（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 微專題46 動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用加練半小時(shí)（含解析）

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Ftpp中“Ft”為合外力的沖量.(3)要明確過程的初、末狀態(tài).1.(2019·湖北省黃岡市質(zhì)檢)一小球從水平地面上方無初速度釋放，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，下列說法正確的是()A.上升過程中小球動(dòng)量改變量等于該過程中空氣阻力的沖量B.小球與地面碰撞過程中，地面對(duì)小球的沖量為零C.下落過程中小球動(dòng)能的改變量等于該過程中重力做的功D.從釋放到反彈至速度為零過程中小球克服空氣阻力做的功等于重力做的功2.(2018·重慶市八中模擬)航天器離子發(fā)動(dòng)機(jī)原理如圖1所示，首先電子槍發(fā)射出的高速電子將中性推進(jìn)劑離子化(即電離出正離子)，正離子被正、負(fù)極柵板間的電場加速后從噴口噴出，從而使航天器獲得推進(jìn)或姿態(tài)調(diào)整的反沖力.已知單個(gè)正離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，正、負(fù)柵板間加速電壓為U，從噴口噴出的正離子所形成的電流為I.忽略離子間的相互作用力，忽略離子噴射對(duì)航天器質(zhì)量的影響.該發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的平均推力F的大小為()圖1A.IB.IC.ID.2I3.(多選)A、B兩球沿一直線運(yùn)動(dòng)并發(fā)生正碰，如圖2所示為兩球碰撞前后的位移時(shí)間圖象.a、b分別為A、B兩球碰撞前的位移時(shí)間圖象，c為碰撞后兩球共同運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象.若A球的質(zhì)量m2kg，則由圖可知下列結(jié)論正確的是()圖2A.A、B碰撞前的總動(dòng)量為3kg·m/sB.碰撞時(shí)A對(duì)B所施加的沖量為4N·sC.碰撞前后A的動(dòng)量變化量為4kg·m/sD.碰撞中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動(dòng)能為10J4.(多選)(2017·山東省德州市一模)物體僅在力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，力F隨時(shí)間變化的圖象如圖3所示，則下列說法正確的是()圖3A.03s內(nèi)，力F所做的功等于零，沖量也等于零B.04s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5.(2018·安徽省馬鞍山二中模擬)如圖4所示，質(zhì)量為m的小球以速度v0水平拋出，恰好與傾角為30°的斜面垂直相碰，其彈回速度的方向與碰前相反，大小與拋出時(shí)的速度大小相等，則小球與斜面碰撞過程中受到的沖量大小為()圖4A.mv0B.2mv0C.3mv0D.6mv06.(多選)1966年曾在地球的上空完成了以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的測(cè)定質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，用宇宙飛船(質(zhì)量m)去接觸正在軌道上運(yùn)行的火箭(質(zhì)量mx，發(fā)動(dòng)機(jī)已熄滅)，如圖5所示，接觸以后，開動(dòng)飛船尾部的推進(jìn)器，使飛船和火箭組共同加速，推進(jìn)器的平均推力為F，開動(dòng)時(shí)間t，測(cè)出飛船和火箭組的速度變化是v，下列說法正確的是()圖5A.推力F越大，就越大，且與F成正比B.推力F通過飛船m傳遞給了火箭mx，所以m對(duì)mx的彈力大小應(yīng)為FC.火箭質(zhì)量mx應(yīng)為D.火箭質(zhì)量mx應(yīng)為m7.如圖6甲所示，光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m2kg的物體.物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用，F(xiàn)14N，方向向右，F(xiàn)2的方向向左，大小如圖乙所示.物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，則在02s時(shí)間內(nèi)下列結(jié)論不正確的是()圖6A.加速度的最大值為1m/s2B.當(dāng)t1s時(shí)速度最大，最大值為0.5m/sC.合外力的沖量為8N·sD.當(dāng)t1.5s時(shí)物體的加速度大小為0.5m/s28.(多選)(2018·安徽省合肥市八中模擬)如圖7所示，一顆隕石進(jìn)入到地球周圍的空間中，它的運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線abc所示，b為距地球最近點(diǎn).隕石質(zhì)量保持不變，不計(jì)阻力，圖中虛線是以地心為圓心的同心圓，則下列說法正確的有()圖7A.在地球的引力作用下，隕石做曲線運(yùn)動(dòng)B.在b點(diǎn)，隕石的動(dòng)量最大C.在b點(diǎn)，隕石動(dòng)量的變化率最大D.在a、c點(diǎn)，隕石動(dòng)量的變化率最大9.(2018·河北省邢臺(tái)市質(zhì)檢)汽車碰撞試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)汽車安全性能的有效方法之一.設(shè)汽車在碰撞過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.某次試驗(yàn)中，質(zhì)量m11600kg的試驗(yàn)車以速度v136km/h正面撞擊固定試驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)時(shí)間t10.10s碰撞結(jié)束，車速減為零，此次碰撞安全氣囊恰好爆開.忽略撞擊過程中地面阻力的影響.(1)求此過程中試驗(yàn)車受到試驗(yàn)臺(tái)的沖量I0的大小及F0的大??；(2)若試驗(yàn)車以速度v1撞擊正前方另一質(zhì)量m21600kg、速度v218km/h同向行駛的汽車，經(jīng)時(shí)間t20.16s兩車以相同的速度一起滑行.試通過計(jì)算分析這種情況下試驗(yàn)車的安全氣囊是否會(huì)爆開.10.某游樂場入口旁有一噴泉，在水泵作用下會(huì)從魚模型背部噴出豎直向上的水柱，將站在沖浪板上的MickeyMouse模型托起，穩(wěn)定地懸停在空中，伴隨著音樂旋律，MickeyMouse模型能夠上下運(yùn)動(dòng)，引人駐足，如圖8所示.這一景觀可做如下簡化，水柱從橫截面積為S0的魚背部噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出，設(shè)同一高度水柱橫截面上各處水的速率都相同，沖浪板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積，保證所有水都能噴到?jīng)_浪板的底部.水柱沖擊沖浪板前其水平方向的速度可忽略不計(jì)，沖擊沖浪板后，水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開.已知MickeyMouse模型和沖浪板的總質(zhì)量為M，水的密度為，重力加速度大小為g，空氣阻力及水的粘滯阻力均可忽略不計(jì)，噴水的功率定義為單位時(shí)間內(nèi)噴口噴出水的動(dòng)能.圖8(1)求噴泉噴水的功率P.(2)試計(jì)算MickeyMouse模型在空中懸停時(shí)離噴口的高度h.(3)實(shí)際上，當(dāng)我們仔細(xì)觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)噴出的水柱在空中上升階段并不是粗細(xì)均勻的，而是在豎直方向上一頭粗、一頭細(xì).請(qǐng)你說明上升階段的水柱是上端較粗還是下端較粗，并說明水柱呈現(xiàn)該形態(tài)的原因.答案精析1.D2.A以正離子為研究對(duì)象，由動(dòng)能定理得qUmv2，t時(shí)間內(nèi)通過的總電荷量為QIt，噴出的正離子總質(zhì)量為Mmm.由動(dòng)量定理可知正離子所受的平均沖量tMv，聯(lián)立以上式子可得I，根據(jù)牛頓第三定律可知，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的平均推力FI，故A正確.3.BCD由題圖可知，碰撞前有vAm/s3m/s，vBm/s2m/s，碰撞后有vAvBvm/s1m/s；對(duì)A、B組成的系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，A、B兩球沿一直線運(yùn)動(dòng)并發(fā)生正碰，碰撞前后兩球都是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，碰撞前后A的動(dòng)量變化pAmvAmvA4kg·m/s，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，碰撞前后B的動(dòng)量變化為pBpA4kg·m/s，同理pBmB(vBvB)，所以mBkgkg，所以A與B碰撞前的總動(dòng)量p總mvAmBvBkg·m/s，由動(dòng)量定理可知，碰撞時(shí)A對(duì)B所施加的沖量IBpB4kg·m/s4N·s.碰撞中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動(dòng)能EkmvA2mBvB2(mmB)v2，代入數(shù)據(jù)解得Ek10J，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確.4.AD5.C小球在碰撞斜面前做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰撞斜面時(shí)小球速度為v，由幾何關(guān)系得v2v0，碰撞過程中，小球速度由v變?yōu)榉聪虻膙0，以反彈的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理可得，小球與斜面碰撞過程中受到的沖量大小Imv0(2mv0)3mv0，故選C.6.AD對(duì)整體由動(dòng)量定理可得：Ft(mmx)v；由公式可得，F(xiàn)(mmx)，因質(zhì)量不變，故推力F越大，就越大，且與F成正比，故A正確；對(duì)mx分析可得：FNmx，故FN小于F，故B錯(cuò)誤；火箭的質(zhì)量mxm，故C錯(cuò)誤，D正確.7.C物體在t0或t2s時(shí)，合力最大，加速度最大，t0時(shí)，amm/s21m/s2，方向水平向右；t2s時(shí)，amm/s21m/s2，方向水平向左，故A正確；根據(jù)題圖得，F(xiàn)2(2t2)N，則F24N時(shí)，對(duì)應(yīng)t11s合力為零時(shí)，加速度為零，速度最大，根據(jù)動(dòng)量定理F1t12t1mvm0，有4×1N·s×1N·s2vm0解得：vm0.5m/s，故B正確；在2s內(nèi)F1產(chǎn)生的沖量：I1F1t4×2N·s8N·s，方向向右；F2產(chǎn)生的沖量：I22t×2N·s8N·s，方向向左；由于兩個(gè)力的沖量大小相等，方向相反，所以合外力的沖量大小為0，故C錯(cuò)誤；當(dāng)t1.5s時(shí)，F(xiàn)25N，根據(jù)牛頓第二定律：am/s20.5m/s2，故D正確.8.ABC隕石受到的合力(地球的引力)與運(yùn)動(dòng)速度不共線，所以隕石做曲線運(yùn)動(dòng)，故A正確；隕石在運(yùn)動(dòng)過程中，萬有引力先做正功，后做負(fù)功，所以速度先增大后減小，在b點(diǎn)隕石的速度達(dá)到最大，動(dòng)量最大，故B正確；由動(dòng)量定理可知，動(dòng)量的變化率即為物體受到的合外力的大小，b為距地球最近點(diǎn)，隕石在b點(diǎn)受到的合外力最大，所以在b點(diǎn)，隕石的動(dòng)量變化率最大，故C正確，D錯(cuò)誤.9.(1)1.6×104N·s1.6×105N(2)見解析解析(1)v136km/h10m/s，取速度v1的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量定理有I00m1v1將已知數(shù)據(jù)代入式得I01.6×104N·s由沖量定義有I0F0t1將已知數(shù)據(jù)代入式得F01.6×105N(2)設(shè)試驗(yàn)車和汽車碰撞后獲得共同速度v，以v1的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律有m1v1m2v2(m1m2)v對(duì)試驗(yàn)車，由動(dòng)量定理有Ft2m1vm1v1將已知數(shù)據(jù)代入式得F2.5×104N可見FF0，故試驗(yàn)車的安全氣囊不會(huì)爆開.10.(1)S0v03(2)(3)見解析解析(1)噴泉噴水的功率為：PS0v03.(2)以向上為正方向，以t內(nèi)沖擊沖浪板底部的水柱為研究對(duì)象，設(shè)碰到?jīng)_浪板時(shí)水的速度大小為v：F·tpm·vS0v0t·vS0v0t·(0v)所以：FS0v0v根據(jù)牛頓第三定律：FFMg所以：MgS0v0v得：v水從噴口噴出后再做豎直上拋運(yùn)動(dòng)：v2v022gh，所以：h.(3)從噴口噴出的水的流量QS0v0是定值，單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的體積不變QS0v0Sivi，在vi不斷變小時(shí)，橫截面積Si在不斷增大，因此上升階段的水柱呈現(xiàn)的形態(tài)是上端較粗.7