专题二 第2讲 动量和能量观点的应用（教参）-2022高考物理【优化探究】二轮专题复习（新教材新高考）

第2讲　动量和能量观点的应用 授课提示：对应学生用书第30页 1．(多选)(2021·山东卷)如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度v0水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变。重力加速度为g，不计阻力。以下判断正确的是(　　) A．投出物资后热气球做匀加速直线运动 B．投出物资后热气球所受合力大小为mg C．d＝(1＋) D．d＝ 解析：由水平方向动量守恒有mv0－Mv＝0，则v＝v0，再由系统原来静止可知，物资被抛出后，热气球所受合力大小为mg，方向竖直向上，则热气球做类平抛运动，故A错误，B正确。由H＝gt2和x1＝v0t得物资落地时间t＝，水平位移x1＝v0；热气球在t时间内水平位移大小x2＝vt＝，竖直位移大小h＝·t2＝，则d＝＝＝(1＋)·，故C正确，D错误。 答案：BC 2．(2021·湖南卷)物体的运动状态可用位置x和动量p描述，称为相，对应p-x图像中的一个点。物体运动状态的变化可用p-x图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。假如一质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则对应的相轨迹可能是(　　) 解析：质点做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a，则v2＝2ax，而动量p＝mv，联立可得p＝m，动量p为矢量且为正值，选项D正确，选项A、B、C错误。 答案：D 3．(多选)(2021·湖南卷)如图(a)，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上(B靠墙面)，此时弹簧形变量为x。撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图(b)所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图线与坐标轴所围图形的面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a-t图线与坐标轴所围图形的面积大小。A在t1时刻的速度为v0。下列说法正确的是(　　) A．0到t1时间内，墙对B的冲量等于mAv0 B．mA>mB C．B运动后，弹簧的最大形变量等于x D．S1－S2＝S3 解析：从a-t图像可知，0～t1时间内B物体未运动，仍处于静止状态，故墙对B的作用力的大小、方向和弹簧对A的作用力大小、方向均相等，故墙对B的冲量与弹簧对A的冲量相同，故由动量定理可知其大小等于mAv0，选项A正确；t1时刻之后，A、B构成的系统动量守恒，弹簧形变量最大时，弹簧弹力最大，a也最大，在t2时刻，A、B加速度最大，且此时A、B受力大小相等，方向相反，aA＜aB，所以mA＞mB，选项B正确；t2时刻弹簧形变量最大，aA＜a0，所以形变量小于x，选项C错误；由于a-t图线与时间轴围成的面积表示速度变化量，故t1时A速度v0＝S1，t2时vB＝S3，vA＝S1－S2，当弹簧形变量最大时有vA＝vB，解得S1－S2＝S3，选项D正确。故选A、B、D。 答案：ABD 4．(2021·山东卷节选)海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤(贝壳动物)后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量m＝0.1 kg的鸟蛤，在H＝20 m的高度、以v0＝15 m/s的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度g＝10 m/s2，忽略空气阻力。若鸟蛤与地面的碰撞时间Δt＝0.005 s，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小F。(碰撞过程中不计重力) 解析：设平抛运动的时间为t，鸟蛤落地前瞬间的速度大小为v，竖直方向分速度大小为vy，根据运动的合成与分解得 H＝gt2 ① vy＝gt② v＝ ③ 在碰撞过程中，以鸟蛤为研究对象，取速度v的方向为正方向，由动量定理得 －FΔt＝0－mv ④ 联立①②③④式，代入数据得 F＝500 N ⑤ 答案：500 N 动量属于物理观念中运动与相互作用观念，是解决力和运动问题常用的知识点之一，高考对本讲的考查有两种方式：一种是对动量知识的单一考查，主要以选择题的形式出现，往往借助生活中的实际情境为素材创设问题情境，这些情境主要有：物体间的碰撞、火箭反冲、流体问题等，难度也相对较小；另一种是以综合题的形式考查，这类题需要结合牛顿运动定律、功和能等物理观念解决问题，往往以计算题的形式出现，考查考生的综合能力，难度也比较大。 常用到的思想方法有：守恒思想、微元法、模型法。比如流体中的动量问题，往往利用微分思想选取一小段流体为研究对象列出动量定理的表达式；而动量守恒定律的适用条件是系统所受的合力为零或内力远大于外力。 授课提示：对应学生用书第31页 考点一　动量定理的应用 冲量　动量　动量定理 1．(多选)(2021·安徽、河南、山西联考)有一个质量为2 kg的小车在平面直角坐标系中运动，在x方向的v-t图像和y方向的s-t图像分别如图甲、乙所示