2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動量守恒 第1講 動量 沖量 動量定理練習(xí)

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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動量守恒 第1講 動量 沖量 動量定理練習(xí) 1. (2018·山東淄博一中質(zhì)檢)如圖所示是一種彈射裝置,彈丸的質(zhì)量為m,底座的質(zhì)量M=3m,開始時均處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)彈簧釋放將彈丸以對地速度v向左發(fā)射出去后,底座反沖速度的大小為v,則摩擦力對底座的沖量為 (  ) A.0            B.mv,方向向左 C.mv,方向向右 D.mv,方向向左 解析:選B.設(shè)向左為正方向,對彈丸,根據(jù)動量定理:I=mv;則彈丸對底座的作用力的沖量為-mv,對底座根據(jù)動量定理:If+(-mv)=-3m·得:If=+,正號表示正方向,向左;故選B. 2

2、. 如圖所示,PQS是固定于豎直平面內(nèi)的光滑的圓弧軌道,圓心O在S的正上方.在O和P兩點(diǎn)各有一質(zhì)量為m的小物體a和b,從同一時刻開始,a自由下落,b沿圓弧下滑.以下說法正確的是(  ) A.a(chǎn)比b先到達(dá)S,它們在S點(diǎn)的動量不相同 B.a(chǎn)與b同時到達(dá)S,它們在S點(diǎn)的動量不相同 C.a(chǎn)比b先到達(dá)S,它們在S點(diǎn)的動量相同 D.b比a先到達(dá)S,它們在S點(diǎn)的動量相同 解析:選A.在物體下落的過程中,只有重力對物體做功,故機(jī)械能守恒,故有mgh=mv2,解得v=,所以在相同的高度,兩物體的速度大小相同,即速率相同.由于a的路程小于b的路程,故ta<tb,即a比b先到達(dá)S,又因為到達(dá)S點(diǎn)時

3、a的速度豎直向下,而b的速度水平向左,故兩物體的動量不相同,A正確. 3.在水平力F=30 N的作用下,質(zhì)量m=5 kg的物體由靜止開始沿水平面運(yùn)動.已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,若F作用6 s后撤去,撤去F后物體還能向前運(yùn)動多長時間才停止?(g取10 m/s2) 解析:法一:用動量定理解,分段處理 選物體為研究對象,對于撤去F前物體做勻加速運(yùn)動的過程,受力情況如圖甲所示,始態(tài)速度為零,終態(tài)速度為v,取水平力F的方向為正方向,根據(jù)動量定理有 (F-μmg)t1=mv-0. 對于撤去F后,物體做勻減速運(yùn)動的過程,受力情況如圖乙所示,始態(tài)速度為v,終態(tài)速度為零.根據(jù)動量定理有

4、-μmgt2=0-mv. 以上兩式聯(lián)立解得 t2=t1=×6 s=12 s. 法二:用動量定理解,研究全過程 選物體作為研究對象,研究整個運(yùn)動過程,這個過程的始、終狀態(tài)的物體速度都等于零. 取水平力F的方向為正方向,根據(jù)動量定理得 (F-μmg)t1+(-μmg)t2=0 解得t2=t1=×6 s=12 s. 答案:12 s 4.(2016·高考北京卷)(1)動量定理可以表示為Δp=FΔt,其中動量p和力F都是矢量.在運(yùn)用動量定理處理二維問題時,可以在相互垂直的x、y兩個方向上分別研究.例如,質(zhì)量為m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后彈出的角度也是θ,碰撞前后的速

5、度大小都是v,如圖1所示.碰撞過程中忽略小球所受重力. a.分別求出碰撞前后x、y方向小球的動量變化Δpx、Δpy; b.分析說明小球?qū)δ景宓淖饔昧Φ姆较颍? (2)激光束可以看做是粒子流,其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運(yùn)動.激光照射到物體上,在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時,也會對物體產(chǎn)生作用.光鑷效應(yīng)就是一個實(shí)例,激光束可以像鑷子一樣抓住細(xì)胞等微小顆粒.一束激光經(jīng)S點(diǎn)后被分成若干細(xì)光束,若不考慮光的反射和吸收,其中光束①和②穿過介質(zhì)小球的光路如圖2所示.圖中O點(diǎn)是介質(zhì)小球的球心,入射時光束①和②與SO的夾角均為θ,出射時光束均與SO平行.請在下面兩種情況下,分析說明兩光束因折射

6、對小球產(chǎn)生的合力的方向. a.光束①和②強(qiáng)度相同; b.光束①比②強(qiáng)度大. 解析:(1)a.x方向:動量變化為 Δpx=mvsinθ-mvsinθ=0 y方向:動量變化為 Δpy=mvcosθ-(-mvcosθ)=2mvcos θ 方向沿y軸正方向. b.根據(jù)動量定理可知,木板對小球作用力的方向沿y軸正方向;根據(jù)牛頓第三定律可知,小球?qū)δ景遄饔昧Φ姆较蜓貀軸負(fù)方向. (2)a.僅考慮光的折射,設(shè)Δt時間內(nèi)每束光穿過小球的粒子數(shù)為n,每個粒子動量的大小為p. 這些粒子進(jìn)入小球前的總動量為p1=2npcos θ 從小球出射時的總動量為p2=2np p1、p2的方向均沿S

7、O向右 根據(jù)動量定理得FΔt=p2-p1=2np(1-cos θ)>0 可知,小球?qū)@些粒子的作用力F的方向沿SO向右;根據(jù)牛頓第三定律,兩光束對小球的合力的方向沿SO向左. b.建立如圖所示的Oxy直角坐標(biāo)系. x方向: 根據(jù)(2)a同理可知,兩光束對小球的作用力沿x軸負(fù)方向. y方向: 設(shè)Δt時間內(nèi),光束①穿過小球的粒子數(shù)為n1,光束②穿過小球的粒子數(shù)為n2,n1>n2. 這些粒子進(jìn)入小球前的總動量為p1y=(n1-n2)psinθ 從小球出射時的總動量為p2y=0 根據(jù)動量定理得FyΔt=p2y-p1y=-(n1-n2)psinθ 可知,小球?qū)@些粒子的作用力Fy的方向沿y軸負(fù)方向,根據(jù)牛頓第三定律,兩光束對小球的作用力沿y軸正方向.所以兩光束對小球的合力的方向指向左上方. 答案:見解析

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