高中物理动量定理题20套(带答案)

1、高中物理动量定理题20套（带答案）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”，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；人给第一辆车水平冲量的大小。【答案】（1）-3kmgL；（2）mlOkgL。【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=-3kmgL即整个

2、过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgL。设第一辆车的初速度为第一次碰前速度为W，碰后共同速度为W，则由动量守恒得mv1=2mv211一kmgL=mv2一mv22120-k(2m)gL二0-1(2m)v222由以上各式得v°=JlOkgL所以人给第一辆车水平冲量的大小I=mv0=mJlOkgL2. 如图所示，质量M=1.0kg的木板静止在光滑水平面上，质量m=0.495kg的物块（可视为质点）放在的木板左端，物块与木板间的动摩擦因数"=0.4。质量m0=0.005kg的子弹以速度v°=300m/s沿水平方向射入物块并留在其中（子弹与物块作用时间极短），木板足够长，g

3、取10m/s2。求：（1）物块的最大速度V；（2）木板的最大速度v2；（3）物块在木板上滑动的时间t.Vom【答案】（1）3m/s；（2）1m/s；（3）0.5s。【解析】【详解】（1）子弹射入物块后一起向右滑行的初速度即为物块的最大速度，取向右为正方向，根据子弹和物块组成的系统动量守恒得：m0V0=（m+m0）V1解得：v1=3m/s（2）当子弹、物块和木板三者速度相同时，木板的速度最大，根据三者组成的系统动量守恒得：（m+m0）v1=（M+m+m0）v2。解得：v2=1m/s（3）对木板，根据动量定理得：卩（m+m0）gt=Mv2-0解得：t=0.5s32019年1月3日，嫦娥四号探测器成

4、功着陆在月球背面，并通过“鹊桥"中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球的新篇章。嫦娥四号探测器在靠近月球表面时先做圆周运动进行充分调整，最终到达离月球表面很近的着陆点。为了尽可能减小着陆过程中月球对飞船的冲击力，探测器在距月面非常近的距离处进行多次调整减速，离月面高h处开始悬停（相对月球速度为零），对障碍物和坡度进行识别，并自主避障。然后关闭发动机，仅在月球重力作用下竖直下落，探测器与月面接触前瞬间相对月球表面的速度为v，接触月面时通过其上的“四条腿"缓冲

5、，平稳地停在月面，缓冲时间为t,如图所示。已知月球的半径探测器质量为m0，引力常量为G。（1）求月球表面的重力加速度；（2）求月球的第一宇宙速度；（3）求月球对探测器的平均冲击力F的大小。【答案】V2g=2h【解析】【详解】由自由落体规律可知：v2=2gh解得月球表面的重力加速度：V2g=2h做圆周运动向心力由月表重力提供，则有:mv2mg=R解得月球的第一宇宙速度:v'=v(3)由动量定理可得:(F-mg)t=0-(-mv)00解得月球对探测器的平均冲击力的大小：4. 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

6、动员在咼度为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)1.2x104W(3)4.8x103N-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求解即可；【详解】（1）滑雪

7、者由斜面顶端滑到底端过程中，系统机械能守恒：mgh=丄mv22到达底端时的速率为：V=40m/s；（2）滑雪者由滑到斜面底端时重力的瞬时功率为：P=mg-v-sin30°=1.2x104W；G（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mgsin3Oo二ma，可以得到：a二gsin30°=5m/s2v0根据速度与时间关系可以得到：t二二8sa则重力的冲量为：I=mgt=4.8x103N-s，方向为竖直向下。G【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。5. 质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A

8、点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示物块以v0=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10m/s2.（1）求物块与地面间的动摩擦因数卩；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；求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.【答案】（1）卩二0.32（2）F=130N（3）W=9J【解析】（1）由动能定理，有:ymgs二1mv221mv2可得y=0.3220(2) 由动量定理，有FAt=mv'mv可得F=130N.1(3) W二一mv'2=9J.2【考点定位】本题考查动能

9、定理、动量定理、做功等知识6. 动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动，也适用于质点在变力作用下的运动，这时两个定理表达式中的力均指平均力，但两个定理中的平均力的含义不同，在动量定理中的平均力行是指合力对时间的平均值，动能定理中的平均力f2是合力指对位移的平均值.(1)质量为1.0kg的物块，受变力作用下由静止开始沿直线运动，在2.0s的时间内运动了2.5m的位移，速度达到了2.0m/s分别应用动量定理和动能定理求出平均力F1和F2的值.X.如图1所示，质量为m的物块，在外力作用下沿直线运动，速度由变化到v时，经历的时间为t，发生的位移为x.分析说明物体的平均速度v与v。、v满足什

10、么条件时，F1和f2是相等的.质量为m的物块，在如图2所示的合力作用下，以某一初速度沿x轴运动，当由位置,m兀rmx=0运动至x=A处时，速度恰好为0,此过程中经历的时间为t=，求此过程中物块2k所受合力对时间t的平均值.【答案】(1)F=1.0N,F2=0.8N；(2)当v=-t2kA亍时，F严2；(3)F【解析】【详解】解：(1)物块在加速运动过程中，应用动量定理有:Ft=mvit厂mv1.0x2.04解得：=20N=1.0N物块在加速运动过程中，应用动能定理有:F=mv222tmv21.0x2.02解得：F2=2T=KTn=0.8N物块在运动过程中，应用动量定理有:Ft=mv一mvio物

11、块在运动过程中，应用动能定理有：F11x=mv2一mv2222oxv+v当F=F时，由上两式得：v=-=(3)由图2可求得物块由x=0运动至x二A过程中，外力所做的功为:W=1kAA=1kA222设物块的初速度为v0，由动能定理得：W=02mv02解得：v；二设在t时间内物块所受平均力的大小为F，由动量定理得：-Ft=0-mv；兀Jm由题已知条件：t二2kA2Vk解得:7. 如图所示，木块A和四分之一光滑圆轨道B静置于光滑水平面上，A、B质量mA=mB=2.0kg。现让A以v0=4m/s的速度水平向右运动，之后与墙壁发生弹性碰撞(碰撞过程中无机械能损失)，碰撞时间为t=0.2s。取重力加速度g

12、=10m/s2.求： A与墙壁碰撞过程中，墙壁对木块平均作用力的大小； A滑上圆轨道B后，到达最大高度时与B的共同速度大小.【答案】F=80N(2)V=2m/s【解析】【详解】 以水平向左为正方向，A与墙壁碰撞过程，无机械能能损失，则以原速率弹回，对A，由动量定理得：Ft=mAv0-mA(-v0)，代入数据解得：F=80N； A滑上圆轨道B后到达最大高度时，AB速度相等，设A、B的共同速度为v,系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒得：mAv0=(mA+mB)v1，代入数据解得：V=2m/s；8. 以初速度v0=10m/s水平抛出一个质量为m=2kg的物体，若在抛出后3s过程中，它

13、未与地面及其它物体相碰，g取IOm/s2。求：(1) 它在3s内所受重力的冲量大小；(2) 3s内物体动量的变化量的大小和方向；(3) 第3秒末的动量大小。【答案】(1)60Ns(2)60kgm/s，竖直向下(3)20、i0kg-m/s【解析】【详解】(1) 3s内重力的冲量：I=Ft=mgt=2X10X3Ns=60Ns(2) 3s内物体动量的变化量，根据动量定理：P=mgt=20X3kgm/s=60kgm/s方向：竖直向下。(3) 第3s末的动量：P芹=mv末=mIv2+v2=2、;IO2+(gt)2=2010kg-m/s9. 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

14、平面间的夹角涉=30°,两导轨间距d=0.2m,导轨的N、Q之间连接一阻值R=0.9Q的定值电阻。金属杆ab的电阻r=0.1Q,质量m=20g,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8=0.5T。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j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10m/s2。(1)求金属杆的速度v随时间t变化的关系式；请作出拉力F随时间t的变化关系图像；求01s内拉力F的冲量。【答案】(1)v=5t(2)图见解析；(3)/=0.225N-sF【解析】【详解】(1)设瞬时感

15、应电动势为e,回路中感应电流为j,金属杆ab的瞬时速度为v。由法拉第电磁感应定律：e=Bdve闭合电路的欧姆定律：i=一由乙图可得，i=0.5t联立以上各式得：v=5t(2) ab沿导轨向上运动过程中，由牛顿第二定律，得:F-Bid-mgsin0=ma由第(1)问可得，加速度a=5m/s2联立以上各式可得：F=0.05t+0.2由此可画出F-t图像：(3) 对金属棒必，由动量定理可得：【F-mgtsin0-BIdt=mv由第(1)问可得：t=1s时，v=5m/s联立以上各式，得：/=0.225N-sF1另解：由F-t图像的面积可得/=(0.2+0.25)x1N-s=0.225N-sF210.

16、小物块电量为+q，质量为m,从倾角为0的光滑斜面上由静止开始下滑，斜面高度为h,空间中充满了垂直斜面匀强电场，强度为E,重力加速度为g,求小物块从斜面顶端滑到底端的过程中：(1)电场的冲量.(2)小物块动量的变化量.方向垂直于斜面向下(2)方向沿斜面向下【解析】(1) 小物块沿斜面下滑，根据牛顿第二定律可知：mgsin0=ma，贝9：a=gsin0、h1oc1莎根据位移与时间关系可以得到：=歹gsin012，贝y：t=sin02sin0gEqi'2h、，-.一一，一则电场的冲量为：1=Eqt=，方向垂直于斜面向下sin0耳g(2) 根据速度与时间的关系，小物块到达斜面底端的速度为：v=

17、at=gsin0-t则小物块动量的变化量为:=mJ2ghg12h方向沿斜面向下.Ap=mv=mgsin01=mgsin0-sin0点睛：本题需要注意冲量以及动量变化量的矢量性的问题，同时需要掌握牛顿第二定律以及运动学公式的运用.11. 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变化的图像如图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0求：10-TII«T_F5f*丄_I丄.0|2J45ffh融前3s内拉力F的冲量.第2s末拉力F的功率.【答案】(i)25N-s(2)50W【解析】【详解】(1) 由动量定理有I二Ft+Ft1122即前3s内拉力F的冲量为I二25N-s(2) 设物体在运动过程中所受滑动摩擦力大小为办则在2s6s内，由动量定理有Ftf(t+1)=02223设在1s3s内物体的加速度大小为a,则由牛顿第二定律有Ff=ma2丿第2s末物体的速度为v=at2第2s末拉力F的功率为P=Fv2联立以上方程可