微专题(一)　用动量定理解答流体类问题和多过程问题

用动量定理解答流体类问题和多过程问题01.知识点一03.随堂自主检测04.课时素养评价3内容索引02.知识点二01.知识点一【重难突破】流体类模型流体及其特点通常液体流、气体流等被广义地视为“流体”，质量具有连续性，通常已知密度ρ分析步骤1建立“柱状模型”，沿流速v的方向选取一段柱形流体，其横截面积为S2微元研究，作用时间Δt内的一段柱形流体的长度Δl＝vΔt，对应的质量为Δm＝ρSvΔt3建立方程，应用动量定理研究这段柱状流体

答案：D

答案：A

02.知识点二【重难突破】用动量定理解多过程问题(1)对于过程较复杂的运动，可分段应用动量定理，也可整个过程应用动量定理．(2)物体受多个力作用，力的方向和作用时间往往不同，列动量定理时应引起关注．例2在蹦床比赛中，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5.0m高处．已知运动员与网接触的时间为1.2s，若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小．(g＝10m/s2)答案：1500N

答案：C

03.随堂自主检测1．舞中幡是中国传承千年的杂技项目之一，在抛中幡表演中，杂技演员站在地上，将幡从胸口处竖直向上抛起，1.5s后，在自己的胸口处开始接幡，并下蹲缓冲，经过0.5s，将幡接稳在手中．若一根中幡质量约为20kg，重力加速度g＝10m/s2.假设忽略幡运动过程中所受的空气阻力，杂技演员接幡过程中，幡对手的平均作用力大小为(

)A．300N B．500NC．600N D．800N答案：B解析：中幡竖直向上抛起，1.5s后在胸口处接住，根据竖直上抛的对称性，中幡下落到胸口的时间为t＝0.75s，则接幡时幡的速度v＝gt＝10×0.75m/s＝7.5m/s，根据动量定理，规定竖直向下为正方向，则有(F＋mg)t0＝0－mv，解得手对幡的平均作用力为F＝－500N，方向竖直向上，根据牛顿第三定律得，幡对手的平均作用力大小为500N，B正确．

答案：BC

3．福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响．已知10级台风的风速范围为24.5m/s～28.4m/s，16级台风的风速范围为51.0m/s～56.0m/s.若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的(

)A．2倍 B．4倍C．8倍 D．16倍答案：B

04.课时素养评价31．一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动．F随时间t的变化规律如图所示，4s末物块速度的大小为(

)A．1m/s B．2m/sC．4m/s D．0答案：A

2.如图所示，一个钢珠自空中自由下落，然后陷入沙坑中，不计空气阻力，把在空中下落的过程视为过程Ⅰ，进入沙坑直到停止的过程视为过程Ⅱ，则(

)A．过程Ⅱ中钢珠的动量改变量等于零B．过程Ⅱ中阻力的冲量大小等于过程Ⅰ中重力的冲量大小C．整个过程中合外力的总冲量等于零D．过程Ⅰ中钢珠动量的改变量大于重力的冲量答案：C解析：过程Ⅱ中钢珠的速度变化量不为零，所以钢珠动量的改变量不等于零，A错误；在整个过程中，根据动量定理知，总冲量为零，即过程Ⅱ中阻力的冲量大小等于过程Ⅰ中重力的冲量大小和过程Ⅱ中重力的冲量大小之和，所以过程Ⅱ中阻力的冲量大小大于过程Ⅰ中重力的冲量大小，B错误，C正确；过程Ⅰ中钢珠只受重力，根据动量定理可知，过程Ⅰ中钢珠动量的改变量等于重力的冲量，D错误．

答案：A

4．如图甲，某同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙．当电吹风设置在某挡位(吹风功率一定)垂直向托盘吹风时，电子秤示数与放上一质量为m的砝码时一致，出风口半径为r，空气密度为ρ，重力加速度大小为g.

答案：B

5．(多选)一辆玩具汽车在水平地面上做直线运动，其速度v与时间t的关系如图所示．已知玩具汽车的质量为2kg，运动过程中受到的阻力f始终为车重的0.1，重力加速度g＝10m/s2，下列说法正确的是(

)A.t＝3s时，汽车的加速度开始反向B．0～3s内，牵引力的冲量大小为18N·sC．3～4s时间内因刹车额外产生的制动力的大小为12ND．0～6s内，汽车克服阻力f做的功为32J答案：ABD解析：由v-t图像可得，t＝3s时斜率由正值变为负值，所以t＝3s时汽车的加速度开始反向，A正确；0～3s内，由动量定理可得I－0.1mgt1＝mv1，其中t1＝3s，v1＝6m/s，解得0～3s内牵引力的冲量大小为I＝18N·s，B正确；3～4s内由图像可知加速度大小a＝6m/s2，由牛顿第二定律可得F＋0.1mg＝ma，计算可得因刹车额外产生的制动力的大小为10N，C错误；v-t图像与时间轴围成的图形的面积表示位移大小，0～4s内汽车的位移大小x1＝12m，克服阻力f做的功为Wf＝0.1mgx1＝24J，4～6s内汽车的位移大小x2＝4m，克服阻力f做的功为W′f＝0.1mgx2＝8J，0～6s内克服阻力f做的功为Wf总＝24J＋8J＝32J，D正确．6．如图乙所示，一质量m＝4kg的物体静置在粗糙的水平地面上，物体与地面的摩擦因数μ＝0.5，从t＝0时刻开始对物体施加一水平力F，其大小如图甲所示．已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，则在t＝1.0s物体的速度大小为(

)A．1.25m/s B．2.25m/sC．2.75m/s D．6.25m/s答案：B

7.(多选)水平推力F1和F2分别作用于水平面上等质量的甲、乙两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下来．两物体的v-t图像如图所示，图中线段AB∥CD，则整个运动过程中(

)A．F1的冲量大于F2的冲量B．F1的冲量等于F2的冲量C．两物体受到的摩擦力大小相等D．摩擦力对甲的冲量小于摩擦力对乙的冲量答案：CD解析：甲、乙先做加速运动，撤去推力后做减速运动．题图中线段AB∥CD，表明甲、乙两物体做匀减速运动的加速度相同，依题意，二者质量相等，由牛顿第二定律f＝ma，两物体受到的摩擦力大小相等，C正确；因为整个运动过程中两物体的动量改变量均为零，由IF＋If＝0，推力的冲量大小等于物体受到的摩擦力的冲量大小，由题图可知，甲的运动时间小于乙的运动时间，所以摩擦力对甲的冲量小于摩擦力对乙的冲量，则F1的冲量小于F2的冲量，A、B错误，D正确．8.如图，嫦娥六号于2024年6月2日6时23分成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务．着陆前探测器先在离月面高度为h的圆轨道做周期为T的圆周运动，随后实施降轨，当离月面高度为100m时悬停避障．

答案：B

9.(16分)生活中常用高压水枪清洗汽车，当高速水流射向物体，会对物体表面产生冲击力，从而实现洗去污垢的效果．图为利用水枪喷水洗车的简化示意图．已知水枪喷水口的横截面积为S，水的密度为ρ，不计流体内部的黏滞力．假设水流垂直打到车身表面后不反弹，测得水枪管口单位时间内喷出水流体积为Q.(1)求水枪喷水口喷出水流的速度大小v；

(2)高压水枪通过动力装置将水由静止加速喷出，求喷水时动力装置的输出功率P至少有多大；

(3)清洗车身时，汽车静止不动，忽略水流喷出后在竖直方向的运动．计算水流对车身表面的平均作用力的大小F.

10．(16分)泥石流是指由于降水(暴雨、冰川、积雪融化等)在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流．泥石流流动的全过程虽然只有很短时间，但由于其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大．某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究，他们设计了如图甲所示的模型：在水平地面上放置一个质量为m＝4kg的物体，让其在随时间均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随时间变化如图乙所示，已知物体与地面间的摩擦因