11-19年高考物理真题分专题汇编之023动量和动量定理.pdf

11-1911-19 年高考物理真题分专题汇编之年高考物理真题分专题汇编之 023023 动量和动量定理动量和动量定理1.20121.2012 年天津卷年天津卷 9.（1）质量为 0.2kg 的小球竖直向下以 6m/s 的速度落至水平地面，再以 4m/s 的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为kgm/s。若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力大小为N（g=10m/s2）。解析：取竖直向上为正方向则初动量为负末动量为正，动量变化为p p p 40.2 (60.2)2kgm/sF p2 mg 0.210 12Nt0.22.20142.2014 年物理上海卷年物理上海卷22A动能相等的两物体 A、B 在光滑水平面上沿同一直线相向而行，它们的速度大小之比vAvB=2:1，则动量大小之比PAPB=;两者碰后粘在一起运动，其总动量与A 原来动量大小之比 PPA=。【答案】12；11【解析】动能Ek12mv，由 vAvB=2:1，可知两者质量之比 14，所以动量的关系为：12；2两者碰撞遵循动量守恒，其总动量与 A 的动量等大反向，所以碰后的总动量与 A 原来的动量之比为11。3.20173.2017 年海南卷年海南卷 1光滑水平桌面上有P、Q 两个物块，Q 的质量是 P 的 n 倍。将一轻弹簧置于P、Q 之间，用外力缓慢压P、Q。撤去外力后，P、Q 开始运动，P 和 Q 的动量大小的比值为（D）An2BnC1D1n解析：由动量守恒定律得0 mvP MvQ，所以 P 和 Q 的动量大小的比值为 1:1，D 正确。4.20154.2015 年理综重庆卷年理综重庆卷 3高空作业须系安全带。如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h（可视为自由落体运动）。.此后经历时间 t 安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上。则该段时间安全带对人的平均作用力大小为（A）Am 2ghm 2ghm ghm ghmgBmgCmgDmgtttt2解析：人下落 h 高度为自由落体运动，由运动学公式v 2gh，可知v 2gh；缓冲过程（取向上为正）由动量定理得(F mg)t 0(mv)，解得：F m 2ghmg，故选 A。t5.20155.2015 年理综北京卷年理综北京卷 18“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下，将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析正确的是（A）A绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小B绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小C绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大D人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力解析：绳子从伸直到第一次下降至最低点的过程中，拉力逐渐增大，由牛顿第二定律mg T ma可得，人先做加速度减小的加速运动，当mg T时加速度减小到 0，人的速度最大，即动量最大，动能也最大。此后人继续向下运动（T mg），人做加速度增大的减速运动，动量一直减小到零，全程拉力向上，其冲量一直向上，选项A 正确、选项C 和 D 错误。B、拉力与运动方向相反，一直做负功，但动能先增大后减小，选项B 错误。故选 A。6.20186.2018 年全国卷年全国卷 II II、15高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50 g 的鸡蛋从一居民楼的 25层坠下，与地面的撞击时间约为 2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（C）A10 NB102 NC103 ND104 N解析：本题是一道估算题，要知道一层楼的高度大约3m，根据动能定理：mgh12mv2得v 2gh 210324 12 10 m/s设向下为正，由受力分析，落地时鸡蛋受到重力和地面对鸡蛋的冲击力，由动量定理可得：mgt Nt 0 mv联立方程解得 N=103N由牛顿第三定律可知该鸡蛋对地面产生的冲击力约为N=103N，选项 C 正确。7.20187.2018 年北京卷、年北京卷、22（16 分）2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道 AB 与弯曲滑道 BC 平滑衔接，滑道BC 高 h=10 m，C 是半径 R=20 m 圆弧的最低点。质量 m=60 kg 的运动员从 A 处由静止开始匀加速下滑，加速度 a=4.5 m/s2，到达 B 点时速度 vB=30 m/s。取重力加速度g 10m/s2。（1）求长直助滑道 AB 的长度 L；（2）求运动员在 AB 段所受合外力的冲量 I 的大小；hBCA（3）若不计BC 段的阻力，画出运动员经过C 点时的受力图，并求其所受支持力FN的大小。vB2vA2解：（1）根据匀变速直线运动公式，有L 100m2a（2）根据动量定理，有I mvBmvA1 8 0 0 N s（3）运动员经 C 点时的受力分析如答图 211根据动能定理，运动员在BC 段运动的过程中，有：mgh mvC2mvB222FN根据牛顿第二定律，有得FN=3900N8.20138.2013 年天津卷年天津卷vC2FNmg mRG答图 22我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3000m 接力三连冠。观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交捧”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则A甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功【答案】B【解析】本题主要考察能量（做功正负判断）、动量（动量定理、动量守恒）相关知识。设甲乙两运动员的质量分别为m甲、m乙，追上之前的瞬间甲、乙两运动员的速度分别是v甲，v乙，根据题意整个交接棒过程可以分为两部分：完全非弹性碰撞过程“交棒”；m甲v甲+m乙v乙=（m甲+m乙）v共 向前推出（人船模型）“接棒”（m甲+m乙）v共=m甲v甲+m乙v乙由上面两个方程联立可以解得：m甲v甲=m乙v乙，即 B 选项正确。经历了中间的完全非弹性碰撞过程 会有能量损失，C、D 选项错误。9.20179.2017 年新课标卷年新课标卷 20一质量为 2 kg 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 变化的图线如图所示，则At=1 s 时物块的速率为 1 m/sBt=2 s 时物块的动量大小为 4 kgm/sCt=3 s 时物块的动量大小为 5 kgm/sDt=4 s 时物块的速度为零210-1F/N1234 t/s答：AB解析：由动量定理可得：Ft=mv，解得v FtFt21v 1m/s，故 Am，t=1 s 时物块的速率为m2正确；在 F-t 图中面积表示冲量，所以t=2 s 时物块的动量大小为p Ft 22kgm/s 4kgm/s，t=3 s 时物块的动量大小为p （2 2-11）kg m/s 3kgm/s，t=4 s 时物块的动量大小为p （22-12）kgm/s 2kgm/s，所以 t=4 s 时物块的速度为 1m/s，故 B 正确，C、D 错误。10.201310.2013 年天津卷年天津卷10（16 分）质量为 m=4kg 的小物块静止于水平地面上的A 点，现用 F=10N 的水平恒力拉动物块一段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在B 点，A、B 两点相距 x=20m，物块与地面间的动摩擦因数=0.2，g 取 10m/s2，求：物块在力 F 作用过程发生位移 xl的大小：撤去力 F 后物块继续滑动的时间t。解析：（1）设物块受到的滑动摩擦力为F1，则 F1=mg根据动能定理，对物块由A 到 B 整个过程，有 F x1-F1x=0代入数据，解得 x1=16m（2）设刚撤去力 F 时物块的速度为 v，此后物块的加速度为a，滑动的位移为 x2，则x2=x-x1由牛顿第二定律得a F1m由匀变速直线运动公式得v2=2ax2以物块运动方向为正方向，由动量定理，得-F1t=0-mv代入数据，解得t=2s11.201511.2015年理综天津卷年理综天津卷 10、（16 分）某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持 v=1m/s 的恒定速度向右运动，现将一质量为 m=2kg 的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数=0.5，设皮带足够长，取 g=10m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求（1）邮件滑动的时间 t；（2）邮件对地的位移大小x；（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W.答案：（1）0.2s；（2）0.1m；（3）-2J；解析：（1）设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则有：mvF mg取向右为正方向，对邮件应用动量定理，有：Ft mv0由式解得：t 0.2s（2）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有：Fx 由式并代入数据解得：x 0.1m（3）邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为s，则有：s vt摩擦力对皮带做的功为：W Fs由式代入相关数据解得：W 2J12.201512.2015 年理综安徽卷年理综安徽卷 22（14 分）一质量为 0.5 kg 的小物块放在水平地面上的A 点，距离 A 点 5 m的位置 B 处是一面墙，如图所示。物块以v0=9 m/s 的初速度从 A点沿 AB 方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s 的速度反向运动直至静止。g 取 10 m/s2。（1）求物块与地面间的动摩擦因数；（2）若碰撞时间为 0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；（3）求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。【答案】（1）0.32；（2）130 N；（3）9 J22解析：（1）由 A 到 B 做匀减速运动，vBv0 2axAB，由牛顿第二定律mg ma，联立得=0.3212mv 02v0AB（或根据动能定理1212mvBmv0 mgxAB，得=0.32）22（2）根据动量定理，取水平向左为正方向，有F t mvBmvB，代入数据，得F 130 N12W 0mv（3）根据动能定理，B，所以W 9 J213.201613.2016 年北京卷年北京卷 18.如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1 绕地球 E 运行，在 P 变轨后进入轨道 2 做匀速圆周运动。下列说法正确的是A.不论在轨道 1 还是在轨道 2 运行，卫星在 P 点的速度都相同B.不论在轨道 1 还是在轨道 2 运行，卫星在 P 点的加速度都相同C.卫星在轨道 1 的任何位置都具有相同加速度D.卫星在轨道 2 的任何位置都具有相同动量【答案】B21EP【解析】从轨道 1 变轨到轨道 2，需要加速。故 v2pv1p；人造卫星在万有引力作用下绕地球运行，在任意位置a F合F引MG2，无论在轨道 1 还是轨道 2，都是在 P 点，与地球距离相等，加速mmr度均相同，因此 B 正确；在轨道 1 不同的位置离地球距离不同，加速度大小不同，故C 不正确；动量是矢量，在轨道2 不同位置，卫星的速度方向不同，所以动量方向不同，则动量不相同，故D错误。14.201614.2016年北京卷年北京卷 24(20 分)（1）动量定理可以表示为p=Ft，其中动量 p 和力 F 都是矢量。在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的 x、y 两个方向上分别研究。例如，质量为m 的小球斜射到木板上，入射的角度是，碰撞后弹出的角度也是，碰撞前后的速度大小都是 v，如图 1 所示。碰撞过程中忽略小球所受重力。a分别求出碰撞前后 x、y 方向小球的动量变化px、py；b分析说明小球对木板的作用力的方向。Oyvv 图 1x（2）激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例，激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。一束激光经 S 点后被分成若干细光束，若不考虑光的反射和吸收，其中光束和穿过介质小球的光路如图所示，图中O点是介质小球的球心，入射时光束和与 SO 的夹角均为，出射时光束均与 SO 平行。请在下面两种情况下，分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。a.光束和强度相同；b.光束比强度大。【答案】（1）a.Px0，Py2mvcos，方向沿 y 轴正方向；b.y 轴负方向（2）a.两光束对小球的合力的方向沿SO 向左b.两光束对小球的合力的方向指向左上方【解析】（1）a.在沿 x 轴方向，Px P末xP初x=mvsinmvsin0在沿 y 轴方向，Px P末yP初y=mvcosmv(cos)2mvcosb.设木板对小球的两个方向的作用力分别为Fx、Fy；依题意，对小球由动量定理可得：Fx沿 y 轴正方向SO图 2Py2mvcosPx，。0Fyttt2mvcost由牛顿第三定律可知，小球对木板的作用力Fx Fx0；FyFy即小球对木板的作用力沿y 轴负方向。（2）设每个粒子的动量为p。激光束穿出介质球后，粒子动量大小不变。以水平向右为 x 轴为正方向，以竖直向上为y 轴为正方向。对光束：P；P；1y0 psin psin1x p pcos对光束：P2x p pcos；P2y0(psin)psin；设 t 时间内，光束与介质球作用的粒子数为N1，光束与介质球作用的粒子数为N2；根据动量定理可得：介质小球对光束的作用力为F1x N1同理：介质小球对光束的作用力为F2x N2PpsinPp pcos1x，F1y N11yN1；N1ttttPpsinP2xp pcos，F2y N22y N2；N2ttttp pcospsin，F1yF1y N1；tt由牛顿第三定律可得，光束对小球的作用力：F1xF1xN1F2xF2xN2p pcospsin，F2yF2yN2；tt因此两光束对介质小球的总作用力：Fx F1xF2x(N1N2)p pcos，tFy F1yF2y(N1N2)psinta.两束光强度相同时，N1=N2，此时 Fx沿 x 轴负向，Fy=0，故两光束对小球的合力的方向沿SO 向左；b.光束强度大时，N1N2，此时 Fx沿 x 轴负向，Fy沿 y 轴负向，故两光束对小球的合力的方向指向左上方。15.【2019年物理全国卷1】最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3km/s，产生的推力约为4.8108 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为A1.6102 kg【答案】B【解析】【详解】设该发动机在ts 时间内，喷射出的气体质量为m，根据动量定理，Ft mv，可知，在B1.6103 kgC1.6105 kgD1.6106 kgmF4.81061s 内喷射出的气体质量m0kg 1.6103kg，故本题选 B。tv3000