专题18 动量与动量定理-2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练

2021年高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 专题18 动量与动量定理 【专题导航】 目录 热点题型一 对动量定理的理解和基本应用 1 热点题型二 动量定理的综合应用 3 1．应用动量定理解释的两类物理现象 3 2.应用动量定理解决两类问题 5 (1)应用动量定理解决微粒类问题 5 (2)应用动量定理解决流体类问题 7 热点题型三　动量定理在多过程问题中的应用 8 热点题型四 应用动量定理求变力的冲量 11 【题型归纳】 热点题型一 对动量定理的理解和基本应用 【题型要点】1．对动量定理的理解 (1)动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力．这种情况下，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值． (2)动量定理的表达式F·Δt＝Δp是矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向，公式中的F是物体或系统所受的合力． 2．用动量定理解题的基本思路 3．动量定理的应用技巧 (1)应用I＝Δp求变力的冲量 如果物体受到大小或方向改变的力的作用，则不能直接用I＝Ft求冲量，可以求出该力作用下物体动量的变化Δp，等效代换得出变力的冲量I. (2)应用Δp＝FΔt求动量的变化 例如，在曲线运动中，速度方向时刻在变化，求动量变化(Δp＝p2－p1)需要应用矢量运算方法，计算比较复杂．如果作用力是恒力，可以求恒力的冲量，等效代换得出动量的变化． 【例1】(2020·湖北黄冈质检)一小球从水平地面上方无初速释放，与地面发生碰撞后反弹至速度为零，假设小球与地面碰撞没有机械能损失，运动时的空气阻力大小不变，下列说法正确的是(　　) A．上升过程中小球动量改变量等于该过程中空气阻力的冲量 B．小球与地面碰撞过程中，地面对小球的冲量为零 C．下落过程中小球动能的改变量等于该过程中重力做的功 D．从释放到反弹至速度为零过程中小球克服空气阻力做的功等于重力做的功 【答案】D　 【解析】：根据动量定理可知，上升过程中小球动量改变量等于该过程中重力和空气阻力的合力的冲量，选项A错误；小球与地面碰撞过程中，由动量定理得：Ft－mgt＝mv2－(－mv1)，可知地面对小球的冲量Ft不为零，选项B错误；下落过程中小球动能的改变量等于该过程中重力和空气阻力做功代数和，选项C错误；由能量守恒关系可知，从释放到反弹至速度为零过程中小球克服空气阻力做的功等于重力做的功，选项D正确；故选D. 【变式1】．在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力F作用下，经过时间t后，动量为p，动能为Ek；若该物体在此光滑水平面上由静止出发，仍在水平力F的作用下，则经过时间2t后物体的(　　) A．动量为4p B．动量为p C．动能为4Ek D．动能为2Ek 【答案】：C 【解析】：根据动量定理得，Ft＝p，F·2t＝p1，解得p1＝2p，故A、B错误；根据牛顿第二定律得F＝ma，解得a＝，因为水平力F不变，则加速度不变，根据x＝at2知，时间变为原来的2倍，则位移变为原来的4倍，根据动能定理得Ek1＝4Ek，故C正确，D错误． 【变式2】(多选)(2020·湖北宜昌市四月调研)一质量为m的运动员托着质量为M的重物从下蹲状态(图2甲)缓慢运动到站立状态(图乙)，该过程重物和人的肩部相对位置不变，运动员保持乙状态站立Δt时间后再将重物缓慢向上举，至双臂伸直(图丙)．甲到乙、乙到丙过程重物上升高度分别为h1、h2，经历的时间分别为t1、t2，重力加速度为g，则(　　) A．地面对运动员的冲量为(M＋m)g(t1＋t2＋Δt)，地面对运动员做的功为0 B．地面对运动员的冲量为(M＋m)g(t1＋t2)，地面对运动员做的功为(M＋m)g(h1＋h2) C．运动员对重物的冲量为Mg(t1＋t2＋Δt)，运动员对重物做的功为Mg(h1＋h2) D．运动员对重物的冲量为Mg(t1＋t2)，运动员对重物做的功为0 【答案】　AC 【解析】　因运动员将重物缓慢上举，则可认为是平衡状态，地面对运动员的支持力为：(M＋m)g，整个过程的时间为(t1＋t2＋Δt)，根据I＝Ft可知地面对运动员的冲量为(M＋m)g(t1＋t2＋Δt)；因地面对运动员的支持力没有位移，可知地面对运动员做的功为0，选项A正确，B错误；运动员对重物的作用力为Mg，作用时间为(t1＋t2＋Δt)，根据I＝Ft可知运动员对重物的冲量为Mg(t1＋t2＋Δt)，重物的位移为(h1＋h2)，根据W＝Flcos α可知运动员对重物做的功为Mg(h1＋h2)，选项C正确，D错误． 【变式3】．(多选)质量为m的物体， 以v0的初速度沿斜面上滑，到达最高点后返回原处的速度大小为vt，且vt＝0.5v0，则(　　) A．上滑过程中重力的冲量比下滑时小 B．上