物理动量定理题20套(带答案)

1、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1.2022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的I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)1800N-S(3)

2、3900N【解析】(1)已知AB段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即V2-v2=2aL0._V2V2可解得：L-e-=100m2a(2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以I-mvB-0-1800N-s(3)小球在最低点的受力如图所示，.，一、，-V2由牛顿第二定律可得：N-mg-m-c-从B运动到C由动能定理可知:,1.1.mghmv2一一mv222C2b解得;N=3900N故本题答案是：(1)乙=1。丽(2)/=1800Ms(3)N=3900N点睛：本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿第二定律求解最低点受到的支持力大小.2.如

3、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，碰撞时间很短，忽咯空气阻力，求：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。HllilHllil【答案】(1)-3kmgL；(2)m010kgL。【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即整个过程中摩擦阻力所做的总功为-3kmgL。设第一辆车的初

4、速度为v0，第一次碰前速度为匕，碰后共同速度为v2，则由动量守恒得mv1=2mv2-kmgL-kmgL=mv2-mv221201小、-k(2m)gL=0-(2m)v222由以上各式得v=J10kgL所以人给第一辆车水平冲量的大小I=mv=m*0kgL.如图所示，一质量m1=0.45kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量m2=0.4kg的小物体，小物体可视为质点.现有一质量m0=0.05kg的子弹以水平速度v0=100m/s射中小车左端，并留在车中，已知子弹与车相互作用时间极短，小物体与车间的动摩擦因数为口=0.5,最终小物体以5m/s的速度离开小车.g取10m/s2求:uMrn

5、i(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小.(2)小车的长度.【答案】4.5N-S(2)5.5m【解析】子弹进入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，有:mv=(m+m)v,mv=(m+m)v,可解得0o011对子弹由动量定理有：1=v=10m/s-1mv-mvio,I4.5Ns(或kgm/s)；三物体组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有:(m+m)v=(m+m)v+mv-0110122一r1/、1/、1设小车长为L,由能量守恒有imgL=2(m+m)2-2(m+m)v；-2m2V2联立并代入数值得L=5.5m；点睛：子弹击中小车过程子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量

6、守恒定律可以求出小车的速度，根据动量定理可求子弹对小车的冲量；对子弹、物块、小车组成的系统动量守恒，对系统应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.在某次短道速滑接力赛中，质量为50kg的运动员甲以6m/s的速度在前面滑行，质量为60kg的乙以7m/s的速度从后面追上，并迅速将甲向前推出，完成接力过程.设推后乙的速度变为4m/s，方向向前，若甲、乙接力前后在同一直线上运动，不计阻力，求：接力后甲的速度大小；乙对甲平均作用力的大小.若甲乙运动员的接触时间为0.5s,乙对甲平均作用力的大小.【答案】(1)9.6m/s；(2)360N；【解析】【分析】=mv=mv+mvv甲甲乙乙(1)由动量

7、守恒定律得mv+mv甲甲乙乙vI=9.6m/s;甲(2)对甲应用动量定理得历=机M-mv甲甲甲甲声二360N.如图，一轻质弹簧两端连着物体力和B,放在光滑的水平面上，某时刻物体力获得一大小为热的水平初速度开始向右运动。已知物体力的质量为m,物体B的质量为2m,求：弹簧压缩到最短时物体B的速度大小；弹簧压缩到最短时的弹性势能；从小开始运动到弹簧压缩到最短的过程中，弹簧对八的冲量大小。【答案】(1)(2)(3)【解析】【详解】弹簧压缩到最短时，力和B共速，设速度大小为，由动量守恒定律有TOC o 1-5 h z得(2)对八、B和弹簧组成的系统，由功能关系有得对八由动量定理得得.两根平行的金属导轨，

8、固定在同一水平面上，磁感强度B=0.5T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计.导轨间的距离l=0.20m,两根质量均m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R=0.50Q.在t=0时刻，两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行，大小0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动.经过T=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2求此时两金属杆的速度各为多少？【答案】8.15m/s【答案】8.15m/s1.85m/s【解析】设任一时刻工两金属杆甲、乙之间的距离为，速度分别为和，经过很短时间，杆甲移动距离

9、，杆乙移动距离，回路面积改变由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势：回路中的电流：杆甲的运动方程：由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反，所以两杆的动量变化(时为0)等于外力F的冲量：联立以上各式解得代入数据得=8.15m/s=1.85m/s【名师点睛】两杆同向运动，回路中的总电动势等于它们产生的感应电动势之差，即与它们速度之差有关，对甲杆由牛顿第二定律列式，对两杆分别运用动量定理列式，即可求解.如图，有一个光滑轨道，其水平部分MN段和圆形部分NPQ平滑连接，圆形轨道的半径/?=0.5m；质量为m1=5kg的A球以=6m/s的速度沿轨道向右运动，与静止在水平轨道上质量为m2=4k

10、g的B球发生碰撞，两小球碰撞过程相互作用的时为fo=O.O2s,碰撞后B小球恰好越过圆形轨道最高点。两球可视为质点，=10m/s2o求：(1)碰撞后A小球的速度大小。碰撞过程两小球间的平均作用力大小。【答案】(1)2m/s(2)1000N【解析】【详解】(1)B小球刚好能运动到圆形轨道的最高点：mg=m.TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark102 22R11设B球碰后速度为、，由机械能守恒可知：mvv2=2mgR+-mv22222222A、B碰撞过程系统动量守恒：mv=mv+mv101122碰后A速度v1=2m/sA、B碰撞过程，对B球：Ft=mv022得碰撞过

11、程两小球间的平均作用力大小F=1000N.质量m=0.60kg的篮球从距地板H=0.80m高处由静止释放，与水平地板撞击后反弹上升的最大高度h=0.45m,从释放到弹跳至h高处经历的时间t=1.1s,忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2求：(1)篮球与地板撞击过程中损失的机械能AE；(2)篮球对地板的平均撞击力的大小.【答案】(1)2.1J(2)16.5N,方向向下【解析】【详解】(1)篮球与地板撞击过程中损失的机械能为AE=mgHmgh=0.6x10 x(0.80.45)J=2.1J(2)设篮球从H高处下落到地板所用时间为t1，刚接触地板时的速度为v1；反弹离地时的速度为v2,上升的时

12、间为。，由动能定理和运动学公式2下落过程11、mgH=2mv2解得v=4m/s1t-1=0.4s1g上升过程一mgh-0一2mv2解得v-3m/s2vt0.3s2g篮球与地板接触时间为At-t一t一t-0.4s12设地板对篮球的平均撞击力为F,取向上为正方向，由动量定理得(F-mg)At=mv-(-mv)21解得F=16.52V根据牛顿第三定律，篮球对地板的平均撞击力Ff=F=16.5N,方向向下.点睛：本题主要考查了自由落体运动的基本规律，在与地面接触的过程中，合外力对物体的冲量等于物体动量的变化量，从而求出地板对篮球的作用力.mv.如图所示，在粗糙的水平面上0.5a1.5a区间放置一探测板

13、(a=/)。在水平面的上方存在水平向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场右边界离小孔。距离为6位于水平面下方离子源C飘出质量为m，电荷量为q，初速度为0的一束负离子，这束离子经2mv2电势差为U=a的电场加速后，从小孔。垂直水平面并垂直磁场射入磁场区域，t时9q间内共有N个离子打到探测板上。(1)求离子从小孔。射入磁场后打到板上的位置。(2)若离子与挡板碰撞前后没有能量的损失，则探测板受到的冲击力为多少？(3)若射到探测板上的离子全部被板吸收，要使探测板不动，水平面需要给探测板的摩擦力为多少？2Nmv3Nmv【答案】(1)打在板的中间(2)0方向竖直向下(3)J一0方向水平向左3t3t-1【

14、解析】(1)在加速电场中加速时据动能定理：qU=-mv2，2代入数据得v=-v30v2一一.，一mv2mv2在磁场中洛仑兹力提供向心力：qvB=m，所以半径r=才=arqB3qB3轨迹如图:TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark111 OfO=-a,ZOOfA=300,OA=-acos30o=a333所以=OAtan600=，离子离开磁场后打到板的正中间。设板对离子的力为F，垂直板向上为正方向，根据动量定理：（12、，Ft=Nmvsin3Oo-Nmvsm30。/=Nmv3o2NmvF=03t2Nmv根据牛顿第三定律，探测板受到的冲击力大小为丁，方向竖直向下。（3）

15、若射到探测板上的离子全部被板吸收，板对离子水平方向的力为T，根据动量定理:TOC o 1-5 h z3人,3NmvTt=Nmvcos30o=Nmv，T=o- HYPERLINK l bookmark116 3o3t3Nmv离子对板的力大小为一方向水平向右。3Nmv。所以水平面需要给探测板的摩擦力大小为一,方向水平向左。10.一个质量为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变化的图象如图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末物体速度减小为求：前3s内拉力F的冲量。第2s末拉力F的功率。

16、【答案】（1）（2）【解析】【详解】冲量为：即前3s内拉力F的冲量为加川心设物体在运动过程中所受滑动摩擦力大小为力则在内，由动量定理有：设在内物体的加速度大小为。，则由牛顿第二定律有：第2s末物体的速度为：第2s末拉力F的功率为：v联立以上方程代入数据可求出F的功率为：.起跳摸高是学生常进行的一项活动。某中学生身高1.80m,质量70kg。他站立举臂，手指摸到的高度为2.10m.在一次摸高测试中，如果他下蹲，再用力瞪地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到高度为2.55m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7s。不计空气阻力，(g=10m/s2).求：他跳起刚离地时的速度大小；从蹬地到离开地面过程中重力的冲量的大小；上跳过程中他对地面平均压力的大小。【答案】(1)3m/s(2)(2)1000N【解析】【分析】人跳起后在空中运动时机械能守恒，由人的重心升高的高度利用机械能守恒可求得人刚离地时的速度；人在与地接触时，地对人的作用力与重力的合力使人获得上升的速度，由动量定理可求得地面对他的支持力，再由牛顿第三定律可求得他对地面的平均压力；【详解】(1)跳起后重心升高根据机械能守恒定律：，解得：；(2)根据冲量公式可以得到从蹬地到离开地面过程中重力的冲量的大小为：,方向竖直向下；(3)上跳过程过程中，取向上为正方向，由动量定理即：，将数据代入上式可得根据牛顿第三定律可知：对地面的平均压