《2020高考物理二轮复习题型归纳与训练专题十四 动量守恒定律及其应用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高考物理二轮复习题型归纳与训练专题十四 动量守恒定律及其应用（含解析）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020高考物理二轮复习题型归纳与训练专题十四 动量守恒定律及其应用题型一、动量定理的理解与应用【典例1】(2019武汉高三下学期2月调考)运动员在水上做飞行运动表演。他操控喷射式悬浮飞行器将水带竖直送上来的水反转180后向下喷出，令自己悬停在空中，如图所示。已知运动员与装备的总质量为90 kg，两个喷嘴的直径均为10 cm，已知重力加速度大小g10 m/s2，水的密度1.0103 kg/m3，则喷嘴处喷水的速度大约为()A2.7 m/s B5.4 m/s C7.6 m/s D10.8 m/s【答案】C【解析】设t时间内有质量为m的水射出，忽略重力冲量，对这部分水由动量定理得Ft2mv，mvt
2、，设运动员与装备的总质量为M，运动员悬停在空中，所以FMg，由牛顿第三定律得FF，联立解得v7.6 m/s，C正确。题型二、动量守恒定律的应用【规律方法】动量守恒定律解题的基本步骤1明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)；2进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒)；3规定正方向，确定初、末状态动量；4由动量守恒定律列出方程；5代入数据，求出结果，必要时讨论说明【典例2】如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上玩耍甲和他的冰车的总质量为M30 kg，乙和他的冰车的总质量也是M30 kg.甲推着一个质量为m15 kg的箱子和他一起以2 m/s的速
3、度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时，乙迅速抓住若不计冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相对地)将箱子推出，才能避免与乙相撞？【解析】要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等，设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度为v2.对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以甲初速度方向为正方向，由动量守恒定律有(Mm)v0mvMv1对乙和箱子，抓住箱子前后动量守恒，以箱子初速度方向为正方向，由动量守恒定律有mvMv0(mM)v2甲与乙刚好不相撞的条件是v1v2联立解得v5.2 m/s，方向与甲和箱子初速度方向一致【答案】5.2
4、m/s题型三、碰撞模型的规律及应用【典例3】(多选)(2019山东济南高三第二次联考)如图甲所示，光滑水平面上有a、b两个小球，a球向b球运动并与b球发生正碰后粘合在一起共同运动，其碰前和碰后的s t图象如图乙所示，已知ma5 kg.若b球的质量为mb，两球因碰撞而损失的机械能为E，则()Amb1 kgBmb2 kgCE15 JDE35 J【解析】：在s t图象中图线的斜率表示小球运动的速度大小，所以va m/s6 m/s，碰后粘合在一起共同运动的速度为v m/s5 m/s，碰撞过程动量守恒，得mava(mamb)v，解得mb1 kg，故A正确，B错误；根据功能关系得Emav(mamb)v21
5、5 J，故C正确，D错误【答案】：AC题型四、动量与能量的综合应用【规律方法】利用动量和能量观点解题的技巧(1)若研究对象为一个系统，应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律(2)动量守恒定律和能量守恒定律都只考查一个物理过程的初、末两个状态，对过程的细节不予追究(3)注意挖掘隐含条件，根据选取的对象和过程判断动量和能量是否守恒【典例4】(2019湖北孝感高三上学期期末八校联考)如图所示，水平轨道OBC与一半径为R0.5 m的竖直光滑半圆形轨道CD相切于C点，其中AB部分粗糙，其他部分光滑。质量分别为1 kg和2 kg且外形相同的甲、乙两物块放在水平轨道上，物块甲被一处于压缩状态的轻弹簧水平锁
6、定于A点左侧某处(图中未画出)，其与轨道AB间的动摩擦因数为0.2，AB间的距离LAB7.75 m，物块乙位于轨道BC上。现释放物块甲，使其从A点弹出，并与物块乙相撞。已知两物块撞后粘在一起向右运动，两物块恰好能运动到半圆轨道的最高点D，重力加速度g取10 m/s2。求：(1)弹簧对物块甲的冲量；(2)从物块甲被弹出至滑到D点的过程中，甲、乙整体损失的机械能E。【答案】(1)16 Ns(2)90.5 J【解析】(1)甲、乙两物块碰后恰能到达竖直半圆轨道的最高点，由牛顿第二定律得(M甲M乙)g在甲、乙两物块从碰后到上滑到最高点的过程中，由机械能守恒定律有(M甲M乙)v2(M甲M乙)gR(M甲M乙
7、)v在甲、乙碰撞的过程中，由动量守恒定律有M甲v甲(M甲M乙)v共在物块甲由A到B的过程中，由运动学知识有vv2gLAB联立以上各式解得v共5 m/s，v016 m/s在弹簧与物块甲相互作用的过程中，对物块甲应用动量定理有IM甲v016 Ns。(2)从物块甲被弹出至滑到D点的过程中，甲、乙整体损失的机械能为EM甲v(M甲M乙)v90.5 J。【强化训练】1.(2019湖南株洲高三年级教学检测)高空坠物伤人事件常有发生一身高为1.75 m的同学被一根从6.75 m高处竖直落下的枯树枝砸正头顶，设枯枝质量为2 kg，与头部作用时间为0.02 s，那么()A枯枝对人的头部产生的冲击力约20 NB枯枝
8、对人的头部产生的冲击力约1 000 NC保持其他条件不变，身高更高的同学，头部受到枯枝的冲击力会更大D保持其他条件不变，身高更矮的同学，头部受到枯枝的冲击力会更小【解析】：树枝落到头顶上时的速度v m/s10 m/s，对树枝由动量定理得(mgF)t0mv，解得F1 020 N，则选项B正确，A错误；保持其他条件不变，身高更高的同学，树枝落到头部的速度较小，则根据上述的分析可知，头部受到枯枝的冲击力会更小；同理身高更矮的同学，头部受到枯枝的冲击力会更大，选项C、D错误【答案】：B2(多选)(2019黑龙江哈尔滨4月理综检测)水平推力F1和F2分别作用于置于水平面上的等质量的a、b两物块上，作用一
9、段时间后撤去推力，两物块在水平面上继续运动一段时间停下来两物块运动的v t图象如图所示，图中ABCD，则下列说法正确的是()A两物块所受摩擦力大小相等B两物块所受摩擦力冲量大小相等CF1的冲量大于F2的冲量DF1的冲量小于F2的冲量【解析】：由图，AB与CD平行，说明推力撤去后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等，故A正确根据IFft，由图看出摩擦力的作用时间tOBtOD，可知摩擦力的冲量不相等，选项B错误根据动量定理，对整个过程研究得F1t1FftOB0，F2t2FftOD0，因tOBtOD，则有F1t1F2t2，即F1的冲量
10、小于F2的冲量，故C错误，D正确故选A、D.【答案】：AD3(2019陕西西安高考模拟)如图所示，一物体分别沿三个倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端C、D、E处，三个过程中动能变化量的大小依次为E1、E2、E3，动量变化量的大小依次为p1、p2、p3，则有()AE1E2E3，p1p2p3BE1E2E3，p1p2p3CE1E2E3，p1p2p3DE1E2E3，p1p2p3【解析】：物体下滑过程中，只有重力做功，三种情况下下降的高度相同，即重力做功相同，根据动能定理可得下滑到底端时的动能相同，故E1E2E3；由机械能守恒定律可知物体下滑到底端C、D、E的速度大小v相等，动量变化量大小pm
11、v相等，即 p1p2p3(注意方向不同)，D正确【答案】：D4(2019湖南娄底高三教学质量检测)质量为M的气球上有一个质量为m的人，气球和人在静止的空气中共同静止于离地h高处，如果从气球上逐渐放下一个质量不计的软梯，让人沿软梯降到地面，则软梯长至少应为()A. hB. hC.hD.h【解析】：设人沿软梯滑至地面，软绳长度至少为L，以人和气球的系统为研究对象，竖直方向动量守恒，规定竖直向下为正方向，由动量守恒定律得0M(v2)mv1，人沿软梯降至地面时，气球上升的高度为Lh，速度大小v2，人相对于地面下降的高度为h，速度大小为v1，联立得0M()m，解得Lh ，故C正确，A、B、D错误【答案】
12、：C5.(2019湖南长沙高三期末)如图所示，质量为m的A球以速度v0在光滑水平面上运动，与原静止的质量为4m的B球碰撞，碰撞后A球以vav0(待定系数a1)的速率弹回，并与挡板P发生完全弹性碰撞，若要使A球能追上B球再相撞，则a的取值范围为()A.aB.aC.aD.a 【解析】：碰撞过程动量守恒，以v0方向为正方向有mAv0mAav0mBvB，A与挡板P碰撞后能追上B发生再碰撞的条件是av0vB，解得a；碰撞过程中损失的机械能EkmAv mA(av0)2mBv0，解得a，故a，D正确【答案】：D6(多选)一质量m0.10 kg的小钢球以大小为v010 m/s的速度水平抛出，下落h5.0 m时
13、撞击一钢板，撞后速度恰好反向，且速度大小不变已知小钢球与钢板的作用时间极短，g取10 m/s2，则()A钢板与水平面的夹角60B小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板的过程中重力的冲量大小为1 NsC小钢球撞击钢板的过程中其动量的变化量的大小为 10 kgm/sD钢板对小钢球的冲量大小为 2 Ns【解析】：由题意可知小钢球垂直撞击钢板小钢球撞击钢板时的竖直分速度vy10 m/s，设小球的速度方向与水平方向的夹角为，则tan 1，解得45，即钢板与水平面的夹角45，选项A错误；小钢球从水平抛出到刚要撞击钢板时所飞行的时间t1 s，重力冲量Imgt1 Ns，选项B正确；取垂直斜面向上为正方向，小钢球刚要撞
14、击钢板时速度的大小为v1v010 m/s，动量p1mv1 kgm/s，撞后小钢球的速度v210 m/s，动量p2mv2 kgm/s，小钢球的动量变化pp2p12 kgm/s，由动量定理可知，钢板对小钢球的冲量大小Ip2 Ns，选项C错误，D正确【答案】：BD7(多选)(2019河南驻马店高三期末)如图所示，光滑水平直轨道上有三个质量均为m3 kg的物块A、B、C，物块B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设A以v04 m/s的速度朝B开始运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短，则以下说法正确的是()A从开始到弹簧最短时物块C受到的冲量大小为1 NsB从开始到弹簧最短时物块C受到的冲量大小为4 NsC从开始到A与弹簧分离的过程中整个系统损失的机械能为3 JD从开始到A与弹簧分离的过程中整个系统损失的机械能为9 J【解析】：根据动量守恒定律，当A、B速度相等时，且与C碰撞之前A、B的速度为v1，则mv02mv1，解得v12 m/s；从开始到弹簧最短时，对A、B、C系统，有mv03mv2，解得v2 m/s；从开始到弹簧最短时，对物块C，由动量定
