2020屆高考物理 精準(zhǔn)培優(yōu)專練十一 動(dòng)量和沖量、動(dòng)量定理及其應(yīng)用（含解析）

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1、動(dòng)量和沖量、動(dòng)量定理及其應(yīng)用 1．本部分內(nèi)容改為必考后，一般是以較容易或中等難度的選擇題或計(jì)算題出現(xiàn)，可單獨(dú)考查，也可和動(dòng)量守恒定律綜合考查。 2．注意要點(diǎn)： (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。 二、考題再現(xiàn) 典例1.(2019?全國I卷?16)最近，我國為“長征九號”研制的大推力新型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)試成功，這標(biāo)志著我國重型運(yùn)載火箭的研發(fā)取得突破性進(jìn)展。若某次實(shí)驗(yàn)中該發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴射的氣體速度約為3 km/s，產(chǎn)生的推力約為4.8×106 N，則它在1 s時(shí)間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為( ) A．1.6×102 kg

2、 B．1.6×103 kg C．1.6×105 kg D．1.6×106 kg 典例2.(2018?全國II卷?15)高空墜物極易對行人造成傷害。若一個(gè)50 g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的撞擊時(shí)間約為2 ms，則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為( ) A. 10 N B. 102 N C. 103 N D. 104 N 三、對點(diǎn)速練 1．兩個(gè)物體具有相同的動(dòng)量，則它們一定具有( ) A．相同的速度 B．相同的質(zhì)量 C．相同的運(yùn)動(dòng)方向 D．

3、相同的加速度 2．2018年3月22日，一架中國國際航空CA03客機(jī)，從天津飛抵香港途中遭遇鳥擊，飛機(jī)頭部被撞穿約一平方米的大洞，雷達(dá)罩被擊穿，所幸客機(jī)及時(shí)安全著陸，無人受傷。若飛機(jī)飛行的速度為150 m/s，小鳥在空中的飛行速度非常小，與飛機(jī)的速度相比可忽略不計(jì)。已知小鳥的質(zhì)量約為0.4 kg，小鳥與飛機(jī)的碰撞時(shí)間為6.0×10-4 s。則飛機(jī)受到小鳥對它的平均作用力的大小約為( ) A．108 N B．105 N C．103 N D．102 N 3． 用水平力F拉一物體，使物體在水平地面上由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻撤去拉力F，物體做勻

4、減速直線運(yùn)動(dòng)，到t2時(shí)刻停止。其速度—時(shí)間圖象如圖所示，且α＞β，若拉力F做的功為W1，沖量大小 為I1；物體克服摩擦阻力Ff做的功為W2，沖量大小為I2。則下列選項(xiàng)正確的是( ) A．W1＞W(wǎng)2；I1＞I2 B．W1＜W2；I1＞I2 C．W1＜W2；I1＜I2 D．W1＝W2；I1＝I2 4．質(zhì)量為1 kg的物體靜止在水平面上，t＝0時(shí)受到水平拉力F的作用開始運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象如圖所示。已知t＝4 s時(shí)物體剛好停止運(yùn)動(dòng)，取g＝10 m/s2，以下判斷正確的是( ) A．物體所受摩擦力為3 N B．t＝2 s

5、時(shí)物體的速度最大 C．t＝3 s時(shí)物體的動(dòng)量最大 D．物體的最大動(dòng)能為2 J 5．某人站在與電腦連接的力傳感器上做原地縱向摸高訓(xùn)練，圖甲是他做下蹲、起跳和回落動(dòng)作的示意圖，圖中的小黑點(diǎn)表示人的重心。圖乙是電腦上顯示的力傳感器所受壓力隨時(shí)間變化的圖象，已知重力加速度g＝10 m/s2，空氣阻力不計(jì)，則根據(jù)圖象分析可知( ) A．b到c的過程中，人始終處于超重狀態(tài) B．人從起跳到雙腳離開力傳感器的過程中，重力的沖量大小為240 N·s C．人跳起的最大高度為1.8 m D．起跳過程中人做的功大于360 J 6． 目前，我國在人工智能和無人駕駛技術(shù)方面已取得較大突破。為早日

6、實(shí)現(xiàn)無人駕駛，某公司對汽車性能進(jìn)行了一項(xiàng)測試，讓質(zhì)量為m的汽車沿一山坡直線行駛。測試中發(fā)現(xiàn)，下坡時(shí)若關(guān)掉油門，則汽車的速度保持不變；若以恒定的功率P上坡，則從靜止啟動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)，發(fā)生位移s時(shí)速度剛好達(dá)到最大值vm。設(shè) 汽車在上坡和下坡過程中所受阻力的大小分別保持不變，下列說法正確的是( ) A．關(guān)掉油門后的下坡過程，汽車的機(jī)械能守恒 B．關(guān)掉油門后的下坡過程，坡面對汽車的支持力的沖量為零 C．上坡過程中，汽車速度由增至，所用的時(shí)間可能等于 D．上坡過程中，汽車從靜止啟動(dòng)到剛好達(dá)到最大速度vm，所用時(shí)間一定小于 7．(多選)如圖，斜面傾角為O，xAP＝2xPB，斜面上AP段

7、光滑，PB段粗糙。一可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體從頂端A由靜止釋放，沿斜面下滑到底端B時(shí)速度為零，下列說法正確的是( ) A．小物體在AP段和PB段運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為1∶2 B．小物體在AP段和PB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶1 C．小物體在AP段和PB段合外力做功絕對值之比為1∶1 D．小物體在AP段和PB段受合外力的沖量大小之比為2∶1 8．(多選)一個(gè)籃球被豎直向上拋出后又落回到拋出點(diǎn)。假設(shè)籃球在運(yùn)動(dòng)過程中受到的空氣阻力大小與其運(yùn)動(dòng)的速度大小成正比，下列判斷正確的是( ) A．上升過程中重力的沖量大小等于下降過程中重力的沖量大小 B．籃球運(yùn)動(dòng)的過程中加速度一直減小 C．上

8、升過程中空氣阻力做的功等于下降過程中阻力做的功 D．上升過程中空氣阻力的沖量大小等于下降過程中空氣阻力的沖量大小 9．(多選)如圖所示，質(zhì)量M＝2 kg、長L＝1.5 m的木板靜止在光滑的水平面上，木板上右端放著一可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊，小滑塊的質(zhì)量m＝1 kg，小滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。若用水平拉力F作用在木板上，取g＝10 m/s2，則下列說法正確的是( ) A．F＝8 N時(shí)，小滑塊與木板保持相對靜止 B．F＝10 N時(shí)，小滑塊與木板發(fā)生相對滑動(dòng) C．F＝12 N時(shí)，小滑塊從木板上滑下所需的時(shí)間為2 s D．F＝12 N時(shí)，小滑塊從木板上滑下時(shí)木板的動(dòng)量大小為1

9、0 kg?m/s 10．跳臺(tái)滑雪是冬奧會(huì)上最具觀賞性的項(xiàng)目之一。某滑道示意圖如下，長直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h(yuǎn)＝10 m，C是半徑R＝20 m圓弧的最低點(diǎn)。質(zhì)量m＝50 kg的運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止開始勻加速下滑，加速度a＝4.5 m/s2，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB＝30 m/s。取重力加速度g＝10 m/s2。 (1)求長直助滑道AB的長度L； (2)求運(yùn)動(dòng)員在AB段所受合外力的沖量I的大?。? (3)若不計(jì)BC段的阻力，畫出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的受力圖，并求其所受支持力FN的大小。 11．滑冰是青少年喜愛的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。如圖，兩個(gè)穿滑

10、冰鞋的男孩和女孩一起在滑冰場沿直線水平向右滑行，某時(shí)刻他們速度均為v0＝2 m/s，后面的男孩伸手向前推女孩一下，作用時(shí)間極短，推完后男孩恰好停下，女孩繼續(xù)沿原方向向前滑行。已知男孩、女孩質(zhì)量均為m＝50 kg，假設(shè)男孩在推女孩過程中消耗的體內(nèi)能量全部轉(zhuǎn)化為他們的機(jī)械能，求男孩推女孩過程中： (1)女孩受到的沖量大??； (2)男孩消耗了多少體內(nèi)能量？ 答案 二、考題再現(xiàn) 典例1.【解析】設(shè)該發(fā)動(dòng)機(jī)在t s時(shí)間內(nèi)，噴射出的氣體質(zhì)量為m，根據(jù)動(dòng)量定理，F(xiàn)t＝mv，可知，在1 s內(nèi)噴射出的氣體質(zhì)

11、量kg，故選B。 【答案】B 典例2.【解析】設(shè)雞蛋落地瞬間的速度為v，每層樓的高度大約是3 m，由動(dòng)能定理：，解得：，落地時(shí)受到自身的重力和地面的支持力，規(guī)定向上為正，由動(dòng)量定理可知：(F－mg)t＝0－(－mv)，解得：F ≈1000 N，根據(jù)牛頓第三定律可知雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為103 N，故C正確。 【答案】C 三、對點(diǎn)速練 1．【答案】C 【解析】動(dòng)量是矢量，動(dòng)量相同，其大小和方向都得相同，故方向一定相同，而大小，如果質(zhì)量不同，則速度不同，如果速度不同，則質(zhì)量不同，故A、B錯(cuò)誤，C正確；動(dòng)量相同，加速度不一定相同，D錯(cuò)誤。 2．【答案】B 【解析】可以認(rèn)為撞擊

12、前鳥的速度為零，撞擊后鳥與飛機(jī)的速度相等，飛機(jī)速度v＝150 m/s，撞擊過程可以認(rèn)為鳥做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對鳥，由動(dòng)量定理得Ft＝mv－0，代入數(shù)據(jù)可得F＝1.0×105 N，故B正確。 3．【答案】D 【解析】從t＝0到t＝t2時(shí)間內(nèi)，由動(dòng)能定理：W1?W2＝0，得：W1＝W2；從t＝0到t＝t2時(shí)間內(nèi)，由動(dòng)量定理：I1?I2＝0，得：I1＝I2，故D正確，ABC錯(cuò)誤。 4．【答案】A 【解析】在0-4s內(nèi)由動(dòng)量定理：，其中的，解得f＝3N，選項(xiàng)A正確；當(dāng)F＝f時(shí)，加速度為零，此時(shí)速度最大，由圖可知此時(shí)刻是t＝2.5s時(shí)刻，此時(shí)刻物體的動(dòng)量也最大，選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；從開始到t＝2.5s時(shí)

13、刻由動(dòng)量定理：，其中的，解得v＝2.25m/s，則最大動(dòng)能為， 選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．【答案】D 【解析】由圖乙可知b到c的過程中，人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；0.3～0.7s，力傳感器示數(shù)小于人的重力，人處于失重狀態(tài)，即人在加速下蹲，1.0s時(shí)力傳感器示數(shù)為0，人離開力傳感器，則人從起跳到雙腳離開力傳感器的過程對應(yīng)時(shí)間少于0.3s，人的重力為800N，起跳過程重力的沖量大小小于240 N·s，故B錯(cuò)誤；由圖乙可知人跳起后在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.6s，人跳起的最大高度hm＝gt2＝×10×0.32m＝0.45m，故C錯(cuò)誤；人離開力傳感器時(shí)的速度：v＝gt＝3m/s，人離開力傳

14、感器時(shí)獲得的動(dòng)能Ek＝mv2＝360 J，起跳過程中重心升高了一定高度，所以起跳過程中人做的功大于360 J，故D正確。 6．【答案】D 【解析】關(guān)掉油門后的下坡過程，汽車的速度不變、動(dòng)能不變，重力勢能減小，則汽車的機(jī)械能減小，故A錯(cuò)誤；關(guān)掉油門后的下坡過程，坡面對汽車的支持力大小不為零，時(shí)間不為零，則沖量不為零，故B錯(cuò)誤；上坡過程中，汽車速度由增至，所用的時(shí)間為t，根據(jù)動(dòng)能定理可得：，解得，故C錯(cuò)誤；上坡過程中，汽車從靜止啟動(dòng)到剛好達(dá)到最大速度vm，功率不變，則速度增大、加速度減小，所用時(shí)間為t1，則，解得，故D正確。 7．【答案】AC 【解析】已知，將PB逆向視為初速度為零的勻加速

15、直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)，；所以小物體在AP段和PB段運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為1：2，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)v＝at，加速度之比為1：2，所以小物體在AP段和PB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為2：1，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理知，AP段和PB段的動(dòng)能變化絕對值相等，小物體在AP段和PB段合外力做功絕對值之比為1：1，故選項(xiàng)C正確；加速度之比為1：2，根據(jù)F＝ma知小物體在AP段和PB段合外力之比為1：2，根據(jù)沖量I＝Ft，所以小物體在AP段和PB段受合外力的沖量大小之比為1：1，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8．【答案】BD 【解析】上升過程，空氣阻力向下，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg+f＝ma1；下降過程，空氣阻力向上，根據(jù)牛頓第

16、二定律，有：mg-f′＝ma2；由于阻力大小與其運(yùn)動(dòng)的速度大小成正比，而在運(yùn)動(dòng)過程中，阻力先向下，再向上，故加速度一直減小，故B正確；根據(jù)運(yùn)動(dòng)過程可知，上升過程的平均速度大于下降過程的平均速 度，所以有t1＜t2，故上升過程中重力的沖量大小要小于下降過程中重力的沖量大小，故A錯(cuò)誤；由于阻力隨速度的變化而變化，所以上升過程的平均阻力較大，由于上升和下降過程的位移大小相同，因此阻力做功不同，故C錯(cuò)誤；設(shè)t時(shí)刻物體的速度大小為v，經(jīng)過極短△t時(shí)間，空氣阻力的沖量為△If，則由題意知，空氣阻力大小為f＝kv；△If＝f△t＝kv△t＝k△x；等式兩邊求和，得：∑△If＝∑k△x＝kx；則得If＝

17、kx；因?yàn)樯仙c下降兩個(gè)過程中，物體通過的距離x相等，故知兩個(gè)過程空氣阻力沖量大小相等，故D正確。 9．【答案】BD 【解析】以小滑塊為研究對象，由牛頓第二定律，得小滑塊的最大加速度為，以整體為研究對象，小滑塊在木板上滑動(dòng)時(shí)的最小拉力為，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；若F＝12N，則木板的加速度大小為，由得小滑塊從木板上滑下所需的時(shí)間為t＝1s，C項(xiàng)錯(cuò)誤；小滑塊從木板上滑下時(shí)，木板的動(dòng)量大小為，D項(xiàng)正確。 10．【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式，有 (2)根據(jù)動(dòng)量定理，有I＝mvB-mvA＝ 1500N·s (3)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)C點(diǎn)時(shí)的受力分析如圖。根據(jù)動(dòng)能定理，運(yùn)動(dòng)員在BC段運(yùn)動(dòng)的過程中，有 根據(jù)牛頓第二定律，有 得：FN＝3250N。 11．【解析】(1)男孩和女孩之間的作用力大小相等，作用時(shí)間相等，故女孩受到的沖量等于男孩受到的沖量。 對男孩，由動(dòng)量定理得：I＝△P＝0-mv0＝-50×2＝-100N?s， 所以女孩受到的沖量大小為100N?s； (2)對女孩，由動(dòng)量定理得100＝mv1-mv0， 故作用后女孩的速度 根據(jù)能量守恒知，男孩消耗的能量為 。 8