
根据牛顿第二定律有:
F=mgsinθ
解得:
F=ma;
a=6.0m/s2 (2)物体沿斜面上滑到最高点时,克服重力做功达到最大值,设最大值为 vm;对于物体 沿斜面上滑过程,根据动能定理有:
【答案】(1) v2
2 m / s ;(2) 3
I=160N·s
【解析】
【分析】 【详解】
①设推出女运动员后,男运动员的速度为 v2 ,根据动量守恒定律
M mv0 mv1 Mv2
解得
v2
2 3
m
/
s
,“﹣”表示男运动员受到方向与其初速度方向相反.
②在此过程中,对运动员有: 解得 I=160N·s
I mv1 mv0
12.蹦床运动有"空中芭蕾"之称,某质量 m=45kg 的运动员从空中 h1=1.25m 落下,接着又 能弹起 h2=1.8m 高度,此次人与蹦床接触时间 t=0.40s,取 g=10m/s2,求: (1)运动员与蹦床接触时间内,所受重力的冲量大小 I; (2)运动员与蹦床接触时间内,受到蹦床平均弹力的大小 F. 【答案】(1)180N·s(2)1687.5N 【解析】
球 A 以速度 v0=2m/s 向右运动与 B 球发生弹性正碰,取重力加速度 g=10m/s2.求:
(1)碰撞结束时 A 球的速度大小及方向;
(2)碰撞过程 A 对 B 的冲量大小及方向.
【答案】(1)-1m/s ,方向水平向左(2)3N·s,方向水平向右
【解析】
【分析】A 与 B 球发生弹性正碰,根据动量守恒及能量守恒求出碰撞结束时 A 球的速度大 小及方向;碰撞过程对 B 应用动量定理求出碰撞过程 A 对 B 的冲量;
,竖直向上(2)
【解析】
【详解】
(1)小球下降过程中只受重力,机械能守恒,根据机械能守恒,有:mgH= mv12 解得:
小球上升过程中只受重力,机械能守恒,根据机械能守恒,有:mgh= mv22
解得:
假设竖直向下为正方向,则

负号表示方向竖直向上;
(2)根据动量定理有:Ft+mgt=∆p 代入已知解得:F=-6 N “-”表示 F 的方向竖直向上; 【点睛】
空气阻力影响,g 取 10 m/s2 。求:人向下减速过程中,安全带对人的平均作用力的大小及
方向。
【答案】100N,方向:竖直向上
【解析】
【详解】
选取人为研究对象,人下落过程有:v2=2gh,
代入数据解得:v=10 m/s,
缓冲过程由动量定理有:(F-mg)t=mv,
解得: F mv mg (6010 6010)N 1100N
(1)求物块与地面间的动摩擦因数 μ; (2)若碰撞时间为 0.01s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小 F; 【答案】(1)0.1(2)500N
【解析】
(1)由动能定理,有-μmgs= 1 mv2- 1 m v 02
2
2
可得 μ=0.1
(2)由动量定理,规定水平向左为正方向,有 FΔt=mv′-(-mv)
(2)A、C 碰撞过程中 C 对 A 的冲量的大小是 3 mv0. 2
【解析】
【分析】 【详解】
试题分析:①设 C 与 A 碰前速度大小为 v1 ,以 A 碰前速度方向为正方向,对 A、B、C 从碰 前至最终都静止程由动量守恒定律得: (m 2m)v0-3mv1 ?0
解得: v1 v0 .
②设 C 与 A 碰后共同速度大小为 v2 ,对 A、C 在碰撞过程由动量守恒定律得: mv0-3mv1 (m 3m)v2 在 A、C 碰撞过程中对 A 由动量定理得: ICA mv2-mv0
【答案】(1) 2.1J (2)16.5N ,方向向下
【解析】 【详解】 (1)篮球与地板撞击过程中损失的机械能为
E mgH mgh 0.610(0.8 0.45)J=2.1J
(2)设篮球从 H 高处下落到地板所用时间为 t1 ,刚接触地板时的速度为 v1 ;
反弹离地时的速度为 v2 ,上升的时间为 t2 ,由动能定理和运动学公式
2.如图所示,足够长的木板 A 和物块 C 置于同一光滑水平轨道上,物块 B 置于 A 的左 端,A、B、C 的质量分别为 m、2m 和 3m,已知 A、B 一起以 v0 的速度向右运动,滑块 C 向左运动,A、C 碰后连成一体,最终 A、B、C 都静止,求:
(i)C 与 A 碰撞前的速度大小 (ii)A、C 碰撞过程中 C 对 A 到冲量的大小. 【答案】(1)C 与 A 碰撞前的速度大小是 v0;
﹣μ(m0+m)gt=(m0+m)(v2﹣v1) 解得:物块相对于木板滑行的时间
t v2 v1 1s g
6.质量为 m=0.2kg 的小球竖直向下以 v1=6m/s 的速度落至水平地面,再以 v2=4m/s 的速度 反向弹回,小球与地面的作用时间 t=0.2s,取竖直向上为正方向,(取 g=10m/s2).求 (1)小球与地面碰撞前后的动量变化?
(2)小球受到地面的平均作用力是多大? 【答案】(1)2kg•m/s,方向竖直向上;(2)12N. 【解析】
(1)取竖直向上为正方向,碰撞地面前小球的动量 p1 mv1 1.2kg.m / s 碰撞地面后小球的动量 p2 mv2 0.8kg.m / s 小球与地面碰撞前后的动量变化 p p2 p1 2kg.m / s 方向竖直向上
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