2019高考物理一輪復習 第六章 碰撞與動量守恒 第1講 動量 沖量 動量定理練習.doc

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第1講　動量　沖量　動量定理 　 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，開始時均處于靜止狀態(tài)，當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. 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S，它們在S點的動量不相同 B．a(chǎn)與b同時到達S，它們在S點的動量不相同 C．a(chǎn)比b先到達S，它們在S點的動量相同 D．b比a先到達S，它們在S點的動量相同 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S，又因為到達S點時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－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．光鑷效應就是一個實例，激光束可以像鑷子一樣抓住細胞等微小顆粒．一束激光經(jīng)S點后被分成若干細光束，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對小球產(chǎn)生的合力的方向． a．光束①和②強度相同； b．光束①比②強度大． 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姆较蜓貀軸負方向． (2)a.僅考慮光的折射，設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SO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軸負方向． y方向： 設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