（江苏专版）2019版高考物理一轮复习 专题十五 动量与动量守恒课件.ppt

专题十五动量与动量守恒,高考物理(江苏专用),考点动量与动量守恒1.2016江苏单科,12C(2)已知光速为c,普朗克常量为h,则频率为的光子的动量为。用该频率的光垂直照射平面镜,光被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的大小为。,五年高考,A组自主命题江苏卷题组,答案2,易错警示有较多的考生求得动量改变量的大小为零,主要是对动量的矢量性认识不到位。,考查点本题考查光子的动量、动量的变化量等知识,属于容易题。,解析光子的动量p=,垂直反射回去p=-(-)=。,2.2018江苏单科,12C(3),如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下。经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小。,答案2mv+mgt,解析取向上为正方向,由动量定理得mv-(-mv)=I且I=(-mg)t解得IF=t=2mv+mgt,易错警示动量定理是矢量式,应先选定正方向,注意初末状态速度的正负。,3.2017江苏单科,12C(3)甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1m/s。甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1m/s和2m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。,答案见解析,解析由动量守恒,有m1v1-m2v2=m2v2-m1v1解得=代入数据得=,友情提醒动量守恒定律的矢量性应用动量守恒定律解题时,一定要先规定正方向,与规定正方向相反的速度,要代入负数进行计算。若列式时已经考虑到了矢量性,则代入绝对值计算即可,如本题的解题过程就是如此。x,4.2014江苏单科,12C(3)牛顿的自然哲学的数学原理中记载,A、B两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516。分离速度是指碰撞后B对A的速度,接近速度是指碰撞前A对B的速度。若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B,且为对心碰撞,求碰撞后A、B的速度大小。,答案v0v0,解析设A、B球碰撞后速度分别为v1和v2由动量守恒定律2mv0=2mv1+mv2,且由题意知=解得v1=v0,v2=v0,考查点本题考查碰撞、动量守恒定律等知识,属于容易题。,知识拓展若两球碰撞过程中满足动量守恒和能量守恒,可推导出分离速度和接近速度之比是1。本题中的该比值小于1,暗示两球碰撞过程中动能有损失,不满足能量守恒,为非弹性碰撞。,5.2013江苏单科,12C(3)如图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1m/s。A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2m/s,求此时B的速度大小和方向。,答案0.02m/s离开空间站方向,温馨提示两宇航员构成的系统可认为不受外力,故满足动量守恒的条件;以空间站为参考系求速度;注意选取正方向,如果以0.1m/s的速度方向为正,则A的速度也为正。,考查点本题考查动量守恒定律,属于容易题。,解析以空间站为参考系,以v0的方向为正方向,由动量守恒定律(mA+mB)v0=mAvA+mBvB解得vB=0.02m/s方向远离空间站方向。,1.(2018课标,15,6分)高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A.10NB.102NC.103ND.104N,B组统一命题、省(区、市)卷题组,答案C本题考查机械能守恒定律、动量定理。由机械能守恒定律可得mgh=mv2,可知鸡蛋落地时速度大小v=,鸡蛋与地面作用过程中,设竖直向上为正方向,由动量定理得(F-mg)t=0-(-mv),可知鸡蛋对地面产生的冲击力大小为F=+mg,每层楼高度约为3m,则h=243m=72m,得F949N,接近103N,故选项C正确。,易错点拨估算能力(1)每层楼高度约为3m,注意身边的物理知识。(2)在计算时重点注意数量级。,2.(2018课标,14,6分)高铁列车在启动阶段的运动可看做初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段,列车的动能()A.与它所经历的时间成正比B.与它的位移成正比C.与它的速度成正比D.与它的动量成正比,答案B本题考查匀变速直线运动规律、动能及动量。设列车运动时间为t,由匀变速直线运动规律v=at、s=at2,结合动能公式Ek=得Ek=、Ek=mas,可知Ekv2、Ekt2、Eks,故A、C项均错误,B项正确。由Ek=,得Ekp2,故D项错误。,3.(2017课标,14,6分)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/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.30kgm/sB.5.7102kgm/sC.6.0102kgm/sD.6.3102kgm/s,易错点拨系统中量与物的对应性动量守恒定律的应用中,系统内物体至少为两个,计算各自的动量时,需注意速度与质量对应于同一物体。,答案A本题考查动量守恒定律。由于喷出过程中重力和空气阻力可忽略,则模型火箭与燃气组成的系统动量守恒。燃气喷出前系统静止,总动量为零,故喷出后瞬间火箭的动量与喷出燃气的动量等值反向,可得火箭的动量大小等于燃气的动量大小,则|p火|=|p气|=m气v气=0.05kg600m/s=30kgm/s,A正确。,4.(2018课标,24,12分)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),解析本题主要考查竖直上抛运动规律及动量守恒定律。(1)设烟花弹上升的初速度为v0,由题给条件有E=m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=(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m+m=Emv1+mv2=0,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。设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为h2,由机械能守恒定律有m=mgh2联立式得,烟花弹上部分距地面的最大高度为h=h1+h2=,易错点拨关键词理解,隐含条件显性化题目中的两个E,分别对应“一个物体”和“两个物体”。爆炸后两部分质量均为。爆炸过程中系统初动量为0。距地面的最大高度由两部分组成,一是爆炸前上升的高度,二是爆炸后向上运动的部分上升的高度。,5.(2018课标,24,12分)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5m,A车向前滑动了2.0m。已知A和B的质量分别为2.0103kg和1.5103kg,两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车轮均没有滚动,重力加速度大小g=10m/s2。求(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小;(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。,答案(1)3.0m/s(2)4.3m/s,解析本题考查牛顿第二定律和动量守恒定律等知识。(1)设B车的质量为mB,碰后加速度大小为aB,根据牛顿第二定律有mBg=mBaB式中是汽车与路面间的动摩擦因数。设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB,碰撞后滑行的距离为sB。由运动学公式有v=2aBsB联立式并利用题给数据得vB=3.0m/s(2)设A车的质量为mA,碰后加速度大小为aA。根据牛顿第二定律有mAg=mAaA设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA,碰撞后滑行的距离为sA。由运动学公式有v=2aAsA设碰撞前的瞬间A车速度的大小为vA。两车在碰撞过程中动量守恒,有mAvA=mAvA+mBvB,联立式并利用题给数据得vA=4.3m/s,解题关键确定速度是解决碰撞问题的关键(1)由牛顿第二定律和运动学公式可确定碰撞后瞬间A、B两车的速度。(2)由于两车碰撞时间极短,因此碰撞时内力远大于外力,满足动量守恒,故可确定碰撞前的瞬间A车的速度。,6.2016课标,35(2),10分如图,水平地面上有两个静止的小物块a和b,其连线与墙垂直;a和b相距l,b与墙之间也相距l;a的质量为m,b的质量为m。两物块与地面间的动摩擦因数均相同。现使a以初速度v0向右滑动。此后a与b发生弹性碰撞,但b没有与墙发生碰撞。重力加速度大小为g。求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件。,答案mgl即设在a、b发生弹性碰撞前的瞬间,a的速度大小为v1。由能量守恒有m=m+mgl设在a、b碰撞后的瞬间,a、b的速度大小分别为v1、v2,由动量守恒和能量守恒有mv1=mv1+v2m=mv+v联立式解得v2=v1由题意,b没有与墙发生碰撞,由功能关系可知vgl联立式,可得,联立式,a与b发生碰撞,但b没有与墙发生碰撞的条件为1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A.B.C.D.,答案A设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2,m=m+Am,解得v1=v0,故=,A正确。,3.2016天津理综,9(1)如图所示,方盒A静止在光滑的水平面上,盒内有一小滑块B,盒的质量是滑块的2倍,滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为。若滑块以速度v开始向左运动,与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞,滑块在盒中来回运动多次,最终相对于盒静止,则此时盒的速度大小为,滑块相对于盒运动的路程为。,答案,解析设滑块的质量为m,最终盒与滑块的共同速度为v根据动量守恒得:mv=(m+2m)v解得v=v设滑块相对于盒的运动路程为s根据能量守恒得:mgs=mv2-(m+2m)v2解得s=,4.(2018课标,25,20分)如图,在竖直平面内,一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切,BC为圆弧轨道的直径,O为圆心,OA和OB之间的夹角为,sin=。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动,经A点沿圆弧轨道通过C点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心,且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;(2)小球到达A点时动量的大小;(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间。,答案(1)mg(2)(3),解析本题考查圆周运动、抛体运动、动能定理、动量。(1)设水平恒力的大小为F0,小球到达C点时所受合力的大小为F。由力的合成法则有=tanF2=(mg)2+设小球到达C点时的速度大小为v,由牛顿第二定律得F=m由式和题给数据得F0=mgv=(2)设小球到达A点的速度大小为v1,作CDPA,交PA于D点,由几何关系得DA=RsinCD=R(1+cos)由动能定理有,-mgCD-F0DA=mv2-m由式和题给数据得,小球在A点的动量大小为p=mv1=(3)小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动,加速度大小为g。设小球在竖直方向的初速度为v,从C点落至水平轨道上所用时间为t。由运动学公式有vt+gt2=CDv=vsin由式和题给数据得t=,5.(2018北京理综,22,16分)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=10m,C是半径R=20m圆弧的最低点。质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度a=4.5m/s2,到达B点时速度vB=30m/s。取重力加速度g=10m/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I的大小;(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)100m(2)1800Ns(3)受力图见解析3900N,解析(1)根据匀变速直线运动公式,有L=100m(2)根据动量定理,有I=mvB-mvA=1800Ns,(3)运动员经C点时的受力分析如图根据动能定理,运动员在BC段运动的过程中,有,mgh=m-m根据牛顿第二定律,有FN-mg=m得FN=3900N,一题多解运动员在AB段所受合外力的冲量I=F合t=ma=1800Ns。,6.(2015安徽理综,22,14分)一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5m的位置B处是一面墙,如图所示。物块以v0=9m/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6m/s的速度反向运动直至静止。g取10m/s2。(1)求物块与地面间的动摩擦因数;(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)0.32(2)130N(3)9J,解析(1)由动能定理,有-mgs=mv2-m可得=0.32(2)由动量定理,有Ft=mv-mv可得F=130N(3)W=mv2=9J,7.2015课标,35(2),10分如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间。A的质量为m,B、C的质量都为M,三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。,答案(-2)MmM,第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B发生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞;所以只需考虑mv下,由位移公式可知t上v下,故上升过程中合外力的冲量大于下降过程中合外力的冲量,选项C错误。故选D。,解题思路物体动量的变化等于合外力的冲量,冲量等于力与时间的乘积。,3.(2017江苏无锡期中)下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是()A.只有甲、乙正确B.只有丙、丁正确C.只有甲、丙正确D.只有乙、丁正确,考查点本题考查动量守恒条件的理解与应用。为中等难度题。,答案C甲中子弹和木块组成的系统所受合外力为零,故动量守恒;乙中剪断细线时,墙对系统有作用力,故动量不守恒;丙中系统所受合外力为零,故动量守恒;丁中斜面固定,系统所受合外力不为零,动量不守恒,故只有选项C正确。,知识链接系统所受合外力为零,系统动量守恒。,4.(2017江苏连云港期中)如图所示,在光滑水平面上,有一质量为m=3kg的薄板和质量为m=1kg的物块,都以v=4m/s的初速度向相反方向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长,当薄板的速度为2.4m/s时,物块的运动情况是()A.做加速运动B.做减速运动C.做匀速运动D.以上运动都可能,答案A薄板足够长,则最终物块和薄板达到共同速度v,由动量守恒定律得(取薄板运动方向为正方向),mv-mv=(m+m)v,则v=m/s=2m/s,共同运动速度的方向与薄板初速度的方向相同。在物块和薄板相互作用过程中,薄板一直做匀减速运动,而物块先沿负方向减速到0,再沿正方向加速到2m/s。当薄板速度为v1=2.4m/s时,设物块的速度为v2,由动量守恒定律得mv-mv=mv1+mv2,v2=0.8m/s,即此时物块的速度方向沿正方向,故物块正做加速运动,选项A正确。,考查点本题考查动量守恒定律的应用。难度中等。,解题思路物块与薄板相对运动过程中在水平方向上不受外力,所以物块与薄板组成的系统在水平方向上动量守恒,且在相对运动的过程中任一时刻系统的总动量都不变。,5.(2018江苏苏州摸底)如图所示,PQS是固定于竖直平面内的光滑的圆形轨道,圆心O在S的正上方,在O和P两点处各有一质量为m的小物块a和b,从同一时刻开始,a自由下落,b沿圆弧下滑,以下说法正确的是()A.a、b在S点的动量相等B.a、b在S点的动量不相同C.a、b落至S点重力的冲量相等D.a、b落至S点合外力的冲量大小相等,二、多项选择题(每小题4分,共12分),答案BD根据机械能守恒定律可知,a、b在S点的速度大小相等,方向不同,根据p=mv知,动量的大小相等,但是方向不同,故A错误,B正确;同理,在相同的高度,两物体的速度大小相同,即速率相同,由p=mv知,a和b的动量大小相等,由于a的路程小于b的路程,故tatb,即a比b先到达S,可知a、b落至S点重力的冲量不同,故C错误;合外力的冲量等于动量的变化量,a、b两物体在运动的过程中,动量变化量的大小相等,则合外力冲量的大小相等,故D正确。,解题关键动量是矢量,等于物体的质量和速度的乘积。要求物体运动的时间,则要找出两个物体运动的速率大小关系:根据机械能守恒定律,相同高度处速率相同。,6.(2018江苏盐城调研)如图所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点时速度减为零。不计空气阻力,重力加速度为g。关于小球下落的整个过程,下列说法中正确的有()A.小球的机械能减少了mg(H+h)B.小球克服阻力做的功为mghC.小球所受阻力的冲量大于mD.小球动量的改变量等于所受阻力的冲量,答案AC由动能定理mg(H+h)-Wf=0,得Wf=mg(H+h),所以小球的机械能减少了mg(H+h),A选项正确,B选项错误;小球自由下落至地面过程,机械能守恒,mgH=mv2,v=,落到地面上后又陷入泥潭中,由动量定理IG-If=0-mv,所以If=IG+mv=IG+m,小球所受阻力的冲量大于m,所以C选项正确;由动量定理知小球动量的改变量等于合外力的冲量,所以D选项错误。,命题意图本题考查动能定理、动量定理等的应用。重在比较动能定理与动量定理的区别,以加深对这两个定理的理解。,7.(2017江苏南通期中)如图所示,轻质弹簧的一端固定在墙上,另一端与质量为m的物体A相连,A放在光滑水平面上,有一质量与A相同的物体B,从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下,与A相碰后一起将弹簧压缩,弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升。下列说法正确的是()A.弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghB.弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为C.B能达到的最大高度为