2019版高考物理通用版二轮复习讲义:第一部分 第一板块 第9讲 技法专题——巧用“动量观点”解决力学选择题 Word版含解析.pdf
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1、第第 9 讲讲 Error!Error! 考法考法 学法学法 “动量观点动量观点”是解答力学问题的三大观点之一,高考既可能在选择题中单独考查动 量问题,也可能在计算题中综合考查到动量问题。考查的内容主要有:动量、 冲量、动量变化量等概念;动量定理的应用;动量守恒定律的应用。该部分 内容主要解决选择题中的动量守恒问题和动量定理的应用。 用到的思想方法有 : 守恒的思想;整体法和隔离法;碰撞、爆炸和反冲问题的分析方法。 是解答力学问题的三大观点之一,高考既可能在选择题中单独考查动 量问题,也可能在计算题中综合考查到动量问题。考查的内容主要有:动量、 冲量、动量变化量等概念;动量定理的应用;动量守恒
2、定律的应用。该部分 内容主要解决选择题中的动量守恒问题和动量定理的应用。 用到的思想方法有 : 守恒的思想;整体法和隔离法;碰撞、爆炸和反冲问题的分析方法。 提提能能点点 一一 “解解题题快快手手” ”动 动量量定定理理的 的应 应用用基 基础 础保保分 分类 类考考点点 练练练练就就能能过过关关 知能全通知能全通 1掌握基本概念和规律1掌握基本概念和规律 2应用动量定理的注意事项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 一般
3、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。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 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。是物体或系统所受的合力。 题点全练题点全练 1 多选多选一细绳系着小球, 在光滑水平面上做圆周运动, 小球质量为一细绳系着小球
4、, 在光滑水平面上做圆周运动, 小球质量为 m, 速度大小为, 速度大小为 v, 做圆周运动的周期为 , 做圆周运动的周期为 T,则以下说法中正确的是,则以下说法中正确的是( ) A经过时间经过时间 t ,动量变化量为 ,动量变化量为 0 T 2 B经过时间经过时间 t ,动量变化量大小为 ,动量变化量大小为mv T 4 2 C经过时间经过时间 t ,细绳对小球的冲量大小为 ,细绳对小球的冲量大小为 2mv T 2 D经过时间经过时间 t ,重力对小球的冲量大小为 ,重力对小球的冲量大小为 T 4 mgT 4 解析:选解析:选 BCD 经过时间 经过时间 t ,小球转过了 ,小球转过了 180
5、,速度方向正好相反,若规定开始计,速度方向正好相反,若规定开始计 T 2 时时的速度方向为正, 则动量变化量为时时的速度方向为正, 则动量变化量为pmvmv2mv, 细绳对小球的冲量为, 细绳对小球的冲量为Ip 2mv,故大小为,故大小为 2mv,选项,选项 A 错误,错误,C 正确 ; 经过时间正确 ; 经过时间 t ,小球转过了 ,小球转过了 90,根据矢,根据矢 T 4 量合成法可得, 动量变化量大小为量合成法可得, 动量变化量大小为 pmv, 重力对小球的冲量大小为, 重力对小球的冲量大小为 IGmgt,2 mgT 4 B、D 正确。正确。 2 多选多选(2017全国卷全国卷)一质量为
6、一质量为 2 kg 的物块在合外力的物块在合外力 F 的 作用下从静止开始沿直线运动。 的 作用下从静止开始沿直线运动。F 随时间随时间 t 变化的图线如图所 示,则 变化的图线如图所 示,则( ) At1 s 时物块的速率为时物块的速率为 1 m/s Bt2 s 时物块的动量大小为时物块的动量大小为 4 kgm/s Ct3 s 时物块的动量大小为时物块的动量大小为 5 kgm/s Dt4 s 时物块的速度为零时物块的速度为零 解析:选解析:选 AB 根据 根据 F-t 图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力 F 的冲量,可知 在 的冲量,可知 在 0
7、1 s、02 s、03 s、04 s 内合外力冲量分别为内合外力冲量分别为 2 Ns、4 Ns、3 Ns、2 Ns,应用 动量定理 ,应用 动量定理 Imv 可知物块在可知物块在 1 s、2 s、3 s、4 s 末的速率分别为末的速率分别为 1 m/s、2 m/s、1.5 m/s、1 m/s,物块在这些时刻的动量大小分别为,物块在这些时刻的动量大小分别为 2 kgm/s、4 kgm/s、3 kgm/s、2 kgm/s,则,则 A、B 正确,正确,C、D 错误。错误。 3如图甲所示,一质量为如图甲所示,一质量为 2 kg 的物体受水平拉力的物体受水平拉力 F 作用,在粗糙水平面上做加速直 线运动
8、,其 作用,在粗糙水平面上做加速直 线运动,其 a-t 图像如图乙所示,图像如图乙所示,t0 时其速度大小为时其速度大小为 v02 m/s,滑动摩擦力大小恒为,滑动摩擦力大小恒为 2 N,则,则( ) At6 s 时,物体的速度为时,物体的速度为 18 m/s B在在 06 s 内,合力对物体做的功为内,合力对物体做的功为 400 J C在在 06 s 内,拉力对物体的冲量为内,拉力对物体的冲量为 36 Ns Dt6 s 时,拉力的功率为时,拉力的功率为 200 W 解析 : 选解析 : 选 D 根据 根据 vat 可知,可知,a-t 图像中图线与坐标轴围成的面积表示速度的增量, 则在 图像中
9、图线与坐标轴围成的面积表示速度的增量, 则在 t6 s 时,物体的速度时,物体的速度 v6v0vm/s20 m/s,故,故 A 错误;错误; 21 2 24 6 根据动能定理得:根据动能定理得:W合 合 Ek mv62 mv02396 J,故,故 B 错误;在错误;在 06 s 内,拉力与摩内,拉力与摩 1 2 1 2 擦力对物体有沿水平方向的冲量,由动量定理得:擦力对物体有沿水平方向的冲量,由动量定理得:IFftmv6mv0,解得,解得 IF48 Ns,即 拉力对物体的冲量为 ,即 拉力对物体的冲量为48 Ns,故,故C错误 ; 在错误 ; 在t6 s时,根据牛顿第二定律得 :时,根据牛顿第
10、二定律得 : Fmaf(242)N 10 N,则此时拉力的功率,则此时拉力的功率 PFv61020 W200 W,故,故 D 正确。正确。 4 多选多选(2018福建四校二次联考福建四校二次联考)如图所示, 足够长的固定光滑斜 面倾角为 如图所示, 足够长的固定光滑斜 面倾角为 , 质量为, 质量为 m 的物体以速度的物体以速度 v 从斜面底端冲上斜面,达到最 高点后又滑回原处,所用时间为 从斜面底端冲上斜面,达到最 高点后又滑回原处,所用时间为 t。对于这一过程,下列判断正确的 是 。对于这一过程,下列判断正确的 是( ) A斜面对物体的弹力的冲量为零斜面对物体的弹力的冲量为零 B物体受到的
11、重力的冲量大小为物体受到的重力的冲量大小为 mgt C物体受到的合力的冲量大小为零物体受到的合力的冲量大小为零 D物体动量的变化量大小为物体动量的变化量大小为 mgsin t 解析 : 选解析 : 选 BD 斜面对物体的弹力的冲量大小为 : 斜面对物体的弹力的冲量大小为 : INtmgcos t,弹力的冲量不为零, 故 ,弹力的冲量不为零, 故 A 错误;物体所受重力的冲量大小为:错误;物体所受重力的冲量大小为:IGmgt,物体受到的重力的冲量大小不为零, 故 ,物体受到的重力的冲量大小不为零, 故 B 正确;物体受到的合力的冲量大小为正确;物体受到的合力的冲量大小为 mgtsin ,不为零,
12、不为零,C 错误;由动量定理得,动 量的变化量大小 错误;由动量定理得,动 量的变化量大小 pI合 合 mgsin t,D 正确。正确。 提提能能点点 二二 巧巧妙妙运运用用动动量量守守恒恒定定律律解解题题基 基础 础保保分 分类 类考考点点 练练练练就就能能过过关关 知能全通知能全通 1动量守恒定律的条件、表达式和性质1动量守恒定律的条件、表达式和性质 2爆炸与反冲的特点爆炸与反冲的特点 (1)时间极短,内力远大于外力,系统动量守恒或某个方向的动量守恒。时间极短,内力远大于外力,系统动量守恒或某个方向的动量守恒。 (2)因有内能转化为机械能,系统机械能会增加,要利用能量守恒定律解题。因有内能
13、转化为机械能,系统机械能会增加,要利用能量守恒定律解题。 (3)系统初始状态若处于静止状态,则爆炸或反冲后系统内物体速度往往方向相反。系统初始状态若处于静止状态,则爆炸或反冲后系统内物体速度往往方向相反。 题点全练题点全练 1.如图所示, 弹簧的一端固定在竖直墙上, 质量为如图所示, 弹簧的一端固定在竖直墙上, 质量为M的光滑弧形 槽静止在光滑水平面上, 底部与水平面平滑连接, 一个质量为 的光滑弧形 槽静止在光滑水平面上, 底部与水平面平滑连接, 一个质量为 m(m M)的小球从槽高的小球从槽高 h 处开始自由下滑,下列说法正确的是处开始自由下滑,下列说法正确的是( ) A在以后的运动过程中
14、,小球和槽的水平方向动量始终守恒在以后的运动过程中,小球和槽的水平方向动量始终守恒 B在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功 C全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒,且水平方向动量守恒全过程小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒,且水平方向动量守恒 D被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,但小球不能回到槽高被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,但小球不能回到槽高 h 处处 解析 : 选解析 : 选D 当小球与弹簧接触后, 小球和槽组成的系统在水平方向所受合外力不为零, 在水平方向动量不守恒,故 当小球与弹簧接触后, 小球和槽组成的系统在水平
15、方向所受合外力不为零, 在水平方向动量不守恒,故 A 错误;下滑过程中小球和槽都有水平方向的位移,而两者之 间的相互作用力是垂直于槽的曲面的,故力和位移方向不总是垂直,故两力均做功,故 错误;下滑过程中小球和槽都有水平方向的位移,而两者之 间的相互作用力是垂直于槽的曲面的,故力和位移方向不总是垂直,故两力均做功,故 B 错误;全过程小球和槽、弹簧所组成的系统只有重力与弹力做功,系统机械能守恒,小球 与弹簧接触过程, 系统在水平方向所受合外力不为零, 系统水平方向动量不守恒, 故 错误;全过程小球和槽、弹簧所组成的系统只有重力与弹力做功,系统机械能守恒,小球 与弹簧接触过程, 系统在水平方向所受
16、合外力不为零, 系统水平方向动量不守恒, 故 C 错误 ; 小球在槽上下滑过程两者水平方向不受外力,水平方向动量守恒,小球与槽分离时两者动 量大小相等,由于 错误 ; 小球在槽上下滑过程两者水平方向不受外力,水平方向动量守恒,小球与槽分离时两者动 量大小相等,由于 mM,则小球的速度大于槽的速度,小球被弹簧反弹后的速度大小等 于与槽分离时的速度大小,小球将追上槽并沿槽上滑,上滑过程中只有重力对其做功,机 械能守恒,由于小球与槽组成的系统总动量水平向左,小球滑上槽的最高点时系统速度水 平向左,系统总动能不为零,由机械能守恒定律可知,小球不能回到槽高 ,则小球的速度大于槽的速度,小球被弹簧反弹后的
17、速度大小等 于与槽分离时的速度大小,小球将追上槽并沿槽上滑,上滑过程中只有重力对其做功,机 械能守恒,由于小球与槽组成的系统总动量水平向左,小球滑上槽的最高点时系统速度水 平向左,系统总动能不为零,由机械能守恒定律可知,小球不能回到槽高 h 处,故处,故 D 正确。正确。 2(2018牡丹江一中检测牡丹江一中检测)甲、乙两船的质量均为甲、乙两船的质量均为 M,它们都静止在平静的湖面上,质 量为 ,它们都静止在平静的湖面上,质 量为 M 的人从甲船跳到乙船上,再从乙船跳回甲船,经过多次跳跃后,最后停在乙船上。 假设水的阻力可忽略,则 的人从甲船跳到乙船上,再从乙船跳回甲船,经过多次跳跃后,最后停
18、在乙船上。 假设水的阻力可忽略,则( ) A甲、乙两船的速度大小之比为甲、乙两船的速度大小之比为 12 B甲船与乙船甲船与乙船(包括人包括人)的动量相同的动量相同 C甲船与乙船甲船与乙船(包括人包括人)的动量之和为零的动量之和为零 D因跳跃次数未知,故无法判断因跳跃次数未知,故无法判断 解析:选解析:选 C 以人与两船组成的系统为研究对象,人在跳跃过程中系统总动量守恒, 初态总动量为零,所以甲船与乙船 以人与两船组成的系统为研究对象,人在跳跃过程中系统总动量守恒, 初态总动量为零,所以甲船与乙船(包括人包括人)的动量大小之比为的动量大小之比为 11,而动量的方向相反, 所以甲船与乙船 ,而动量
19、的方向相反, 所以甲船与乙船(包括人包括人)的动量不同。由的动量不同。由 pmv,知甲、乙两船的速度与质量成反比,所以 最后甲、乙两船的速度大小之比为 ,知甲、乙两船的速度与质量成反比,所以 最后甲、乙两船的速度大小之比为 21,故,故 A、B 错误 ; 以系统为研究对象,在整个过程中, 由动量守恒定律知,甲船与乙船 错误 ; 以系统为研究对象,在整个过程中, 由动量守恒定律知,甲船与乙船(包括人包括人)的动量之和为零,故的动量之和为零,故 C 正确,正确,D 错误。错误。 3一弹丸在飞行到距离地面一弹丸在飞行到距离地面 5 m 高时仅有水平速度高时仅有水平速度 v2 m/s,爆炸成为甲、乙两
20、块水 平飞出,甲、乙的质量比为 ,爆炸成为甲、乙两块水 平飞出,甲、乙的质量比为 31。不计质量损失,取重力加速度。不计质量损失,取重力加速度 g10 m/s2,则下列图中,则下列图中 两块弹片飞行的轨迹可能正确的是两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( ) 解析:选解析:选 B 由 由 h gt2可知,爆炸后甲、乙做平抛运动的时间可知,爆炸后甲、乙做平抛运动的时间 t1 s,爆炸过程中,爆炸过程中, 1 2 爆炸力对沿原方向运动的一块的冲量沿运动方向,故这一块的速度必然增大,即爆炸力对沿原方向运动的一块的冲量沿运动方向,故这一块的速度必然增大,即 v2 m/s, 因此水平位移大于 , 因此水平位移
21、大于 2 m,C、D 项错;在爆炸前后,甲、乙水平方向不受外力,故水平方向 动量守恒,即甲、乙的动量改变量大小相等,甲、乙质量比为 项错;在爆炸前后,甲、乙水平方向不受外力,故水平方向 动量守恒,即甲、乙的动量改变量大小相等,甲、乙质量比为 31,所以速度变化量大小 之比为 ,所以速度变化量大小 之比为 13,由平抛运动水平方向上,由平抛运动水平方向上,xv0t,所以,所以 A 图中,图中,v乙 乙 0.5 m/s,v甲 甲 2.5 m/s, |v乙 乙| 2.5 m/s,|v甲 甲| 0.5 m/s,A 项错;项错;B 图中,图中,v乙 乙 0.5 m/s,v甲 甲 2.5 m/s,|v乙
22、乙| 1.5 m/s,|v甲 甲| 0.5 m/s,B 项对。项对。 4.多选多选小车静置于光滑的水平面上, 小车的小车静置于光滑的水平面上, 小车的 A 端固定 一个轻质弹簧, 端固定 一个轻质弹簧, B 端粘有橡皮泥, 小车的质量为端粘有橡皮泥, 小车的质量为 M、长为、长为 L, 质量为 , 质量为 m 的木块的木块 C 放在小车上,用细绳连接于小车的放在小车上,用细绳连接于小车的 A 端并 使弹簧压缩, 开始时小车与 端并 使弹簧压缩, 开始时小车与 C 都处于静止状态, 如图所示。 当突然烧断细绳, 弹簧被释放,都处于静止状态, 如图所示。 当突然烧断细绳, 弹簧被释放, C 离开弹
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