内容正文:
第七章 动量守恒定律
第1节 动量定理及其应用
动量 冲量 动量定理T1、2、3、5、7 应用动量定理分析流体问题T6、8 分方向动量定理的应用T4
高考真题
1.★★(2025浙江1月,5,3分)有一离地面高度20 m、质量为2×10-13 kg稳定竖直降落的沙尘颗粒,在其降落过程中受到的阻力与速率v成正比,比例系数为1×10-9 kg/s,则它降落到地面的时间约为( )
A.0.5 h B.3 h C.28 h D.166 h
1.答案 B
2.★★★(多选)(2024福建,7,4分)如图(a),水平地面上固定有一倾角为θ的足够长光滑斜面,一质量为m的滑块锁定在斜面上。t=0时解除锁定,同时对滑块施加沿斜面方向的拉力F,F随时间t的变化关系如图(b)所示,取沿斜面向下为正方向,重力加速度大小为g,则滑块( )
图(a)图(b)
A.在0~4t0内一直沿斜面向下运动
B.在0~4t0内所受合外力的冲量大小为零
C.在t0时的动量大小是在2t0时的一半
D.在2t0~3t0内的位移大小比在3t0~4t0内的小
2.答案 AD
3.★★★(多选)(2025广东,10,6分)如图所示,无人机在空中作业时,受到一个方向不变、大小随时间变化的拉力。无人机经飞控系统实时调控,在拉力、空气作用力和重力作用下沿水平方向做匀速直线运动。已知拉力与水平面成30°角,其大小F随时间t的变化关系为F=F0-kt(F>0,F0、k均为大于0的常量),无人机的质量为m,重力加速度为g。关于该无人机在0到T时间段内(T是满足F>0的任一时刻),下列说法正确的有 ( )
A.受到空气作用力的方向会变化
B.受到拉力的冲量大小为T
C.受到重力和拉力的合力的冲量大小为mgT+T
D.T时刻受到空气作用力的大小为
3.答案 ABD
4.★★★(2025河北,14,14分)如图,一长为2 m的平台,距水平地面高度为1.8 m。质量为0.01 kg的小物块以3 m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2。物块视为质点,不考虑空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离。
(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45 m,物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1 s。求物块第一次与地面接触过程中,所受弹力冲量的大小,以及物块弹离地面时水平速度的大小。
4.答案 (1)0.6 m (2)0.1 N·s 0
解析 (1)设小物块到达平台右端抛出时的速度大小为v1,
由动能定理得-μmgL=m-m
代入数据解得v1=1 m/s
小物块做平抛运动过程中,竖直方向上有h=g,解得t1=0.6 s
水平方向上有x=v1t1=0.6 m
(2)设第一次落地时的速度大小为v2,水平分速度大小v2x=v1=1 m/s
竖直分速度大小v2y=gt1=6 m/s
设第一次落地后弹起的竖直分速度大小为v2y',水平分速度为v2x',第一次弹起至最高点所用时间为t2,则由H=g,代入H=0.45 m,得t2==0.3 s
v2y'==3 m/s
小物块第一次与地面接触的时间Δt=t-t1-t2=0.1 s
以竖直向上为正方向,在Δt时间内对小物块在竖直方向上应用动量定理得IF-mgΔt=mv2y'-(-mv2y)
代入数据解得弹力冲量的大小为IF=0.1 N·s
假设小物块与地面间在Δt的作用时间内始终存在滑动摩擦力,以水平向右为正方向,在Δt内对小物块在水平方向上应用动量定理,得-μIF=mv2x'-mv2x
代入数据解得物块弹离地面时的水平速度v2x'=-1 m/s<0,假设不符
说明在小物块弹起前水平分速度减小到零,然后物块若向左加速,则摩擦力方向会变为向右,故在水平分速度减小到零后,小物块在水平方向上的速度将保持为零不再变化,最终离地时的水平分速度为零。
易错警示 在求解小物块弹离地面时的水平分速度时易错得水平方向分速度向左且大小为1 m/s,此时需要讨论,物块与地面间的滑动摩擦力只能是阻力,不可能提供向左的动力。
高考模拟
5.★★(2025届河南部分学校联考)如图所示,长为L的非弹性轻绳,一端悬挂于天花板上的O点,另一端系一质量为m的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,轻绳与竖直方向的夹角θ=37°,重力加速度为g,cos 37°=0.8,忽略空气阻力。在小球转过半圈的过程中,下列说法正确的是( )
A.重力的冲量大小为2πm
B.合力的冲量大小为3m
C.轻绳上的拉力的冲量大小为
D.轻绳上的拉力的冲量大小为
5.答案 B
6.★★★(多选)(2026届山东青岛开学考)质量为m的直升机悬停在空中执行救援任务,旋翼高速旋转向下推动空气产生升力。已知旋翼半径为R,旋翼旋转推出的空气速度为v、密度为ρ,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.升力大小为πρR2v
B.升力大小为πρR2v2
C.旋翼推动空气做功的功率为mgv
D.旋翼推动空气做功的功率为mgv
6.答案 BD
7.★★★(2025届四川内江模拟)一物体放在水平地面上,如图1所示,已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示,物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示(g=10 m/s2)。以下说法错误的是( )
A.物体的质量为0.75 kg
B.0~8 s时间内拉力的冲量为18 N·s
C.0~8 s时间内物体动量变化量的大小为4 kg·m/s
D.0~10 s时间内,物体克服摩擦力所做的功为30 J
7.答案 A
8.★★★(2026届北京清华附中月考)一空盒放在测力传感器上后,将测力传感器示数调整到零。在盒底上方有一槽,槽内有多个小钢珠,小钢珠可视为质点,其质量均为0.02 kg。槽口离空盒的距离h=1.25 m,假设打开钢珠槽的阀门后,每秒从槽口离开100个小钢珠(钢珠离开槽口的速度忽略不计),落到盒内后不反弹,则打开阀门后5.5 s时测力传感器的示数为(g取10 m/s2)( )
A.100 N B.110 N
C.120 N D.130 N
8.答案 B
创新风向·挑战思维
运用动量定理巧解光粒子受力问题
(2025届湖南长沙市一中月考)激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图所示。图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,出射时光束均与SO平行。光对小球的作用力可以通过光的折射和动量定理分析,光子的动量与传播方向相同,关于两光束因折射对小球产生的合力分析正确的是( )
A.若光束①和②强度相同,两光束因折射对小球产生的合力水平向左
B.若光束①和②强度相同,两光束因折射对小球产生的合力为零
C.若光束①比②的强度大,两光束因折射对小球产生的合力偏下
D.若光束①比②的强度大,两光束因折射对小球产生的合力偏右
答案 A
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