专题10 动量、动量守恒 2023年高考物理三轮精讲突破训练（全国通用）

专题10 动量观点的应用 目录 专题10 动量观点的应用 1 考向一 动量定理的理解 1 考向二 动量守恒定律及应用 2 考查方式一 爆炸模型 3 考查方式二 弹簧的“爆炸”模型 6 考查方式三 人船模型与人船相识模型 9 考查方式四 类爆炸（人船）模型和类碰撞模型的比较 11 考向三 动量观点与能量观点的综合应用 14 【题型演练】 17 考向一 动量定理的理解 1．掌握基本概念和规律 2．应用动量定理的注意事项 (1)一般来说，用牛顿第二定律能解决的问题，用动量定理也能解决，如果题目不涉及加速度和位移，用动量定理求解更简捷．动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力．力变化的情况下，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． 【典例1】质量m＝1kg的物体在合外力F的作用下从静止开始做直线运动。物体所受的合外力F随时间t变化图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 物体先做匀加速直线运动，再做加速度减小的减速运动 B. 4s末物体的速度为零 C. 6s内合外力的冲量为8Ns D. 6s内合外力做功为8J 【典例2】江西艺人茅荣荣，他以7个半小时内连续颠球5万次成为新的吉尼斯纪录创造者，而这个世界纪录至今无人超越．若足球用头顶起，某一次上升高度为80cm，足球的重量为400g，与头顶作用时间为0.1s，则足球本次在空中的运动时间和足球给头部的作用力大小分别为（ ）（空气阻力不计，g=10m/s2）． A. t=0.4s；FN=40N B. t =0.4s；FN=68N C. t =0.8s；FN=36N D. t =0.8s；FN=40N 考向二 动量守恒定律及应用 动量守恒定律的条件、表达式和性质 考查方式一 爆炸模型 1、爆炸模型的特点 （1）动量守恒：由于爆炸是极短时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒。 （2）动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量（如化学能）转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。 （3）位置不变：由于爆炸的时间极短。因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可以忽略不计，可认为物体爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动。 2、爆炸模型分析 （1）如图：质量分别为、的可视为质点A、B间夹着质量可忽略的火药．一开始二者静止，点燃火药(此时间极短且不会影响各物体的质量和各表面的光滑程度)，则： 、组成的系统动量守恒：①得： ② ②式表明在爆炸过程中相互作用的两个物体间获得的速度与它们的质量成反比。 、组成的系统能量守恒：③ ①式也可以写为：④又根据动量与动能的关系得 ④进一步化简得：⑤ ⑤式表明在爆炸过程中相互作用的两个物体间获得的动能与它们的质量成反比。 ②⑤联立可得： ⑥ （2）若原来、组成的系统以初速度在运动，运动过程中发生了爆炸现象则： 、组成的系统动量守恒：⑦ 、组成的系统能量守恒：⑧ 【典例3】一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量。求： (1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间； (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。 [变式1]如图所示，A、B两个物体粘在一起以v0＝3 m/s的速度向右运动，物体中间有少量炸药，经过O点时炸药爆炸，假设所有的化学能全部转化为A、B两个物体的动能且两物体仍然在水平面上运动，爆炸后A物体的速度依然向右，大小变为vA＝2 m/s，B物体继续向右运动进入光滑半圆轨道且恰好通过最高点D，已知两物体的质量mA＝mB＝1 kg，O点到半圆轨道最低点C的距离xOC＝0.25 m，物体与水平轨道间的动摩擦因数为μ＝0.2，A、B两个物体均可视为质点，取g＝10 m/s2，求： (1)炸药的化学能E； (2)半圆轨道的半径R。 [变式2]如图所示，质量为m的炮弹运动到水平地面O点正上方时速度沿水平方向，离地面高度为h，炮弹动能为E，此时发生爆炸，炮弹炸为质量相等的两部分，两部分的动能之和为2E，速度方向仍沿水平方向，爆炸时间极短，重力加速度为g，不计空气阻力和火药的质量，求炮弹的两部分落地点之间的距离． 考查方式二 弹簧的“爆炸”模型 、组成的系统动量守恒：①得： ② ②式表明在爆炸过程中相互作用的两个物体间获得的速度与它们的质量成反比。 、组成的系统能量守恒：③ ①式也可