专题08 动量与能量2024年高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

专题08 动量与能量 目录 【题型一】 动量定理的应用 1 【题型二】 动量守恒定律及其应用 7 【题型三】 碰撞、爆炸与反冲问题 11 【题型四】 动力学、动量和能量观点的综合应用 25 【题型一】 动量定理的应用 【解题指导】 1.注意动量的矢量性及动量变化量的矢量性． 2.动量定理Ft＝p′－p中“Ft”为合外力的冲量． 3.要明确过程的初、末状态． 【典例分析1】（2023上·安徽合肥·高三校考阶段练习）一个质量为的小球从的高处自由下落到沙坑中，小球由静止下落到陷至沙坑最低点经历的时间，取，则沙子对小球平均作用力的大小为（　　） A．110N B．220N C．11N D．22N 【典例分析2】（2023上·浙江宁波·高三校联考期中）一质量为的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则（    ） A．1秒末物块的速率为 B．3秒末时物块的动量大小为 C．前4秒内物块的运动方向不发生改变 D．4秒末物块的速度为零 【典例分析3】（2023上·山东济宁·高三校联考期中）“水刀”威力巨大，几乎可以切割任何物体，它是公认的最科学、经济、环保的清洁工具之一。如图所示为“水刀”快速割断厚石板的场景。已知水刀出水口直径为，水从枪口喷出时的速度为，水的密度为，求： （1）单位时间从枪口喷出的水的质量； （2）若水从枪口喷出时的速度大小，近距离垂直喷射到物体表面，水枪出水口直径。忽略水从枪口喷出后的发散效应，水喷射到物体表面时速度在短时间内变为零。由于水柱前端的水与物体表面相互作用时间很短，因此在分析水对物体表面的作用力时可忽略这部分水所受的重力。已知水的密度，，估算“水刀”对物体表面产生的冲击力的大小。（小数点后保留1位小数） 【方法提炼】 1．冲量的三种计算方法 (1)公式法：I＝Ft适用于求恒力的冲量． (2)动量定理法：适用于求变力的冲量或F、t未知的情况． (3)图象法：用F－t图线与时间轴围成的面积可求变力的冲量．若F－t成线性关系，也可直接用平均力求变力的冲量． 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．在日常的生活与生产中，常涉及流体的连续相互作用问题，用常规的方法很难解决，若构建柱体微元模型，然后用动量定理分析，则可使问题迎刃而解。解答时一般是选择一段时间内作用在某物体上的流体为研究对象。 【变式演练】 1.（2023上·福建莆田·高三莆田一中校考期中）质量皆为m的甲、乙两人分别站在质量为M的小船的船头和船尾，随船以速度v0在水面上向左运动（不计阻力）。两人同时以对地的速率ν水平跳出，其中甲沿船前进的方向跳出，乙沿相反方向跳出，则（　　） A．乙对船做的功较多 B．船对乙的冲量较大 C．船速不变 D．船速增大 2.（2024·海南·校联考一模）歼-20隐形战斗机的矢量发动机喷口可向不同方向转动以产生不同方向的推力。已知发动机喷口面积为，喷射气体的密度为，产生的推力为，则发动机喷射气体的速度大小为（　　） A． B． C． D． 3．（2023上·山东济宁·高三校联考期中）随着我市文明城市建设的推进，骑电动车戴头盔已经逐渐成为一种良好习惯，正确佩戴头盔能有效地保护骑车人的安全，可以在万一发生碰撞或摔倒时（　　） A．减小冲量 B．减小动量的变化量 C．增大人对地面的压强，起到安全作用 D．增大与撞击物品之间的冲击时间，从而减小冲力 4.（2023上·山东·高三校联考期中）如图所示，蹦床运动员与网作用时，通过“曲脚然后用力蹬网”的动作使自己越蹦越高。某次训练时，一个质量的蹦床运动员，从静止通过“曲腿然后用力蹬网”，蹦起的最大高度距离水平网面为，之后第1次向下落着网，与网相互作用后沿竖直方向蹦回到离水平网面高处。假设运动员与网接触的时间均为，从第1次离开水平网面开始，每次运动员与水平网相互作用中消耗的能量相同，不计空气阻力，忽略运动员与蹦床作用时的能量损失，重力加速度取。 （1）求运动员蹦起后第1次触网过程中动量的变化量； （2）求（1）中运动员对水平网面的平均作用力大小； （3）运动员第2次下落后，与网接触又弹起的这段时间内，求蹦床对运动员的冲量大小。（计算结果可以保留根式） 【题型二】 动量守恒定律及其应用 【解题指导】 1.守恒条件的判断：理想守恒、近似守恒、单方向守恒． 2.应用关键是选好合适的系统、合适的过程，即一定要明确研究对象是谁，明确守恒过程的初、末状态． 3.要注意规