内容正文:
押2022年新高考全国卷第14题
动量
命题规律
命题角度
动量定理及应用;动量守恒定律及应用
常考题型
选择题、计算题
秘籍一 动量定理及应用
【规律秘籍】
1.冲量的三种计算方法
公式法
I=Ft适用于求恒力的冲量
动量定理法
多用于求变力的冲量或F、t未知的情况
图像法
F-t图线与时间轴围成的面积表示力的冲量.若F-t成线性关系,也可直接用平均力求解
2.动量定理
(1)公式:FΔt=mv′-mv
(2)应用技巧
①研究对象可以是单一物体,也可以是物体系统.
②表达式是矢量式,需要规定正方向.
③匀变速直线运动,如果题目不涉及加速度和位移,用动量定理比用牛顿第二定律求解更简捷.
④在变加速运动中F为Δt时间内的平均冲力.
⑤电磁感应问题中,利用动量定理可以求解时间、电荷量或导体棒的位移.
3.流体作用的柱状模型
对于流体运动,可沿流速v的方向选取一段柱形流体,设在极短的时间Δt内通过某一横截面S的柱形流体的长度为Δl,如图1所示.设流体的密度为ρ,则在Δt的时间内流过该横截面的流体的质量为Δm=ρSΔl=ρSvΔt,根据动量定理,流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的增量,即FΔt=ΔmΔv,分两种情况:(以原来流速v的方向为正方向)
图1
(1)作用后流体微元停止,有Δv=-v,代入上式有F=-ρSv2;
(2)作用后流体微元以速率v反弹,有Δv=-2v,代入上式有F=-2ρSv2.
【方法秘籍】
应用动量定理的四点提醒
(1)恒力的冲量可应用I=Ft直接求解,变力的冲量优先考虑应用动量定理求解。
(2)物体动量变化是由合外力的冲量决定的,物体动能变化是由合外力做的功决定的。
(3)动量定理是过程定理,解题时必须明确过程及初末状态的动量。
(4)动量定理的表达式是矢量式,在一维情况下,各个矢量必须选取统一的正方向。
秘籍二 动量守恒定律及应用
【规律秘籍】
1.判断守恒的三种方法
(1)理想守恒:不受外力或所受外力的合力为0,如光滑水平面上的板-块模型、电磁感应中光滑导轨上的双杆模型.
(2)近似守恒:系统内力远大于外力,如爆炸、反冲.
(3)某一方向守恒:系统在某一方向上所受外力的合力为0,则在该方向上动量守恒,如滑块-斜面(曲面)模型.
2.动量守恒定律的三种表达形式
(1)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,作用前的动量之和等于作用后的动量之和(用的最多).
(2)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向.
(3)Δp=0,系统总动量的增量为零.
【方法秘籍】
动量守恒定律解题的基本步骤
(1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体)及研究的过程;
(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒);
(3)规定正方向,确定初、末状态的动量;
(4)由动量守恒定律列出方程;
(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。
1.(2021·全国乙卷·T19)水平桌面上,一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动,物体通过的路程等于时,速度的大小为,此时撤去F,物体继续滑行的路程后停止运动,重力加速度大小为g,则( )
A. 在此过程中F所做的功为
B. 在此过中F的冲量大小等于
C. 物体与桌面间的动摩擦因数等于
D. F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍
【答案】BC
【解析】
CD.外力撤去前,由牛顿第二定律可知
①
由速度位移公式有
②
外力撤去后,由牛顿第二定律可知
③
由速度位移公式有
④
由①②③④可得,水平恒力
动摩擦因数
滑动摩擦力
可知F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍,
故C正确,D错误;
A.在此过程中,外力F做功为
故A错误;
B.由平均速度公式可知,外力F作用时间
在此过程中,F的冲量大小是
故B正确。
故选BC。
2.(2021·全国乙卷·T14)如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统( )
A. 动量守恒,机械能守恒
B. 动量守恒,机械能不守恒
C. 动量不守恒,机械能守恒
D. 动量不守恒,机械能不守恒
【答案】B
【解析】
因为滑块与车厢水平底板间有摩擦,且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动,即摩擦力做功,而水平地面是光滑的;以小车、弹簧和滑块组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒,机械能不守恒。
故选B。
3.(2020·全国I卷·T14)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速