《2020届高考物理二轮专题复习练习：第一部分 专题二 功 第7讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理二轮专题复习练习：第一部分 专题二 功 第7讲（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 7 讲 动量 动量与能量的综合应用 构建网络 重温真题 1 2019 全国卷 最近 我国为 长征九号 研制的大推力新型火箭发动 机联试成功 这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展 若某次实验中 该发动机向后喷射的气体速度约为 3 km s 产生的推力约为 4 8 106 N 则它在 1 s 时间内喷射的气体质量约为 A 1 6 102 kg B 1 6 103 kg C 1 6 105 kg D 1 6 106 kg 答案 B 解析 设 1 s 内喷出气体的质量为 m 喷出的气体与该发动机的相互作用力 为 F 由动量定理知 Ft mv m kg 1 6 103 kg B 正确 Ft
2、 v 4 8 106 1 3 103 2 2017 全国卷 将质量为 1 00 kg 的模型火箭点火升空 50 g 燃烧的燃气 以大小为 600 m s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出 在燃气喷出后的瞬间 火箭的动量大小为 喷出过程中重力和空气阻力可忽略 A 30 kg m s B 5 7 102 kg m s C 6 0 102 kg m s D 6 3 102 kg m s 答案 A 解析 由于喷气时间短 且不计重力和空气阻力 则火箭和燃气组成的系统 动量守恒 燃气的动量大小 p1 mv 0 05 600 kg m s 30 kg m s 则火箭的动 量大小 p2 p1 30 kg m
3、s A 正确 3 2018 全国卷 一质量为 m 的烟花弹获得动能 E 后 从地面竖直升空 当烟花弹上升的速度为零时 弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分 两 部分获得的动能之和也为 E 且均沿竖直方向运动 爆炸时间极短 重力加速度 大小为 g 不计空气阻力和火药的质量 求 1 烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间 2 爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度 答案 1 2 1 g 2E m 2E mg 解析 1 设烟花弹上升的初速度为 v0 由题给条件有 E mv 1 22 0 设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为 t 由运动学公式有 0 v0 gt 联立 式得 t
4、1 g 2E m 2 设爆炸时烟花弹距地面的高度为 h1 由机械能守恒定律有 E mgh1 火药爆炸后 烟花弹上 下两部分均沿竖直方向运动 设炸后瞬间其速度分 别为 v1和 v2 由题给条件和动量守恒定律有 mv mv E 1 42 1 1 42 2 mv1 mv2 0 1 2 1 2 由 式知 烟花弹两部分的速度方向相反 向上运动部分做竖直上抛运动 设爆炸后烟花弹向上运动部分继续上升的高度为 h2 由机械能守恒定律有 mv mgh2 1 42 1 1 2 联立 式得 烟花弹向上运动部分距地面的最大高度为 h h1 h2 2E mg 4 2019 全国卷 竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道
5、通过一小段 光滑圆弧平滑连接 小物块 B 静止于水平轨道的最左端 如图 a 所示 t 0 时刻 小物块 A 在倾斜轨道上从静止开始下滑 一段时间后与 B 发生弹性碰撞 碰撞时 间极短 当 A 返回到倾斜轨道上的 P 点 图中未标出 时 速度减为 0 此时对其 施加一外力 使其在倾斜轨道上保持静止 物块 A 运动的 v t 图象如图 b 所示 图中的 v1和 t1均为未知量 已知 A 的质量为 m 初始时 A 与 B 的高度差为 H 重力加速度大小为 g 不计空气阻力 1 求物块 B 的质量 2 在图 b 所描述的整个运动过程中 求物块 A 克服摩擦力所做的功 3 已知两物块与轨道间的动摩擦因数
6、均相等 在物块 B 停止运动后 改变物 块与轨道间的动摩擦因数 然后将 A 从 P 点释放 一段时间后 A 刚好能与 B 再 次碰上 求改变前后动摩擦因数的比值 答案 1 3m 2 mgH 3 2 15 11 9 解析 1 根据图 b v1为物块 A 在碰撞前瞬间速度的大小 为其碰撞后瞬 v1 2 间速度的大小 设物块 B 的质量为 m 碰撞后瞬间的速度大小为 v 由动量 守恒定律和机械能守恒定律有 mv1 m m v v1 2 mv m 2 m v 2 1 22 1 1 2 1 2v1 1 2 联立 式得 m 3m 2 在图 b 所描述的运动中 设物块 A 与倾斜轨道间的滑动摩擦力大小为 f
7、 下滑过程中所走过的路程为 s1 返回过程中所走过的路程为 s2 P 点离水平轨道 的高度为 h 整个过程中克服摩擦力所做的功为 W 由动能定理有 mgH fs1 mv 0 1 22 1 fs2 mgh 0 m 2 1 2 v1 2 从图 b 所给出的 v t 图线可知 s1 v1t1 1 2 s2 1 4t1 t1 1 2 v1 2 由几何关系 s2 s1 h H 物块 A 在整个过程中克服摩擦力所做的功为 W fs1 fs2 联立 式可得 W mgH 2 15 3 设倾斜轨道倾角为 物块与轨道间的动摩擦因数在改变前为 有 W mgcos H h sin 设物块 B 在水平轨道上能够滑行的距
8、离为 s 由动能定理有 m gs 0 m v 2 1 2 设改变后的动摩擦因数为 由动能定理有 mgh mgcos mgs 0 h sin 联立 式可得 11 9 5 2019 全国卷 静止在水平地面上的两小物块 A B 质量分别为 mA 1 0 kg mB 4 0 kg 两者之间有一被压缩的微型弹簧 A 与其右侧的竖直墙 壁距离 l 1 0 m 如图所示 某时刻 将压缩的微型弹簧释放 使 A B 瞬间分 离 两物块获得的动能之和为 Ek 10 0 J 释放后 A 沿着与墙壁垂直的方向向 右运动 A B 与地面之间的动摩擦因数均为 0 20 重力加速度取 g 10 m s2 A B 运动过程中
9、所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短 1 求弹簧释放后瞬间 A B 速度的大小 2 物块 A B 中的哪一个先停止 该物块刚停止时 A 与 B 之间的距离是多少 3 A 和 B 都停止后 A 与 B 之间的距离是多少 答案 1 4 0 m s 1 0 m s 2 物块 B 先停止 0 50 m 3 0 91 m 解析 1 设弹簧释放后瞬间 A 和 B 的速度大小分别为 vA vB 以向右为正 方向 由动量守恒定律 机械能守恒定律和题给条件有 0 mAvA mBvB Ek mAv mBv 1 22 A 1 22 B 联立 式并代入题给数据得 vA 4 0 m s vB 1 0 m s 2 A
10、B 两物块与地面间的动摩擦因数相等 因而两者滑动时加速度大小相 等 设为 a 假设 A 和 B 发生碰撞前 已经有一个物块停止 此物块应为弹簧释 放后速度较小的 B 设从弹簧释放到 B 停止所需时间为 t B 向左运动的路程为 sB 则有 mBa mBg sB vBt at2 1 2 vB at 0 在时间 t 内 A 可能与墙壁发生弹性碰撞 碰撞后 A 将向左运动 碰撞并不 改变 A 的速度大小 所以无论此碰撞是否发生 A 在时间 t 内的路程 sA都可表示 为 sA vAt at2 1 2 联立 式并代入题给数据得 sA 1 75 m sB 0 25 m 这表明在时间 t 内 A 已与墙壁
11、发生碰撞 但没有与 B 发生碰撞 此时 A 位于 出发点右边 0 25 m 处 B 位于出发点左边 0 25 m 处 两物块之间的距离为 s 0 25 m 0 25 m 0 50 m 3 t 时刻后 A 将继续向左运动 假设它能与静止的 B 发生碰撞 碰撞前 A 的 速度大小为 vA 由动能定理有 mAvA 2 mAv mAg 2l sB 1 2 1 22 A 联立 式并代入题给数据得 vA m s 7 故 A 与 B 将发生碰撞 设碰撞后 A B 的速度分别为 vA 和 vB 由动量守 恒定律与机械能守恒定律有 mA vA mAvA mBvB mAvA 2 mAvA 2 mBvB 2 1 2
12、 1 2 1 2 联立 式并代入题给数据得 vA m s vB m s 3 7 5 2 7 5 这表明碰撞后 A 将向右运动 B 将向左运动 假设碰撞后 A 向右运动距离为 sA 时停止 B 向左运动距离为 sB 时停止 由运动学公式 2asA vA 2 2asB vB 2 由 式及题给数据得 sA 0 63 m sB 0 28 m sA 小于碰撞处到墙壁的距离 由 式可得两物块停止后的距离 s sA sB 0 91 m 命题特点 应用动量定理 以及综合应用能量守恒定律和动量守恒定律解 决力学问题是高考热点 以选择题和计算题形式考查的几率较大 思想方法 守恒思想 微元法 模型法 高考考向 1
13、动量定理的应用 例 1 2018 全国卷 高空坠物极易对行人造成伤害 若一个 50 g 的鸡蛋从 一居民楼的 25 层坠下 与地面的撞击时间约为 2 ms 则该鸡蛋对地面产生的冲 击力约为 A 10 N B 102 N C 103 N D 104 N 破题关键点 1 鸡蛋对地面的冲击力与地面对鸡蛋的冲击力大小有何关系 提示 大小相等 2 为了求出地面对鸡蛋的作用力大小应以谁为研究对象 提示 鸡蛋 解析 设鸡蛋落地瞬间的速度为 v 每层楼的高度大约是 3 m 由动能定理 可知 mgh mv2 解得 v m s 12 m s 鸡 1 22gh2 10 3 2410 蛋落地时受到自身的重力和地面的支
14、持力 规定向上为正方向 由动量定理可知 N mg t 0 mv 解得 N 1 103 N 根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面 产生的冲击力约为 103 N 故 C 正确 答案 C 1 应用动量定理时应注意的问题 1 动量定理的研究对象可以是单一物体 也可以是质点系 在研究质点系问 题时 受力分析只考虑质点系的外力 2 动量定理的表达式是矢量式 在一维情况下 各个矢量必须选取统一的正 方向 3 动量定理是过程定理 解题时必须明确物体运动过程中的受力情况及初末 状态的动量 4 一般来说 用牛顿第二定律能解决的问题 用动量定理也能解决 如果题 目不涉及加速度和位移 用动量定理求解更简捷 动量定理不仅适用
15、于恒力 也 适用于变力 变力情况下 动量定理中的力 F 应理解为变力在作用时间内的平均 值 2 在日常的生活与生产中 常涉及流体的连续相互作用问题 用常规的方 法很难解决 若构建柱体微元模型 然后用动量定理分析 则可使问题迎刃而解 解答时一般是选择一段时间内作用在某物体上的流体为研究对象 1 2019 山东青岛高三一模 雨打芭蕉是我国古代文学中重要的抒情意象 为估算雨天院中芭蕉叶面上单位面积所承受的力 小玲同学将一圆柱形水杯置于 院中 测得 10 分钟内杯中雨水上升了 15 mm 查询得知 当时雨滴落地速度约 为 10 m s 设雨滴撞击芭蕉后无反弹 不计雨滴重力 雨水的密度为 1 103 k
16、g m3 据此估算芭蕉叶面单位面积上的平均受力约为 A 0 25 N B 0 5 N C 1 5 N D 2 5 N 答案 A 解析 由于是估算芭蕉叶面单位面积上的平均受力 所以不计雨滴的重力 设在 t 时间内质量为 m 的雨水的速度由 v 10 m s 减为零 雨水受到支持面的 平均作用力为 F 以向上为正方向 对这部分雨水应用动量定理 F t 0 mv mv 得 F 设水杯横截面积为 S 水杯里的雨水在 mv t t 时间内水面上升 h 则有 m S h F Sv 杯中水面单位面积对雨水 h t 的平均作用力 v 1 103 10 N m2 0 25 N m2 即芭蕉 F S h t 15 10 3 10 60 叶面单位面积上的平均受力约为 0 25 N 故 A 正确 B C D 错误 2 2019 天津南开区二模 高空作业须系安全带 如果质量为 m 的高空作业 人员不慎跌落 从开始跌落到安全带刚对人产生作用力前人下落的距离为 h 可视 为自由落体运动 重力加速度大小为 g 设竖直向上为正方向 则此过程人的动 量变化量为 此后经历时间 t 安全带达到最大伸长量 若在此过程中安 全带
