最新50套高考物理动量定理
最新50套高考物理动量定理一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I . 【答案】(1)122()mg t t t + (2)1mgt 【解析】试题分析: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.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有: mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2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: mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上 考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.如图甲所示,平面直角坐标系中,0≤x ≤l 、0≤y ≤2l 的矩形区域中存在交变匀强磁场,规定磁场垂直于纸面向里的方向为正方向,其变化规律如图乙所示,其中B 0和T 0均未知。
比荷为c 的带正电的粒子在点(0,l )以初速度v 0沿+x 方向射入磁场,不计粒子重力。
(1)若在t =0时刻,粒子射入;在t <02T 的某时刻,粒子从点(l ,2l )射出磁场,求B 0大小。
(2)若B 0=02c v l ,且粒子从0≤l ≤02T的任一时刻入射时,粒子离开磁场时的位置都不在y 轴上,求T 0的取值范围。
(3)若B 0=02c v l ,00l T v π=,在x >l 的区域施加一个沿-x 方向的匀强电场,在04T t =时刻入射的粒子,最终从入射点沿-x 方向离开磁场,求电场强度的大小。
【答案】(1)00v B cl =;(2)00l T v π≤;(3)()20421v E n cl π=+()0,1,2n =L .【解析】 【详解】设粒子的质量为m ,电荷量为q ,则由题意得qc m=(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,设运动半径为R ,根据几何关系和牛顿第二定律得:R l =2000v qv B m R=解得00v B cl=(2)设粒子运动的半径为1R ,由牛顿第二定律得20001v qv B m R =解得12l R =临界情况为:粒子从0t =时刻射入,并且轨迹恰好过()0,2l 点,粒子才能从y 轴射出,如图所示设粒子做圆周运动的周期为T ,则002m lT qB v ππ== 由几何关系可知,在02T t =内,粒子轨迹转过的圆心角为 θπ=对应粒子的运动时间为1122t T T ππ== 分析可知,只要满足012T t ≥,就可以使粒子离开磁场时的位置都不在y 轴上。
联立解得0T T ≤,即00lT v π≤;(3)由题意可知,粒子的运动轨迹如图所示设粒子的运动周期为T ,则002m lT qB v ππ== 在磁场中,设粒子运动的时间为2t ,则21144t T T=+由题意可知,还有00244T T t =+ 解得0T T =,即00lT v π=设电场强度的大小为E ,在电场中,设往复一次所用的时间为3t ,则根据动量定理可得302Eqt mv =其中3012t n T ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭()0,1,2n =L解得()2421v E n clπ=+()0,1,2n =L3.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v 0=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/s 2,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。
【答案】(1)6.0m/s 2(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:F=mg sin θ根据牛顿第二定律有:F=ma ;解得:a =6.0m/s 2(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v m ;对于物体沿斜面上滑过程,根据动能定理有:2120m W mv -=-解得W =18J ;(3)物体沿斜面上滑和下滑的总时间为:02262s 6v t a ⨯=== 重力的冲量:20N s G I mgt ==⋅方向竖直向下。
4.两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.5T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离l=0.20m ,两根质量均m=0.10kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω.在t=0时刻,两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行,大小0.20N 的恒力F 作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过T=5.0s ,金属杆甲的加速度为a=1.37 m/s 2,求此时两金属杆的速度各为多少?【答案】8.15m/s 1.85m/s 【解析】设任一时刻两金属杆甲、乙之间的距离为,速度分别为和,经过很短时间,杆甲移动距离,杆乙移动距离,回路面积改变由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势:回路中的电流:杆甲的运动方程:由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的动量变化(时为0)等于外力F 的冲量:联立以上各式解得代入数据得=8.15m/s=1.85m/s【名师点睛】两杆同向运动,回路中的总电动势等于它们产生的感应电动势之差,即与它们速度之差有关,对甲杆由牛顿第二定律列式,对两杆分别运用动量定理列式,即可求解.5.质量为m=0.2kg 的小球竖直向下以v 1=6m/s 的速度落至水平地面,再以v 2=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/s 2).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11 1.2./p mv kg m s ==- 碰撞地面后小球的动量220.8./p mv kg m s ==小球与地面碰撞前后的动量变化212./p p p kg m s ∆=-= 方向竖直向上 (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 G t p -=∆ 得小球受到地面的平均作用力是F=12N6.冬奥会短道速滑接力比赛中,在光滑的冰面上甲运动员静止,以10m/s 运动的乙运动员从后去推甲运动员,甲运动员以6m/s 向前滑行,已知甲、乙运动员相互作用时间为1s ,甲运动员质量m 1=70kg 、乙运动员质量m 2=60kg ,求:⑴乙运动员的速度大小;⑵甲、乙运动员间平均作用力的大小。
【答案】(1)3m/s (2)F=420N 【解析】 【详解】(1)甲乙运动员的动量守恒,由动量守恒定律公式''11221122m v m v m v m v +=+得:'23m/s v =(2)甲运动员的动量变化:'1111-p m v m v ∆= ①对甲运动员利用动量定理:p Ft∆=②由①②式可得:F=420N7.一质量为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/s2.(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=12mv2-12m v02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)可得F=500N8.电磁弹射在电磁炮、航天器、舰载机等需要超高速的领域中有着广泛的应用,图1所示为电磁弹射的示意图.为了研究问题的方便,将其简化为如图2所示的模型(俯视图).发射轨道被简化为两个固定在水平面上、间距为L且相互平行的金属导轨,整个装置处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.发射导轨的左端为充电电路,已知电源的电动势为E,电容器的电容为C,子弹载体被简化为一根质量为m、长度也为L的金属导体棒,其电阻为r.金属导体棒,其电阻为r.金属导体棒垂直放置于平行金属导轨上,忽略一切摩擦阻力以及导轨和导线的电阻.(1)发射前,将开关S接a,先对电容器进行充电.a.求电容器充电结束时所带的电荷量Q;b.充电过程中电容器两极板间的电压y随电容器所带电荷量q发生变化.请在图3中画出u-q图像;并借助图像求出稳定后电容器储存的能量E0;(2)电容器充电结束后,将开关b ,电容器通过导体棒放电,导体棒由静止开始运动,导体棒离开轨道时发射结束.电容器所释放的能量不能完全转化为金属导体棒的动能,将导体棒离开轨道时的动能与电容器所释放能量的比值定义为能量转化效率.若某次发射结束时,电容器的电量减小为充电结束时的一半,不计放电电流带来的磁场影响,求这次发射过程中的能量转化效率η.【答案】(1)a .Q CE =;b .;2012E CE =(2)223B L C mη=【解析】(1)a 、根据电容的定义QC U=电容器充电结束时其两端电压U 等于电动势E ,解得电容器所带电荷量Q CE = b 、根据以上电容的定义可知qu C=,画出q-u 图像如图所示:有图像可知,稳定后电容器储存的能量0E 为图中阴影部分的面积012E EQ =,将Q 代入解得2012E CE =(2)设从电容器开始放电至导体棒离开轨道时的时间为t ,放电的电荷量为Q ∆,平均电流为I ,导体棒离开轨道时的速度为v根以导体棒为研究对象,根据动量定理0BLIt mv =-,(或BLi t m v ∑∆=∑∆), 据电流定义可知It Q =∆(或i t Q ∑∆=∆) 根据题意有1122Q Q CE ∆==,联立解得2BLCE v m=导体棒离开轨道时的动能()22128kBLCE E mv m == 电容器释放的能量222113228E CE CU CE ∆=-=联立解得能量转化效率223k E B L CE mη==∆9.一个质量为2kg 的物体静止在水平桌面上,如图1所示,现在对物体施加一个水平向右的拉力F ,拉力F 随时间t 变化的图象如图2所示,已知物体在第1s 内保持静止状态,第2s 初开始做匀加速直线运动,第3s 末撤去拉力,第5s 末物体速度减小为求:前3s 内拉力F 的冲量。
高中物理动量定理题20套(带答案)含解析
【答案】(1)
(2)
(3)增大 S 可以通过减小 q、
U 或增大 m 的方法. 提高该比值意味着推进器消耗相同的功率可以获得更大的推力. 【解析】
试题分析:(1)根据动能定理有
解得:
(2)在与飞船运动方向垂直方向上,根据动量守恒有:MΔv=Nmv
解得:
(3)设单位时间内通过栅电极 A 的氙离子数为 n,在时间 t 内,离子推进器发射出的氙离 子个数为 N nt ,设氙离子受到的平均力为 F ,对时间 t 内的射出的氙离子运用动量定 理, Ft Nmv ntmv , F = nmv 根据牛顿第三定律可知,离子推进器工作过程中对飞船的推力大小 F= F = nmv 电场对氙离子做功的功率 P= nqU
﹣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
3.甲图是我国自主研制的 200mm 离子电推进系统, 已经通过我国“实践九号”卫星空间飞 行试验验证,有望在 2015 年全面应用于我国航天器.离子电推进系统的核心部件为离子推 进器,它采用喷出带电离子的方式实现飞船的姿态和轨道的调整,具有大幅减少推进剂燃 料消耗、操控更灵活、定位更精准等优势.离子推进器的工作原理如图乙所示,推进剂氙 原子 P 喷注入腔室 C 后,被电子枪 G 射出的电子碰撞而电离,成为带正电的氙离子.氙离 子从腔室 C 中飘移过栅电极 A 的速度大小可忽略不计,在栅电极 A、B 之间的电场中加 速,并从栅电极 B 喷出.在加速氙离子的过程中飞船获得推力. 已知栅电极 A、B 之间的电压为 U,氙离子的质量为 m、电荷量为 q.
由动量定理 F Gt p
得小球受到地面的平均作用力是 F=12N
5.如图甲所示,足够长光滑金属导轨 MN、PQ 处在同一斜面内,斜面与水平面间的夹角 θ=30°,两导轨间距 d=0.2 m,导轨的 N、Q 之间连接一阻值 R=0.9 Ω 的定值电阻。金属杆 ab 的电阻 r=0.1 Ω,质量 m=20 g,垂直导轨放置在导轨上。整个装置处在垂直于斜面向上 的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T。现用沿斜面平行于金属导轨的力 F 拉着金 属杆 ab 向上运动过程中,通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的关系图像如图乙所示。不计其它 电阻,重力加速度 g 取 10 m/s2。
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)
1 2
2mv02
1 (m 2
2m
m)v22
u(2mg)2(L
x)
解得 x v02 L 32g
对 P1、P2、P 系统从 P1、P2 碰撞结束到弹簧压缩量最大,用能量守恒定律
1 2
2mv12
1 2
2mv02
1 2
(m
2m
m)v22
u(2mg)(L
x)
Ep
最大弹性势能 EP
mv
2 0
解得:vn=
=
m/s(其中 n=1、2、3、…、44)
【考点定位】动能定理(机械能守恒定律)、牛顿第二定律、匀变速直线运动速度-位移式 关系、向心力公式、动量守恒定律的应用,以及运用数学知识分析物理问题的能力。 【规律总结】牛顿定律、动能定理、功能关系、动量守恒定律等往往是求解综合大题的必 备知识,因此遇到此类问题,要能习惯性地从以上几个方面进行思考,并正确结合运用相 关数学知识辅助分析、求解。
6.如图的水平轨道中,AC 段的中点 B 的正上方有一探测器,C 处有一竖直挡板,物体 P1 沿轨道向右以速度 v1 与静止在 A 点的物体 P2 碰撞,并接合成复合体 P,以此碰撞时刻为计 时零点,探测器只在 t1=2 s 至 t2=4 s 内工作,已知 P1、P2 的质量都为 m=1 kg,P 与 AC 间的 动摩擦因数为 μ=0.1,AB 段长 L=4 m,g 取 10 m/s2,P1、P2 和 P 均视为质点,P 与挡板的 碰撞为弹性碰撞。
(1)求 A 滑过 Q 点时的速度大小 v 和受到的弹力大小 F; (2)若碰后 AB 最终停止在第 k 个粗糙段上,求 k 的数值; (3)求碰后 AB 滑至第 n 个(n<k)光滑段上的速度 vn 与 n 的关系式.
物理动量守恒定律题20套(带答案)
考点:考查了动量守恒定律的应用 【名师点睛】要使两车不相撞,甲车以最小的水平速度将小球发射到乙车上的临界条件是 两车速度相同,以甲车、球与乙车为系统,由系统动量守恒列出等式,再以球与乙车为系 统,由系统动量守恒列出等式,联立求解
2.一质量为 的子弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块 并留在其中, 与木块 用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起,开始弹簧处于原长,如图所示.已知弹簧
代入数据解得:E 损=0.25J 答:①碰后 A 球的速度为 1.0m/s; ②碰撞过程中 A、B 系统损失的机械能为 0.25J. 【点评】小球碰撞过程中动量守恒、机械能不守恒,由动量守恒定律与能量守恒定律可以 正确解题,应用动量守恒定律解题时要注意正方向的选择.
9.如图所示,光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的 B=4T 的匀磁场中,两导轨间 距 L=0.5m,导轨足够长金属棒 a 和 b 的质量都为 m=1kg,电阻 Ra Rb 1 .b 棒静止于轨 道水平部分,现将 a 棒从 h=80cm 高处自静止沿弧形轨道下滑,通过 C 点进入轨道的水平 部分,已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直,且两棒始终不相碰.求 a、b 两棒的最 终速度大小以及整个过程中 b 棒中产生的焦耳热(已知重力加速度 g 取 10m/s2)
根据题意: m1 : m2 2
有以上四式解得: v2 2 2gR
接下来男演员做平抛运动:由 4R 1 gt2 ,得 t 8R
2
g
因而: s v2t 8R ; 【点睛】
两演员一起从从 A 点摆到 B 点,只有重力做功,根据械能守恒定律求出最低点速度;女 演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,两演员系统动量守恒,由于女演员刚好能回
Q
(物理)50套高考物理动量守恒定律及解析
(物理)50套高考物理动量守恒定律及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.水平放置长为L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v =3m/s ,质量为m 2=3kg 的小球被长为1l m =的轻质细线悬挂在O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。
已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ=0.1,取重力加速度210m/s g =。
求:(1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?(2)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少? 【答案】(1)42N (2)13.5J 【解析】 【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:221111011=22m gL m v m v μ--解之可得:1=4m/s v 因为1v v <,说明假设合理滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:21111221=+2m v m v m v - 解之得:2=2m/s v碰后,对小球,根据牛顿第二定律:2222m v F m g l-=小球受到的拉力:42N F =(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为1t ,则()01112L v v t =+ 解之得:11s t =在这过程中,传送带运行距离为:113S vt m == 滑块与传送带的相对路程为:11 1.5X L X m ∆=-=设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为2t 则根据动量定理:121112m gt m v μ⎛⎫-=-⋅⎪⎝⎭解之得:22s t =滑块向左运动最大位移:121122m x v t ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭=2m 因为m x L <,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度112v <v , 说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为22t在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程22212X vt m ∆==因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是()112Q m g x x μ=∆+∆=13.5J2.如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc ,由半径R =3 m 的光滑圆弧段bc 与长l =1.5 m 的粗糙水平段ab 在b 点相切而构成,O 点是圆弧段的圆心,Oc 与Ob 的夹角θ=37°;过f 点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小E =10 N/C 的匀强电场,Ocb 的外侧有一长度足够长、宽度d =1.6 m 的矩形区域efgh ,ef 与Oc 交于c 点,ecf 与水平向右的方向所成的夹角为β(53°≤β≤147°),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场.质量m 2=3×10-3 kg 、电荷量q =3×l0-3 C 的带正电小物体Q 静止在圆弧轨道上b 点,质量m 1=1.5×10-3 kg 的不带电小物体P 从轨道右端a 以v 0=8 m/s 的水平速度向左运动,P 、Q 碰撞时间极短,碰后P 以1 m/s 的速度水平向右弹回.已知P 与ab 间的动摩擦因数μ=0.5,A 、B 均可视为质点,Q 的电荷量始终不变,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小g =10 m/s 2.求:(1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体Q 的弹力大小F N ;(2)当β=53°时,物体Q 刚好不从gh 边穿出磁场,求区域efgh 内所加磁场的磁感应强度大小B 1;(3)当区域efgh 内所加磁场的磁感应强度为B 2=2T 时,要让物体Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间t 及对应的β值.【答案】(1)24.610N F N -=⨯ (2)1 1.25B T = (3)127s 360t π=,001290143ββ==和【解析】 【详解】解:(1)设P 碰撞前后的速度分别为1v 和1v ',Q 碰后的速度为2v 从a 到b ,对P ,由动能定理得:221011111-22m gl m v m v μ=- 解得:17m/s v =碰撞过程中,对P ,Q 系统:由动量守恒定律:111122m v m v m v '=+取向左为正方向,由题意11m/s v =-', 解得:24m/s v =b 点:对Q ,由牛顿第二定律得:2222N v F m g m R-=解得:24.610N N F -=⨯(2)设Q 在c 点的速度为c v ,在b 到c 点,由机械能守恒定律:22222211(1cos )22c m gR m v m v θ-+=解得:2m/s c v =进入磁场后:Q 所受电场力22310N F qE m g -==⨯= ,Q 在磁场做匀速率圆周运动由牛顿第二定律得:2211c c m v qv B r =Q 刚好不从gh 边穿出磁场,由几何关系:1 1.6m r d == 解得:1 1.25T B = (3)当所加磁场22T B =,2221m cm v r qB == 要让Q 从gh 边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,则Q 在磁场中运动轨迹对应的圆心角最大,则当gh 边或ef 边与圆轨迹相切,轨迹如图所示:设最大圆心角为α,由几何关系得:22cos(180)d rr α-︒-= 解得:127α=︒ 运动周期:222m T qB π=则Q 在磁场中运动的最长时间:222127127•s 360360360m t T qB παπ===︒此时对应的β角:190β=︒和2143β=︒3.如图甲所示,物块A 、B 的质量分别是 m A =4.0kg 和m B =3.0kg .用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B 右侧与竖直墙相接触.另有一物块C 从t =0时以一定速度向右运动,在t =4s 时与物块A 相碰,并立即与A粘在一起不再分开,物块C 的v -t 图象如图乙所示.求:①物块C 的质量?②B 离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能E P ? 【答案】(1)2kg (2)9J 【解析】试题分析:①由图知,C 与A 碰前速度为v 1=9 m/s ,碰后速度为v 2=3 m/s ,C 与A 碰撞过程动量守恒.m c v 1=(m A +m C )v 2 即m c =2 kg②12 s 时B 离开墙壁,之后A 、B 、C 及弹簧组成的系统动量和机械能守恒,且当A 、C 与B 的速度相等时,弹簧弹性势能最大 (m A +m C )v 3=(m A +m B +m C )v 4得E p =9 J考点:考查了动量守恒定律,机械能守恒定律的应用【名师点睛】分析清楚物体的运动过程、正确选择研究对象是正确解题的关键,应用动量守恒定律、能量守恒定律、动量定理即可正确解题.4.如图所示,在光滑的水平面上放置一个质量为2m 的木板B ,B 的左端放置一个质量为m 的物块A ,已知A 、B 之间的动摩擦因数为μ,现有质量为m 的小球以水平速度0υ飞来与A 物块碰撞后立即粘住,在整个运动过程中物块A 始终未滑离木板B ,且物块A 和小球均可视为质点(重力加速度g).求:①物块A 相对B 静止后的速度大小; ②木板B 至少多长.【答案】①0.25v 0.②2016v L gμ=【解析】试题分析:(1)设小球和物体A 碰撞后二者的速度为v 1,三者相对静止后速度为v 2,规定向右为正方向,根据动量守恒得, mv 0=2mv 1,① (2分) 2mv 1=4mv 2② (2分)联立①②得,v 2=0.25v 0. (1分)(2)当A 在木板B 上滑动时,系统的动能转化为摩擦热,设木板B 的长度为L ,假设A 刚好滑到B 的右端时共速,则由能量守恒得,③ (2分)联立①②③得,L=考点:动量守恒,能量守恒.【名师点睛】小球与 A 碰撞过程中动量守恒,三者组成的系统动量也守恒,结合动量守恒定律求出物块A 相对B 静止后的速度大小;对子弹和A 共速后到三种共速的过程,运用能量守恒定律求出木板的至少长度.5.光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ,质量分别为3A m m =、B C m m m ==,开始时B 、C 均静止,A 以初速度0v 向右运动,A 与B 相撞后分开,B 又与C 发生碰撞并粘在一起,此后A 与B 间的距离保持不变.求B 与C 碰撞前B 的速度大小.【答案】065B v v = 【解析】 【分析】 【详解】设A 与B 碰撞后,A 的速度为A v ,B 与C 碰撞前B 的速度为B V ,B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ,由动量守恒定律得: 对A 、B 木块:0A A A B B m v m v m v =+对B 、C 木块:()B B B C m v m m v =+由A 与B 间的距离保持不变可知A v v = 联立代入数据得:065B v v =.6.(1)(5分)关于原子核的结合能,下列说法正确的是 (填正确答案标号。
高考物理2025年动量定理知识点与难点解析
高考物理2025年动量定理知识点与难点解析在高考物理中,动量定理是一个极其重要的知识点,对于学生理解物理现象和解决相关问题起着关键作用。
本文将深入探讨 2025 年高考物理中动量定理的知识点以及可能遇到的难点,并通过具体的例子进行详细解析,帮助同学们更好地掌握这一重要内容。
一、动量定理的基本知识点1、动量的定义动量(p)是物体的质量(m)和速度(v)的乘积,即 p = mv。
动量是矢量,其方向与速度的方向相同。
2、冲量的定义冲量(I)是力(F)在时间(t)上的积累,即 I = F×t。
冲量也是矢量,其方向与力的方向相同。
3、动量定理的表达式合外力的冲量等于物体动量的变化量,即 I =Δp 。
理解动量定理的关键在于明确冲量是导致动量变化的原因。
例如,一个质量为 2kg 的物体,原来的速度为 3m/s,受到一个恒力作用 2s 后,速度变为 7m/s。
首先计算物体初动量 p1 = 2×3 = 6 kg·m/s,末动量 p2 = 2×7 = 14 kg·m/s,动量的变化量Δp = p2 p1 = 14 6 = 8 kg·m/s。
如果这个力是恒定的,那么冲量 I = F×2 = 8 N·s,就可以求出这个力的大小。
二、动量定理的应用场景1、碰撞问题在碰撞过程中,由于作用时间极短,往往内力远大于外力,可以忽略外力的作用,应用动量守恒定律。
但对于单个物体,动量定理则可以用来分析其在碰撞前后动量的变化。
比如,两个质量分别为 m1 和 m2 的物体发生正碰,碰撞前的速度分别为 v1 和 v2 ,碰撞后的速度分别为 v1' 和 v2' 。
根据动量守恒定律,有 m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' 。
但对于其中一个物体,比如 m1 ,其动量的变化可以用动量定理来分析,即合外力的冲量等于其动量的变化,F1×t = m1(v1' v1) 。
物理动量定理题20套(带答案).docx
【答案】(1)
0.32
(2)F
130N(3)W 9J
【解析】
(1
)由动能定理,有:
mgs
1mv2
1mv02可得
0.32
.
2
2
(2
)由动量定理,有F
t
mv '
mv可得
F 130N
.
(3)W
1
mv'2
9J.
2
【考点定位】本题考查动能定理、动量定理、做功等知识
6.甲图是我国自主研制的200mm离子电推进系统, 已经通过我国“实践九号 ”卫星空间飞行试验验证,有望在2015年全面应用于我国航天器.离子电推进系统的核心部件为离子推
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;
(2)A、C碰撞过程中C对A的冲量的大小是
3
(2)碰撞前,物块在平板车上运动的时间:
t1
L
1s
v0
4
碰撞后,长木板以
v2做匀减速运动,加速度大小:
a
(m M )g
7.5m/s2
M
设长木板停下时,物块还未滑离木板,木板停下所用时间:
v2
1
t2
s
a
3
在此时间内,物块运动的距离:
x1v1t2
1m
3
木板运动的距离:
x2
1v2t2
5m
2
12
由于x1
x2
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析
高中物理动量守恒定律题20套(带答案)及解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.在图所示足够长的光滑水平面上,用质量分别为3kg和1kg的甲、乙两滑块,将仅与甲拴接的轻弹簧压紧后处于静止状态.乙的右侧有一挡板P.现将两滑块由静止释放,当弹簧恢复原长时,甲的速度大小为2m/s,此时乙尚未与P相撞.①求弹簧恢复原长时乙的速度大小;②若乙与挡板P碰撞反弹后,不能再与弹簧发生碰撞.求挡板P对乙的冲量的最大值.【答案】v乙=6m/s. I=8N【解析】【详解】(1)当弹簧恢复原长时,设甲乙的速度分别为和,对两滑块及弹簧组成的系统,设向左的方向为正方向,由动量守恒定律可得:又知联立以上方程可得,方向向右。
(2)乙反弹后甲乙刚好不发生碰撞,则说明乙反弹的的速度最大为由动量定理可得,挡板对乙滑块冲量的最大值为:2.在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上,穿着三个半径相同的刚性球A、B、C,三球的质量分别为m A=1kg、m B=2kg、m C=6kg,初状态BC球之间连着一根轻质弹簧并处于静止,B、C连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态,A球以v0=9m/s的速度向左运动,与同一杆上的B球发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短),求:(1)A球与B球碰撞中损耗的机械能;(2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能;(3)在以后的运动过程中B球的最小速度.【答案】(1);(2);(3)零.【解析】试题分析:(1)A、B发生完全非弹性碰撞,根据动量守恒定律有:碰后A 、B 的共同速度损失的机械能(2)A 、B 、C 系统所受合外力为零,动量守恒,机械能守恒,三者速度相同时,弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有:三者共同速度最大弹性势能(3)三者第一次有共同速度时,弹簧处于伸长状态,A 、B 在前,C 在后.此后C 向左加速,A 、B 的加速度沿杆向右,直到弹簧恢复原长,故A 、B 继续向左减速,若能减速到零则再向右加速.弹簧第一次恢复原长时,取向左为正方向,根据动量守恒定律有:根据机械能守恒定律:此时A 、B 的速度,C 的速度可知碰后A 、B 已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的,故B的最小速度为零 .考点:动量守恒定律的应用,弹性碰撞和完全非弹性碰撞.【名师点睛】A 、B 发生弹性碰撞,碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒,结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能.当B 、C 速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能.弹簧第一次恢复原长时,由系统的动量守恒和能量守恒结合解答3.如图所示,在光滑的水平面上有一长为L 的木板B ,上表面粗糙,在其左端有一光滑的四分之一圆弧槽C ,与长木板接触但不相连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B 、C 静止在水平面上.现有滑块A 以初速度0v 从右端滑上B ,一段时间后,以02v 滑离B ,并恰好能到达C 的最高点.A 、B 、C 的质量均为m .求: (1)A 刚滑离木板B 时,木板B 的速度; (2)A 与B 的上表面间的动摩擦因数 ; (3)圆弧槽C 的半径R ;(4)从开始滑上B 到最后滑离C 的过程中A 损失的机械能.【答案】(1) v B =04v ;(2)20516v gL μ=(3)2064v R g =(4)201532mv E ∆=【解析】 【详解】(1)对A 在木板B 上的滑动过程,取A 、B 、C 为一个系统,根据动量守恒定律有:mv 0=m2v +2mv B 解得v B =4v (2)对A 在木板B 上的滑动过程,A 、B 、C 系统减少的动能全部转化为系统产生的热量222000111()2()22224v v mgL mv m m μ⨯=--解得20516v gLμ=(3)对A 滑上C 直到最高点的作用过程,A 、C 系统水平方向上动量守恒,则有:2mv +mv B =2mv A 、C 系统机械能守恒:22200111()()222242v v mgR m m mv +-⨯=解得264v R g= (4)对A 滑上C 直到离开C 的作用过程,A 、C 系统水平方向上动量守恒0024A C mv mv mv mv +=+ A 、C 系统初、末状态机械能守恒,2222001111()()222422A C m m m m +=+v v v v 解得v A =4v . 所以从开始滑上B 到最后滑离C 的过程中A 损失的机械能为:2220015112232A mv E mv mv ∆=-=【点睛】该题是一个板块的问题,关键是要理清A、B、C运动的物理过程,灵活选择物理规律,能够熟练运用动量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解.4.28.如图所示,质量为m a=2kg的木块A静止在光滑水平面上。
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)含解析
高考物理动量守恒定律题20套(带答案)含解析一、高考物理精讲专题动量守恒定律1.水平放置长为L=4.5m 的传送带顺时针转动,速度为v =3m/s ,质量为m 2=3kg 的小球被长为1l m =的轻质细线悬挂在O 点,球的左边缘恰于传送带右端B 对齐;质量为m 1=1kg 的物块自传送带上的左端A 点以初速度v 0=5m/s 的速度水平向右运动,运动至B 点与球m 2发生碰撞,在极短的时间内以碰撞前速率的12反弹,小球向右摆动一个小角度即被取走。
已知物块与传送带间的滑动摩擦因数为μ=0.1,取重力加速度210m/s g =。
求:(1)碰撞后瞬间,小球受到的拉力是多大?(2)物块在传送带上运动的整个过程中,与传送带间摩擦而产生的内能是多少? 【答案】(1)42N (2)13.5J 【解析】 【详解】解:设滑块m1与小球碰撞前一直做匀减速运动,根据动能定理:221111011=22m gL m v m v μ--解之可得:1=4m/s v 因为1v v <,说明假设合理滑块与小球碰撞,由动量守恒定律:21111221=+2m v m v m v - 解之得:2=2m/s v碰后,对小球,根据牛顿第二定律:2222m v F m g l-=小球受到的拉力:42N F =(2)设滑块与小球碰撞前的运动时间为1t ,则()01112L v v t =+ 解之得:11s t =在这过程中,传送带运行距离为:113S vt m == 滑块与传送带的相对路程为:11 1.5X L X m ∆=-=设滑块与小球碰撞后不能回到传送带左端,向左运动最大时间为2t 则根据动量定理:121112m gt m v μ⎛⎫-=-⋅⎪⎝⎭解之得:22s t =滑块向左运动最大位移:121122m x v t ⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭=2m 因为m x L <,说明假设成立,即滑块最终从传送带的右端离开传送带 再考虑到滑块与小球碰后的速度112v <v , 说明滑块与小球碰后在传送带上的总时间为22t在滑块与传送带碰撞后的时间内,传送带与滑块间的相对路程22212X vt m ∆==因此,整个过程中,因摩擦而产生的内能是()112Q m g x x μ=∆+∆=13.5J2.在相互平行且足够长的两根水平光滑的硬杆上,穿着三个半径相同的刚性球A 、B 、C ,三球的质量分别为m A =1kg 、m B =2kg 、m C =6kg ,初状态BC 球之间连着一根轻质弹簧并处于静止,B 、C 连线与杆垂直并且弹簧刚好处于原长状态,A 球以v 0=9m/s 的速度向左运动,与同一杆上的B 球发生完全非弹性碰撞(碰撞时间极短),求:(1)A 球与B 球碰撞中损耗的机械能; (2)在以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能; (3)在以后的运动过程中B 球的最小速度. 【答案】(1);(2);(3)零.【解析】试题分析:(1)A 、B 发生完全非弹性碰撞,根据动量守恒定律有:碰后A 、B 的共同速度损失的机械能(2)A 、B 、C 系统所受合外力为零,动量守恒,机械能守恒,三者速度相同时,弹簧的弹性势能最大根据动量守恒定律有:三者共同速度最大弹性势能(3)三者第一次有共同速度时,弹簧处于伸长状态,A 、B 在前,C 在后.此后C 向左加速,A 、B 的加速度沿杆向右,直到弹簧恢复原长,故A 、B 继续向左减速,若能减速到零则再向右加速.弹簧第一次恢复原长时,取向左为正方向,根据动量守恒定律有:根据机械能守恒定律:此时A 、B 的速度,C 的速度可知碰后A 、B 已由向左的共同速度减小到零后反向加速到向右的,故B的最小速度为零 .考点:动量守恒定律的应用,弹性碰撞和完全非弹性碰撞.【名师点睛】A 、B 发生弹性碰撞,碰撞的过程中动量守恒、机械能守恒,结合动量守恒定律和机械能守恒定律求出A 球与B 球碰撞中损耗的机械能.当B 、C 速度相等时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,结合B 、C 在水平方向上动量守恒、能量守恒求出最大的弹性势能.弹簧第一次恢复原长时,由系统的动量守恒和能量守恒结合解答3.如图所示,在倾角30°的斜面上放置一个凹撸B,B 与斜面间的动摩擦因数36μ=;槽内靠近右侧壁处有一小物块A(可视为质点),它到凹槽左侧壁的距离d =0.1m ,A 、B 的质量都为m=2kg ,B 与斜面间的最大静摩擦力可认为等于滑动摩摞力,不计A 、B 之间的摩擦,斜面足够长.现同时由静止释放A 、B,经过一段时间,A 与B 的侧壁发生碰撞,碰撞过程不计机械能损失,碰撞时间极短,g 取210/m s .求:(1)释放后物块A 和凹槽B 的加速度分别是多大?(2)物块A 与凹槽B 的左侧壁第一次碰撞后瞬间A 、B 的速度大小;(3)从初始位置到物块A 与凹糟B 的左侧壁发生第三次碰撞时B 的位移大小. 【答案】(1)(2)v An =(n-1)m∙s -1,v Bn ="n" m∙s -1(3)x n 总=0.2n 2m 【解析】 【分析】【详解】(1)设物块A 的加速度为a 1,则有m A gsin θ=ma 1, 解得a 1=5m/s 2凹槽B 运动时受到的摩擦力f=μ×3mgcos θ=mg 方向沿斜面向上; 凹槽B 所受重力沿斜面的分力G 1=2mgsin θ=mg 方向沿斜面向下; 因为G 1=f ,则凹槽B 受力平衡,保持静止,凹槽B 的加速度为a 2=0 (2)设A 与B 的左壁第一次碰撞前的速度为v A0,根据运动公式:v 2A0=2a 1d 解得v A0=3m/s ;AB 发生弹性碰撞,设A 与B 第一次碰撞后瞬间A 的速度大小为v A1,B 的速度为v B1,则由动量守恒定律:0112A A B mv mv mv =+ ;由能量关系:2220111112222A AB mv mv mv =+⨯ 解得v A1=-1m/s(负号表示方向),v B1=2m/s4.如图所示,质量分别为m 1和m 2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v 1、v 2同向运动,并发生对心碰撞,碰后m 2被右侧墙壁原速弹回,又与m 1碰撞,再一次碰撞后两球都静止.求第一次碰后m 1球速度的大小.【答案】【解析】设两个小球第一次碰后m 1和m 2速度的大小分别为和,由动量守恒定律得:(4分) 两个小球再一次碰撞,(4分)得:(4分)本题考查碰撞过程中动量守恒的应用,设小球碰撞后的速度,找到初末状态根据动量守恒的公式列式可得5.装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m 、厚度为2d 的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m 的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d 、质量均为m 的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度.设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响.【答案】【解析】设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后,由动量守恒得:mv0=(2m+m)V(2分)此过程中动能损失为:ΔE损=f·2d=12mv20-12×3mV2(2分)解得ΔE=13mv20分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1:mv1+mV1=mv0(2分)因为子弹在射穿第一块钢板的动能损失为ΔE损1=f·d=mv2(1分),由能量守恒得:1 2mv21+12mV21=12mv20-ΔE损1(2分)且考虑到v1必须大于V1,解得:v1=13(26v0设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2,由动量守恒得:2mV2=mv1(1分)损失的动能为:ΔE′=12mv21-12×2mV22(2分)联立解得:ΔE′=13(1)2×mv20因为ΔE′=f·x(1分),可解得射入第二钢板的深度x为:(2分)子弹打木块系统能量损失完全转化为了热量,相互作用力乘以相对位移为产生的热量,以系统为研究对象由能量守恒列式求解6.如图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为m,人在极端的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离L时停止。
高中物理动量定理真题汇编(含答案)
高中物理动量定理真题汇编(含答案)一、高考物理精讲专题动量定理1.质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t 1到达沙坑表面,又经过时间t 2停在沙坑里.求:⑴沙对小球的平均阻力F ;⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I . 【答案】(1)122()mg t t t (2)1mgt 【解析】试题分析: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.⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t 1+t 2,而阻力作用时间仅为t 2,以竖直向下为正方向,有: mg(t 1+t 2)-Ft 2=0, 解得:方向竖直向上⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t 1时间内只有重力的冲量,在t 2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: mgt 1-I=0,∴I=mgt 1方向竖直向上 考点:冲量定理点评:本题考查了利用冲量定理计算物体所受力的方法.2.如图所示,一个质量为m 的物体,初速度为v 0,在水平合外力F (恒力)的作用下,经过一段时间t 后,速度变为v t 。
(1)请根据上述情境,利用牛顿第二定律推导动量定理,并写出动量定理表达式中等号两边物理量的物理意义。
(2)快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示。
请运用所学物理知识分析说明这样做的道理。
【答案】详情见解析 【解析】 【详解】(1)根据牛顿第二定律F ma =,加速度定义0i v v a t-=解得 0=-i Ft mv mv即动量定理, Ft 表示物体所受合力的冲量,mv t -mv 0表示物体动量的变化 (2)快递物品在运送途中难免出现磕碰现象,根据动量定理0=-i Ft mv mv在动量变化相等的情况下,作用时间越长,作用力越小。
充满气体的塑料袋富有弹性,在碰撞时,容易发生形变,延缓作用过程,延长作用时间,减小作用力,从而能更好的保护快递物品。
3.一质量为0.5kg 的小物块放在水平地面上的A 点,距离A 点5 m 的位置B 处是一面墙,如图所示.物块以v 0=8m/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7m/s ,碰后以5m/s 的速度反向运动直至静止.g 取10 m/s 2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ;(2)若碰撞时间为0.05s ,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F ; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W . 【答案】(1)0.32μ=(2)130F N =(3)9W J = 【解析】(1)由动能定理,有:2201122mgs mv mv μ-=-可得0.32μ=. (2)由动量定理,有'F t mv mv ∆=-可得130F N =. (3)'2192W mv J ==. 【考点定位】本题考查动能定理、动量定理、做功等知识4.如图所示,真空中有平行正对金属板A 、B ,它们分别接在输出电压恒为U =91V 的电源两端,金属板长L =10cm 、两金属板间的距离d =3.2cm ,A 、B 两板间的电场可以视为匀强电场。
专题13动量定理和动量守恒定律(原卷版)-三年(2022-2024)高考物理真题分类汇编(全国通用)
专题13动量定理和动量守恒定律考点01动量和动量定理1.(2024年高考江苏卷)嫦娥六号在轨速度为v0,着陆器对应的组合体A与轨道器对应的组合体B分离时间为Δt,分离后B的速度为v,且与v0同向,A、B的质量分别为m、M。
求:(1)分离后A的速度v1;(2)分离时A对B的推力大小。
2.(2024年高考广西卷)如图,坚硬的水平地面上放置一木料,木料上有一个竖直方向的方孔,方孔各侧壁完全相同。
木栓材质坚硬,形状为正四棱台,上下底面均为正方形,四个侧面完全相同且与上底面的夹角均为θ。
木栓质量为m,与方孔侧壁的动摩擦因数为μ。
将木栓对准方孔,接触但无挤压,锤子以极短时间撞击木栓后反弹,锤子对木栓冲量为I,方向竖直向下。
木栓在竖直方向前进了x∆的位移,未到达方孔底部。
若进入的过程方孔侧壁发生弹性形变,弹力呈线性变化,最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,则()A.进入过程,木料对木栓的合力的冲量为I-B.进入过程,木料对木栓的平均阻力大小约为22I mg m x+∆C.进入过程,木料和木栓的机械能共损失了22I mg x m+∆D.木栓前进x∆后木料对木栓一个侧面的最大静摩探力大小约为()222Δ4Δ(cos sin)I m g xm xμθμθ++3.(2024高考江苏卷)在水平面上有一个U形滑板A,A的上表面有一个静止的物体B,左侧用轻弹簧连接在滑板A的左侧,右侧用一根细绳连接在滑板B的右侧,开始时弹簧处于拉伸状态,各表面均光滑,剪断细绳后,则()A.弹簧原长时物体动量最大B.压缩最短时物体动能最大C.系统动量变大D.系统机械能变大4..(2024年高考广东卷)汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。
(1)安全带能通过感应车的加速度自动锁定,其原理的简化模型如图甲所示。
在水平路面上刹车的过程中,敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a ,同时顶起敏感臂,使之处于水平状态,并卡住卷轴外齿轮,锁定安全带。
