2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量 動(dòng)量守恒定律 第47講 動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用加練半小時(shí) 教科版.docx

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第47講 動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用 [方法點(diǎn)撥]　(1)注意動(dòng)量的矢量性及動(dòng)量變化量的矢量性．(2)動(dòng)量定理Ft＝p′－p中“Ft”為合外力的沖量．(3)要明確過(guò)程的初、末狀態(tài)． 1．(2017北京西城區(qū)模擬)有質(zhì)量相同的三個(gè)小物體a、b、c.現(xiàn)將小物體a從高為h的光滑斜面的頂端由靜止釋放，同時(shí)小物體b、c分別從與a等高的位置開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)，如圖1所示．有關(guān)三個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，下列判斷正確的是(　　) 圖1 A．三個(gè)物體同時(shí)落地 B．三個(gè)物體落地前瞬間的動(dòng)能相同 C．重力對(duì)三個(gè)物體做功相同 D．重力對(duì)三個(gè)物體的沖量相同 2．(2017遼寧本溪聯(lián)合模擬)一位質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從下蹲狀態(tài)向上跳起，經(jīng)Δt時(shí)間，身體伸直并剛好離開(kāi)地面，速度為v，在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．地面對(duì)他的沖量為mv＋mgΔt，地面對(duì)他做的功為mv2 B．地面對(duì)他的沖量為mv－mgΔt，地面對(duì)他做的功為零 C．地面對(duì)他的沖量為mv，地面對(duì)他做的功為mv2 D．地面對(duì)他的沖量為mv＋mgΔt，地面對(duì)他做的功為零 3．(2017湖北黃岡3月質(zhì)檢)一小球從水平地面上方無(wú)初速度釋放，與地面發(fā)生碰撞后反彈至速度為零，假設(shè)小球與地面碰撞沒(méi)有機(jī)械能損失，運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力大小不變，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．上升過(guò)程中小球動(dòng)量改變量等于該過(guò)程中空氣阻力的沖量 B．小球與地面碰撞過(guò)程中，地面對(duì)小球的沖量為零 C．下落過(guò)程中小球動(dòng)能的改變量等于該過(guò)程中重力做的功 D．從釋放到反彈至速度為零過(guò)程中小球克服空氣阻力做的功等于重力做的功 4．(多選)(2017黑龍江哈爾濱模擬)如圖2甲所示，一質(zhì)量為m的物塊在t＝0時(shí)刻，以初速度v0從足夠長(zhǎng)、傾角為θ的粗糙斜面底端向上滑行，物塊速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示．t0時(shí)刻物塊到達(dá)最高點(diǎn)，3t0時(shí)刻物塊又返回底端．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A．物塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到返回底端的過(guò)程中重力的沖量大小為3mgt0sinθ B．物塊從t＝0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到返回底端的過(guò)程中動(dòng)量變化量大小為mv0 C．斜面傾角θ的正弦值為 D．不能求出3t0時(shí)間內(nèi)物塊克服摩擦力所做的功 5．(多選)(2017山東德州一模)物體僅在力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，力F隨時(shí)間變化的圖像如圖3所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．0～3s內(nèi)，力F所做的功等于零，沖量也等于零 B．0～4s內(nèi)，力F所做的功等于零，沖量也等于零 C．第1s內(nèi)和第2s內(nèi)的速度方向相同，加速度方向相反 D．第3s內(nèi)和第4s內(nèi)的速度方向相反，加速度方向相同 6．(多選)(2017河南六市第一次聯(lián)考)在2016年里約奧運(yùn)跳水比賽中，中國(guó)跳水夢(mèng)之隊(duì)由吳敏霞領(lǐng)銜包攬全部8枚金牌．假設(shè)質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)上以初速度v0向上跳起，跳水運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上起跳到入水前重心下降H，入水后受水阻力而減速為零，不計(jì)跳水運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員入水后到速度為零時(shí)重心下降h，不計(jì)空氣阻力，則(　　) A．運(yùn)動(dòng)員起跳后在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到合外力沖量大小為m＋mv0 B．水對(duì)運(yùn)動(dòng)員阻力的沖量大小為m C．運(yùn)動(dòng)員克服水的阻力做功為mgH＋mv D．運(yùn)動(dòng)員從起跳到入水后速度減為零的過(guò)程中機(jī)械能減少量為mg(H＋h)＋mv 7．(2018河北邢臺(tái)質(zhì)檢)汽車(chē)碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車(chē)安全性能的有效方法之一．設(shè)汽車(chē)在碰撞過(guò)程中受到的平均撞擊力達(dá)到某個(gè)臨界值F0時(shí)，安全氣囊爆開(kāi)．某次試驗(yàn)中，質(zhì)量m1＝1600kg的試驗(yàn)車(chē)以速度v1＝36km/h正面撞擊固定試驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)時(shí)間t1＝0.10s碰撞結(jié)束，車(chē)速減為零，此次碰撞安全氣囊恰好爆開(kāi)．忽略撞擊過(guò)程中地面阻力的影響． (1)求此過(guò)程中試驗(yàn)車(chē)受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I0的大小及F0的大??； (2)若試驗(yàn)車(chē)以速度v1撞擊正前方另一質(zhì)量m2＝1600kg、速度v2＝18km/h同向行駛的汽車(chē)，經(jīng)時(shí)間t2＝0.16s兩車(chē)以相同的速度一起滑行．試通過(guò)計(jì)算分析這種情況下試驗(yàn)車(chē)的安全氣囊是否會(huì)爆開(kāi)． 8．(2018湖南懷化博覽聯(lián)考)2016年10月19日，“ExoMars2016”火星探測(cè)著陸器“Schiaparelli”在火星表面實(shí)現(xiàn)軟著陸．當(dāng)著陸器的速度為470m/s時(shí)，打開(kāi)降落傘，經(jīng)過(guò)40 s減速至70 m/s；在大約離地2m的高度，速度降至1m/s.此時(shí)啟動(dòng)緩沖推進(jìn)器,使其在2 m的高度短暫懸停后關(guān)閉推進(jìn)器，著陸器自由下落至完全觸地，設(shè)著陸器在豎直方向運(yùn)動(dòng)，從打開(kāi)降落傘到啟動(dòng)推進(jìn)器間可視為勻變速運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉推進(jìn)器后的自由下落中，不考慮大氣阻力，已知火星表面的重力加速度為4 m/s2，且不考慮其隨高度的變化． (1)估算打開(kāi)降落傘時(shí)著陸器離火星表面的高度； (2)若著陸器觸地時(shí)不反彈經(jīng)0.1s靜止，此過(guò)程中地面對(duì)著陸器的平均作用力是其重力的多少倍． 答案精析 1．C　[由于物體a在斜面上下滑，它下滑的加速度a＝gsinθ，小于g，而物體b做自由落體運(yùn)動(dòng)、c做平拋運(yùn)動(dòng)加速度都為g，物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移又比自由落體的長(zhǎng)，所以三個(gè)物體下落的時(shí)間不全相等，所以三個(gè)物體不能同時(shí)落地，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力對(duì)三個(gè)物體做功W＝Gh，物體的G和h均相同，故做功相同，由于物體C具有水平初速度，故三個(gè)物體落地前瞬間的動(dòng)能不全相同，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；由于時(shí)間不相等，故重力對(duì)三個(gè)物體的沖量不相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 2．D　[運(yùn)動(dòng)員的速度原來(lái)為零，起跳后變化v，以向上為正方向，由動(dòng)量定理可得I－mgΔt＝mv－0，故地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的沖量為mv＋mgΔt.運(yùn)動(dòng)員在跳起時(shí)，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力豎直向上，在跳起過(guò)程中，力的作用點(diǎn)在支持力方向上沒(méi)有位移，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力不做功，故D正確．] 3．D 4．BC　[物塊從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到返回底端的過(guò)程中重力的沖量大小為3mgt0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于下滑與上滑的位移大小相等，根據(jù)題圖乙可以求出物塊返回底端時(shí)的速度．設(shè)物塊返回底端時(shí)的速度大小為v，則＝，得到v＝，物塊從t＝0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到返回底端的過(guò)程中動(dòng)量變化量大小為Δp＝mv0－(－mv0)＝mv0，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)量定理得，上滑過(guò)程：－(mgsinθ＋μmgcosθ)t0＝0－mv0；下滑過(guò)程：(mgsinθ－μmgcosθ)2t0＝mv0；由兩式解得，sinθ＝，μ＝tanθ，故C正確．根據(jù)μ＝tanθ可求解摩擦力，根據(jù)題圖乙也可求解3t0內(nèi)的路程，由此可求解3t0時(shí)間內(nèi)物塊克服摩擦力所做的功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 5．AD　6.AD 7．(1)1.6104Ns　1.6105N　(2)見(jiàn)解析 解析　(1)v1＝36km/h＝10 m/s，取速度v1的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理有 －I0＝0－m1v1① 將已知數(shù)據(jù)代入①式得I0＝1.6104Ns② 由沖量定義有I0＝F0t1③ 將已知數(shù)據(jù)代入③式得F0＝1.6105N④ (2)設(shè)試驗(yàn)車(chē)和汽車(chē)碰撞后獲得共同速度v，以v1的方向?yàn)檎较颍? 由動(dòng)量守恒定律有m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v⑤ 對(duì)試驗(yàn)車(chē)，由動(dòng)量定理有－Ft2＝m1v－m1v1⑥ 將已知數(shù)據(jù)代入⑤⑥式得F＝2.5104N⑦ 可見(jiàn)F＜F0，故試驗(yàn)車(chē)的安全氣囊不會(huì)爆開(kāi)． 8．(1)11047m　(2)11 解析　(1)設(shè)著陸器勻減速過(guò)程中的加速度為a，在前40s的過(guò)程中 v1＝v0＋at1 a＝－10m/s2 設(shè)著陸器勻減速過(guò)程的總位移為x v－v＝2ax x≈11045m 設(shè)打開(kāi)降落傘時(shí)著陸器距離火星表面的高度為H H＝x＋2m 解得H＝11047m (2)設(shè)觸地時(shí)著陸器的速度為v3，開(kāi)始自由下落時(shí)高度為h v＝2g火h 設(shè)著陸器的質(zhì)量為m，觸地時(shí)地面對(duì)著陸器的作用力大小為F －(F－mg火)Δt＝0－mv3 解得F＝11mg火 故觸地時(shí)地面對(duì)著陸器的平均作用力是其重力的11倍．