高中物理动量定理模拟试题及解析

1、高中物理动量定理模拟试题及解析一、高考物理精讲专题动量定理1 如图所示，静置于水平地面上的二辆手推车沿一直线排列，质量均为m，人在极短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 时停。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k 倍，重力加速度为 g，若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，碰撞吋间很短，忽咯空气阻力，求：(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功；(2)人给第一辆车水平冲量的大小。【答案】 (1)-3kmgl； (2) m 10kgl 。【解析】【分析】【详解】(1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为w，则w=-kmgl-2kmgl=

2、-3kmgl即整个过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgl。(2)设第一辆车的初速度为v0，第一次碰前速度为v1，碰后共同速度为v2，则由动量守恒得mv1=2mv2kmgl1 mv121 mv0222k (2 m)gl01 (2 m)v222由以上各式得v010kgl所以人给第一辆车水平冲量的大小imv0m 10kgl2 如图所示，一个质量为m 的物体，初速度为v0，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 vt 。(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

3、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fma ,加速度定义 aviv0 解得tftmvimv0即动量定理 , ft 表示物体所受合力的冲量，mvt-mv0 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ftmvimv0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 北京将在2022 年举办冬季奥运会，滑雪运动将速度与技巧完美地结合在一起，一直深受广大观众的欢迎。一质量为60kg 的运

4、动员在高度为h 80m，倾角为30的斜坡顶端，从静止开始沿直线滑到斜面底端。下滑过程运动员可以看作质点，收起滑雪杖，忽略摩擦阻力和空气阻力，g 取 10m / s2 ，问：（ 1）运动员到达斜坡底端时的速率v ；（ 2）运动员刚到斜面底端时，重力的瞬时功率；（ 3）从坡顶滑到坡底的过程中，运动员受到的重力的沖量。【答案】（ 1） 40m / s （ 2） 1.210 4w （ 3） 4.8 103 n s方向为竖直向下【解析】【分析】（ 1）根据牛顿第二定律或机械能守恒定律都可以求出到达底端的速度的大小；（ 2）根据功率公式进行求解即可；（ 3）根据速度与时间关系求出时间，然后根据冲量公式进行

5、求解即可；【详解】（1）滑雪者由斜面顶端滑到底端过程中，系统机械能守恒：mgh1 mv22到达底端时的速率为：v40m / s ；（2）滑雪者由滑到斜面底端时重力的瞬时功率为：pg mg v sin 30 1.2 104w ；（3）滑雪者由斜面顶端滑到底端过程中，做匀加速直线运动根据牛顿第二定律 mg sin 300ma ，可以得到： ag sin 30 5m / s2根据速度与时间关系可以得到：v 08sta则重力的冲量为： i g mgt4.8 103 ns ，方向为竖直向下。【点睛】本题关键根据牛顿第二定律求解加速度，然后根据运动学公式求解末速度，注意瞬时功率的求法。4 如图所示，真空中

6、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。现使一电子从两金属板左侧中间以7v0=2.0 10m/s 的速度垂直于电场方向进入电场，然后从两金属板右侧射出。已知电子的质量-30-19m=0.91 10 kg，电荷量 e=1.6 10c，两极板电场的边缘效应及电子所受的重力均可忽略不计（计算结果保留两位有效数字），求：（1）电子在电场中运动的加速度a 的大小；（ 2）电子射出电场时在沿电场线方向上的侧移量y；（ 3）从电子进入电场到离开电场的过程中，其动量增量的大小。【

7、答案】（ 1）14224m/s；（ ）；（） 2.3 10 kg m/s 。5.0 100.63m32【解析】【详解】（1）设金属板 a、b 间的电场强度为e，则 eu，根据牛顿第二定律，有deema电子在电场中运动的加速度eeue91 1.610 192142amdm3.2 10 20.91 10 30m/s5.0 10m/s（ 2）电子以速度 v0 进入金属板 a、b 间，在垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，电子在电场中运动的时间为t l 0.1 7 s 5.0 10 9 s v0 2.0 10电子射出电场时在沿电场线方向的侧移量y 1 at 22代入数

8、据y15.01014(5.010 9 ) 2 cm0.63cm2（3）从电子进入电场到离开电场的过程中，由动量定理，有eetp其动量增量的大小eul1.6010 19910.124p = dv3.210 22.0107kg m/s=2.3 10kg m/s05 如图所示，质量的小车a 静止在光滑水平地面上，其上表面光滑，左端有一固定挡板。可视为质点的小物块 b 置于 a 的最右端， b 的质量 。现对小车 a 施加一个水平向右的恒力 f=20n，作用 0.5s 后撤去外力，随后固定挡板与小物块 b 发生碰撞。假设碰撞时间极短，碰后 a、 b 粘在一起，继续运动。求：（ 1）碰撞前小车 a 的速

9、度；（ 2）碰撞过程中小车 a 损失的机械能。【答案】（ 1） 1m/s （2） 25/9j【解析】【详解】（1） a 上表面光滑，在外力作用下，a 运动，对 a，由动量定理得：，代入数据解得：m/s ；b 静止，（2） a、 b 碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，代入数据解得：，碰撞过程， a 损失的机械能：，代入数据解得：；6 如图所示，质量为m=0.5kg 的木块，以v0=3.0m/s 的速度滑上原来静止在光滑水平面上的足够长的平板车，平板车的质量m=2.0kg。若木块和平板车表面间的动摩擦因数=0. 3，重力加速度g=10m/s 2，求：(1)平板车的最大速度；

10、(2)平板车达到最大速度所用的时间.【答案】（ 1） 0.6m/s（2） 0.8s【解析】【详解】（1）木块与平板车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0=(m+m) v，解得 :v=0.6m/s（2）对平板车，由动量定律得： mgt=mv解得 : t=0.8s7 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目一个质量为 60kg 的运动员从离水平网面3.2m 高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高 5m 处，已知运动员与网接触的时间为1.2s（ g 取 10m/s2）求：（ 1）运动员自由下落到接触网时的瞬时速度（2）若把网对运动员的作用

11、力当做恒力处理，此力的大小是多少【答案】（ 1） 8m/ s，方向向下；（2）网对运动员的作用力大小为1500n【解析】【分析】（1）根据题意可以把运动员看成一个质点来处理，下落过程是自由落体运动，由位移 -速度公式即可求出运动员着网前瞬间的速度大小；（ 2）上升过程是竖直上抛运动，我们可以算出自竖直上抛运动的初速度，算出速度的变化量，由动量定理求出网对运动员的作用力大小【详解】（1）从 h1=3.2m自由落体到床的速度为v1v22gh，则：11代入数据可得： v1=8m/ s，方向向下；（2）离网的速度为v2，则： v22gh210m / s ，方向竖直向上，规定向下为正方向，由动量定理得：

12、mgt -ft=mv2-mv 1可得： f mgmv2mv1 =1500nt所以网对运动员的作用力为1500n【点睛】本题关键是对运动员的各个运动情况分析清楚，然后结合机械能守恒定律、运动学公式、动量定理列式后联立求解8 如图，质量分别为m1 10kg 和 m2 2.0kg 的弹性小球a、 b 用弹性轻绳紧紧的把它们捆在一起，使它们发生微小的形变，该系统以速度v0 0.10m/s 沿光滑水平面向右做直线运动，某时刻轻绳突然自动断开，断开后，小球b 停止运动，小球 a 继续沿原方向直线运动。求： 刚分离时，小球a 的速度大小v1； 两球分开过程中，小球a 受到的冲量【答案】 0.12m/s； 【

13、解析】【分析】i。根据“弹性小球 a、 b 用弹性轻绳紧紧的把它们捆在一起，使它们发生微小的形变”、“光滑水平面”“某时刻轻绳突然自动断开”可知，本题考察类“碰撞”问题。据类“碰撞”问题的处理方法，运用动量守恒定律、动量定理等列式计算。【详解】 两小球组成的系统在光滑水平面上运动，系统所受合外力为零，动量守恒，则：代入数据求得： 两球分开过程中，对a，应用动量定理得：9 如图所示，光滑水平面上小球a、b 分别以3.2 m/s 、2.0m/s的速率相向运动，碰撞后a球静止已知碰撞时间为0. 05s， a、b 的质量均为0.5kg求：(1)碰撞后 b 球的速度大小；(2)碰撞过程 a 对 b 平均

14、作用力的大小【答案】（ 1） 1.2m/s ，方向水平向右（2 ）32n【解析】【分析】【详解】（ 1） a.b 系统动量守恒，设 a 的运动方向为正方向由动量守恒定律得mva- mvb=0+mvb解得vb=1.2m/s ，方向水平向右（2）对 b，由动量定理得ft=pb=mvb -（ - mvb）解得f=32n【点睛】根据动量守恒定律求碰撞后b 球的速度大小；对b，利用动量定理求碰撞过程a 对 b 平均作用力的大小10 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对人刚产生作用力前人下落的距离为 h（可视为自由落体运动）此后经历时间 t 安全带达到最大伸长，若在

15、此过程中该作用力始终竖直向上，求：（ 1）整个过程中重力的冲量；（ 2）该段时间安全带对人的平均作用力大小【答案】 （1）（ 2）【解析】试题分析：对自由落体运动，有：h=解得：，则整个过程中重力的冲量i=mg（t+t 1） =mg（ t+）（2）规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，有：mg（t 1+t） ft=0解得：f=11 如图所示，小球a 系在细线的一端，细线的另一端固定在0 点， 0 点到水平面的距离为 h.物块 b 的质量是小球a 的 2 倍，置于粗糙的水平面上且位于0 点的正下方，物块与水平面之间的动摩擦因数为现.拉动小球使细线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点

16、时与物块发生弹性正碰.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g.求：(1)碰撞后，小球a 反弹瞬间的速度大小；(2)物块b 在水平面上滑行的时间t.【答案】（1）gh（ 2）2gh84 g【解析】（1）设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1 ，碰后a、b 速度分别为 v1 和 v2 ，碰撞前后的动量和机械都守恒，则有：mgh1 mv122mv1mv1 2mv21 mv121 mv12 1 2mv22222解得： v12gh ， v222gh ，33所以碰后 a 反弹瞬间速度大小为2gh ；3（2）物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小f 2 mg ，设物块在水平面上滑行的时间为t，根据动量定量，有：ft02mv222gh解得： t3g点睛：本题综合考查动量守恒定律、机械能守恒定律及动量定理，要注意正确分析物理过程，选择合适的物理规律求解，要明确碰撞的基本规律是系统的动量守恒12 有一水龙头以每秒800g水，盆的质量500g，注至 5s注入盆中的水流的速度约为多大水的流量竖直注入盆中末时，磅秤的读数为?,盆放在