内容正文:
考点17 动量守恒定律
专题
知识内容
考试要求
必考
加试
动量守恒定律
动量和动量定理
c
动量守恒定律
c
碰撞
d
反冲运动火箭
b
1.从题型上看,对基本概念和规律的考查常以选择题形式出现、在计算题中常考查动量和动力学、能量观点的综合应用问题,难度较大.
2.考查知识点主要有:动量、冲量等概念的理解、动量定理的应用、动量守恒定律的应用、动量观点和动力学、能量观点的综合应用.
3.从整体命题趋势上看,综合应用动量和能量观点解决碰撞模型问题将仍是今后命题的热点,既可以将动量与力学知识结合,也可将动量和电学知识结合,作为理综试卷压轴计算题进行命题.
考向一 动量、冲量的理解及计算
(2021·浙江·高三月考)世界新冠肺炎疫情严重,有些外卖小哥用无人机运输外卖物品。小哥将物品送到顾客阳台正下方的平地上,然后操作无人机带动物品由静止开始竖直向上做匀加速直线运动。一段时间后,外卖物品又匀速上升20s,最后再匀减速2s恰好到达顾客家的阳台且速度为零。遥控器上显示无人机上升过程中的最大速度为1.5m/s,最大高度为33m。已知外卖物品质量为2kg,受到的空气阻力恒为重力的5%,重力加速g=10m/s2。求:
(1)无人机在开始匀加速阶段上升的时间和高度;
(2)在上升全过程,无人机对外卖物品冲量的大小。
【答案】(1)
,
;(2)
【详解】
(1)根据运动的对称性可知无人机匀加速和匀减速的时间相同,均为
t1=2s
所以无人机在匀加速阶段上升的高度为
(2)无人机在匀加速和匀减速阶段的加速度大小均为
设匀加速阶段无人机对外卖物品的作用力大小为F1,根据牛顿第二定律有
由题意可知空气阻力的大小为
解得
所以匀加速阶段无人机对外卖物品冲量的大小为
设匀速阶段无人机对外卖物品的作用力大小为F2,根据牛顿第二定律有
所以匀速阶段无人机对外卖物品冲量的大小为
设匀速阶段无人机对外卖物品的作用力大小为F3,根据牛顿第二定律有
解得
所以匀减速阶段无人机对外卖物品冲量的大小为
在上升全过程,无人机对外卖物品冲量的大小
1.(2021·浙江绍兴·二模)如图所示是甲、乙两辆推车在光滑水平面上发生碰撞的a-t图像,则( )
A.乙车的质量为甲车质量的两倍
B.两辆推车碰撞过程中甲车加速度方向与乙车加速度方向相同
C.两辆推车碰撞过程中甲车对乙车的作用力大于乙车对甲车的作用力
D.两辆推车碰撞过程中甲车对乙车的冲量约为乙车对甲车的冲量的两倍
【答案】A
【详解】
C.两辆推车碰撞过程中甲车对乙车的作用力和乙车对甲车的作用力是相互作用力,大小相等,方向相反,C错误;
A.根据图像,在t=30ms时刻,甲、乙的加速度大小分别是
根据牛顿第二定律
力相等,则乙车的质量为甲车质量的两倍,A正确;
B.根据图像,甲的加速度大于零,乙的加速度小于零,则两辆推车碰撞过程中甲车加速度方向与乙车加速度方向相反,B错误;
D.两辆推车碰撞过程中甲车对乙车的作用力等于乙车对甲车的作用力,作用时间相同,根据
则两辆推车碰撞过程中甲车对乙车的冲量等于乙车对甲车的冲量,D错误。
故选A。
2.(2020·浙江·高三月考)如图所示,网球发球机水平放置在距地面某处,正对着竖直墙面发射网球,两次发射网球分别在墙上留下A、B两点印迹。测得
。OP为水平线,若忽略网球在空中受到的阻力,则下列说法正确的是( )
A.两球发射的初速度:
B.两球碰到墙面前运动的时间:
C.两球碰到墙面时的动量可能相同
D.两球碰到墙面时的动能可能相等
【答案】D
【详解】
AB.设
,忽略空气阻力,则做平抛运动,竖直方向:
整理可以得到:
水平方向为匀速运动,而且水平位移大小相等,则:
整理可以得到:
故AB错误;
C.动量为矢量,由图可知,二者与墙碰撞时其速度方向不相同,故二者碰到墙面时的动量不可能相同,故C错误;
D.设两球的质量相等,均为
,从抛出到与墙碰撞,根据动能定理有:
整理可以得到:
由于
、
以及初速度的大小等具体数据未知,可能存在
,故D正确。
故选D。
考向二 动量定理的理解及应用
(2020·浙江省杭州第二中学高三月考)“水滴石穿”是说“水不停地滴,石头也能被滴穿”,若质量为0.05g的水滴从离地面石头高为7.2m的屋檐以每秒1滴的节奏落到地面石头上,每次与石头碰撞的时间约为0.1s,且碰后不反弹,已知重力加速度
。则每次水滴与石头间的平均撞击力为( )
A.6.0×10-4N
B.6.0×10-3N
C.6.5×10-4N
D.6.5×10-3N
【答案】D
【详解】
水滴碰撞前的速度为
由动量定理得
解得
1.(2021·浙江·镇海中学高三月考)蹦床是体操运动的一种,有“空中芭蕾”之称。为了能够更好地完成空中