考点29 冲量、动量定理——备战2022年高考物理考点一遍过.docx
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1、内容要求要点解读动量只限于一维。很少单独考查考生对动量概念的理解,更多的是对动量的应用的考查,并且主要融合在动量定理和动量守恒定律及其应用方面。动量定理只限于一维。 高频热点,高考要求考生能正确理解动量定理并能应用动量定理解决实际问题,多以计算题的形式考查,重在应用,对考生的分析综合能力要求较高。一、动能、动量和动量变化量动能动量动量变化量定义物体由于运动而具有的能量物体的质量和速度的乘积物体末动量与初动量的矢量差定义式pmvppp标矢性标量,遵循代数运算矢量,方向同速度方向矢量,运算遵循平行四边形定则特点状态量状态量过程量关联方程,联系(1)都是相对量,与参考系的选取有关,通常选取地面为参考
2、系;(2)若物体的动能发生变化,则动量一定也发生变化;但动量发生变化时动能不一定发生变化。二、冲量1定义:力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft。2冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。3冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。4高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。对于变力的冲量,高中阶段只能利用动量定理
3、通过物体的动量变化间接求得。5要注意的是:冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。特别是力作用在静止的物体上也有冲量。三、求恒力和变力冲量的方法恒力的冲量直接根据I=Ft求变力的冲量平均值法若力的方向不变、大小随时间均匀变化,即力为时间的一次函数即F=kt,则变力F在某段时间t内的冲量It(F1、F2为该段时间内初、末两时刻力的大小)。面积法作出Ft变化图线,图线与t轴所围的面积即为变力的冲量。动量定理对于易确定始、末时刻动量的情况,可用动量定理求解,即通过求p间接求出冲量。四、动量定理1动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,即。2动量定理表明冲量是使物
4、体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。3动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。4现代物理学把力定义为物体动量的变化率:(牛顿第二定律的动量形式)。用动量定理解释生活现象:由知,物体的动量变化一定时,力的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小。分析问题时,要明确哪个量一定,哪个量变化。6应用动量定理解题的一般步骤为:(1)明确研究对象和物理过程;(2)分析研究对象在运动过程中的受力情况及各力的冲量;(3)选取正方向,确定物体在运动过程中始末两状态的动量;(4)依据动量定理列方程
5、、求解。注意:动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正。(2020·福建省高二期末)质量为m的物体以速度v0从地面竖直向上抛出,落回地面时的速度大小为0.8v0,在此过程中空气阻力大小恒定,则()A整个过程中重力的冲量大小为0B整个过程中动量的变化量大小为0.2mv0C上升过程中动量的变化率大于下落过程中动量的变化率D上升过程中空气阻力的冲量与下落过程中空气阻力的冲量大小相等【参考答案】C【详细解析】在考虑阻力的情况下,上升与下降过程的加速度不同。上升的加速度大于下降的加速度,可分析出上升时间更短。A整个过程中重力的冲量大小不为0,A错误;B以竖直
6、向上的方向为正方向,则整个过程中动量的变化量为即动量的变化量大小为,故B错误;C动量的变化率等于物体所受的合外力,故上升过程中动量的变化率大于下落过程中动量的变化率,C正确;D上升过程时间小于下落过程,故上升过程中空气阻力的冲量小于下落过程中空气阻力的冲量,D错误。故选C。1(2020·定远县育才学校高三模拟)一物块在空中某位置从静止开始沿直线下落,其速度v随时间t变化的图线如图所示。则物块()A第一个t0时间内的位移等于第二个t0时间内的位移B第一个t0时间内的平均速度大于第二个t0时间内的平均速度C第一个t0时间内重力的冲量等于第二个t0时间内重力的冲量D第一个t0时间内合外力的
7、功大小大于第二个t0时间内合外力的功大小【答案】C【解析】AB在 图象中,图线与时间轴围成的面积表示物块的位移。由图可知,物块第一个t0时间内的位移小于第二个t0时间内位移;又根据物块第一个t0时间内的平均速度小于第二个t0时间内的平均速度,AB错误;C根据冲量定义可知第一个t0时间内重力的冲量等于第二个t0时间内重力的冲量,C正确;D根据动能定理可知,合外力对物块做的功等于动能的改变量由图可知,第一个t0时间内动能的变化量大小等于第二个t0时间内动能的变化量大小,则第一个t0时间内合外力做的功大小等于第二个t0时间内合外力做的功大小,D错误。故选C。2如图所示,PQS是固定于竖直平面内的光滑
8、的1/4圆周轨道,圆心O在S的正上方。在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b,从同一时刻开始,a自由下落,b沿圆弧下滑。以下说法正确的是Aa比b先到达S,它们在S点的动量不相同Ba与b同时到达S,它们在S点的动量不相同 Ca比b先到达S,它们在S点的动量相同 Db比a先到达S,它们在S点的动量相同【答案】A【解析】在物体下落的过程中,只有重力对物体做功,故机械能守恒,故有,解得,所以在相同的高度,两物体的速度大小相同,即速率相同,由于a的路程小于b的路程,故,即a比b先到达S,又到达S点时a的速度竖直向下,而b的速度水平向左,故两物体的动量不相等,A正确。【名师点睛】两物体运动的路程关系:,
9、但在相同的高度速率相同,这是本题的突破口,所以挖掘出隐含条件是解题的关键。(2020·江苏省高三其他)两个物体A、B的质量分别为和,并排静止在水平地面上,用同向水平拉力、分别作用于物体A和B上,分别作用一段时间后撤去,两物体各自滑行一段距离后停止下来。两物体运动的速度时间图象分别如图中图线、所示。已知拉力、分别撤去后,物体做减速运动过程的速度时间图线彼此平行(相关数据已在图中标出)。由图中信息可以得出()A若,则大于B若,则力对物体A所做的功较多C若,则力对物体A的冲量较大D若,则力的最大瞬时功率一定是力的最大瞬时功率的2倍【参考答案】D【详细解析】根据撤除拉力后物体的运动情况进行分
10、析,从而分析动摩擦因数的关系。由于水平拉力和的大小关系未知,故要求比较摩擦力对物体所做的功的多少,一定要知道两物体位移的大小关系;根据图象可求出拉力相同的情况下未撤力前加速度的关系,从而比较质量的大小。A撤除拉力后两物体的速度图象平行,由速度时间图线的斜率等于加速度知加速度大小相等,有则若,对于则有解得对于,则有解得由图可知,则,选项A错误;B若,则根据动能定理,对有同理对有则所以选项B错误;C对两个物体的运动全程列动量定理得即摩擦力相等,物体B运动的时间长,所以力对物体A的冲量较大,选项C错误;D由项分析可知得解得而瞬时功率为,则所以力的最大瞬时功率一定是力的最大瞬时功率的2倍,选项D正确,
11、故选D。1(2020·山东省高三模拟)如图所示,质量相等的小球A、B由轻质弹簧连接,A球上端用细线悬挂于天花板。现烧断细线,两小球从静止开始下落,至弹簧第一次恢复原长过程中(B球未触地),不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )A细线烧断瞬间,A球的加速度为g,B球的加速度为零B整个过程中,弹簧对A、B球的冲量大小相等C弹簧第一次恢复原长时,A球动量大于B球动量D整个过程中,A、B球的重力做功相等【答案】BC【解析】A细线烧断瞬间,弹簧长度不变,弹力不变,B球的加速度为零,A球加速度为故A错误;B整个过程中,弹簧对两球的力大小相等方向相反,根据冲量定义式可知弹簧对A、B球
12、的冲量大小相等,故B正确;C从开始下落至弹簧第一次恢复原长之前,A球加速度一直大于B球加速度,A球速度大于B球速度,根据动量定义式可知A球动量大于B球动量,故C正确;D整个过程中,A球位移大于B球位移,根据可知A球的重力做功大于B球的重力做功,故D错误;故选BC。2【2019·广东实验中学高一期末】高楼高空抛物是非常危险的事。设质量为M=1kg的小球从20m楼上做自由落体运动落到地面,与水泥地面接触时间为0.01s,则小球对地面的冲击力是小球重力的倍数大约是A10倍B50倍C100倍D200倍【答案】D【解析】小球自由下落的时间为s,与水泥地面接触时间为s,下落的整个过程中,根据动量
13、定理可得:,解得:F200mg,即小球对地面的冲击力是小球重力的倍数大约是200倍,故D正确。1(2020·肥东县综合高中高三月考)如图所示,、是竖直面内三根固定的光滑细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,a点为圆周的最高点,d点为最低点。每根杆上都套着一个完全相同的小滑环(图中未画出),三个滑环分别从a、b、c点无初速释放,下列关于它们下滑到d过程的说法中正确的是()A沿细杆下滑的滑环用时最长B重力对各环的冲量中a的最小C弹力对各环的冲量中c的最大D合力对各环的冲量大小相等2(2020·长春市第二十九中学高一期中)如图所示,质量为m的物体在一个与水平方向成角的恒拉力F作用下
14、,沿水平面向右匀速运动,则下列关于物体在时间t内所受力的冲量正确的是A拉力F的冲量大小为FtcosB摩擦力的冲量大小为FtsinC重力的冲量大小为mgtD物体所受支持力的冲量是mgt3(2020·广东省高三二模)如图所示,小球从O点开始做平抛运动,p为落地点,为线段Op的中点,轨迹上的m、n点分别与在同一竖直线上和水平线上,则小球( )A从O到m与从O到n重力做功之比为1:2B从O到m与从O到n的水平位移之比为1:2C从O到m与从O到n重力冲量之比为1:2D经过m、n时,速度方向与水平方向夹角的正切值之比为1:24(2020·吴起高级中学高二月考)杂技演员做高空表演时,为了
15、安全,常在下面挂起一张很大的水平网,当演员失误从高处掉下落在网上时,与从下落相同高度落在地面上相比较,下列说法错误的是()A演员落在网上时的动量相同B演员从落在网上到最低点的过程中动量变化较小C演员从落在网上到最低点的过程中动量变化较慢D演员从落在网上到最低点的过程中受到网的平均作用力较小5(2020·山东省高三模拟)如图所示,网球发球机水平放置在距地面某处,正对着竖直墙面发射网球,两次发射网球分别在墙上留下A、B两点印迹。测得。OP为水平线,若忽略网球在空中受到的阻力,则下列说法正确的是()A两球发射的初速度:B两球碰到墙面前运动的时间:C两球碰到墙面时的动量可能相同D两球碰到墙面
16、时的动能可能相等6(2020·曲靖市第二中学高三)一物体自t=0时开始做直线运动,其速度图像如图所示。则下列选项正确的是()A在06s内,物体的平均速度为7.5m/sB物体在4s末离出发点最远C在46s内,物体所受合外力做功为零D在46s内,物体所受合外力的冲量为零7(2020·福建省莆田一中高二期中)人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着玩手机,经常出现手机砸伤人脸的情况。若手机的质量为150g,从离人脸约20cm的高度无初速度掉落,砸到人脸后手机未反弹,人脸受到手机的冲击时间约为0.1s,重力加速度g=10m/s2,下列计算正确的是( )A手机与人脸作用过程中,手机
17、的动量变化量大小约为0.3kg·m/sB人脸对手机的冲量大小约为0.3N·sC人脸对手机的冲量大小约为1.0N·sD手机对人脸的平均冲力大小约为4.5N8(2020·天津高二期末)同样高度自由下落的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,比较前后两种情况,下列判断正确的是()A前者玻璃杯着地瞬间动量大B前者玻璃杯着地过程动量变化大C前者玻璃杯着地过程动量变化快D前者玻璃杯着地过程受地面的冲击力大9(2020·曲靖市第二中学高三模拟)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示
18、,力的方向保持不变,则()A时刻水平力F的瞬时功率为B在到这段时间内,水平力的平均功率为C时刻物体的动能为D在到这段时间内,水平力的平均冲量为10(2020·威远中学校高三模拟)如图所示,质量为0.1kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4m后以3.0m/s的速度飞离桌面,最终落在水平地面上,已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5,桌面高0.45m,若不计空气阻力,取g=10m/s2,则()A小物块在桌面上所受合外力的冲量大小是0.4B小物块飞离桌面到最终落在水平地面上的时间为3sC小物块在桌面上克服摩擦力做8J的功D小物块落地时的动能为0.9J11(2020·北京交通大学附属中学
19、高一期末)如图所示,单摆摆球的质量为m,做简谐运动的周期为T,摆球从最大位移A处由静止释放,摆球运动到最低点B时的速度大小为v,不计空气阻力,则()A摆球从A运动到B的过程中,重力做的功为B摆球从A运动到B的过程中,重力做功的平均功率为C摆球运动到B时重力的瞬时功率为mgvD摆球从A运动到B的过程中合力的冲量大小为mv12【2019·湖北省武昌实验中学高三模拟】高楼高空抛物是非常危险的事。设质量为M=1 kg的小球从20 m楼上做自由落体运动落到地面,与水泥地面接触时间为0.01 s,那么小球对地面的冲击力是小球重力的倍数大约是()A10倍B20倍C200倍D2 000倍13【201
20、9·荆门市龙泉中学高二期中】水平面上有质量相等的a、b两个物体,同向的水平恒推力F1、F2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力,物体继续运动一段距离后停下两物体的v-t图线如图所示,图中ABCD。则整个过程中AF1的冲量等于F2的冲量BF1的冲量大于F2的冲量C摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量D合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量14【2019·北京师大附中高一期末】(多选)汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标,也是未来汽车发展的三大主题(安全、节能、环保)之一,实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法,也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段
21、之一。试验时让汽车载着模拟乘员以48.3km/h的国际标准碰撞速度驶向质量为80t的国际标准碰撞试验台。由于障碍物是固定的,所以撞击使汽车的动量一下子变到0,其冲击力相当于以100km/h左右的速度撞向非固定物体,对该试验的下列分析,正确的是( )A汽车前面的发动机仓用料越坚硬、发动机仓越坚固,进行碰撞试验时模拟乘员受到的伤害就越小B汽车发生碰撞时,弹出的安全气囊可增加模拟乘员与车接触的时间从而起到缓冲作用,减小模拟乘员受到的撞击力C相对汽车撞击固定的物体(如墙体)而言,汽车撞击非固定的物体较安全一些D如果不系安全带,快速膨开的气囊可能会对模拟乘员造成巨大伤害15【2019·山东省淄
22、博市高三三模】(多选)如图所示,左侧接有定值电阻R的光滑导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨间距为d。一质量为m、阻值为r的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始运动,速度与位移始终满足,棒与导轨接触良好,则在金属棒移动的过程中A通过R的电量与成正比B金属棒的动量对时间的变化率增大C拉力的冲量为D电阻R上产生的焦耳热为1(2020·北京高考真题)如图甲所示,真空中有一长直细金属导线,与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子,已知电子质量为,电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。(1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度:a.在柱
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